大气降尘中重金属形态分析及生态风险评价

总结国内外大气降尘重金属形态分析常用的两种方法——Tessier五步连续提取法和BCR连续提取法,用于土壤及沉积物中重金属生态风险评价,总结出适用于大气降尘重金属生态风险评价的方法——Hakanson潜在生态风险指数法和人工模拟酸雨淋溶法,提出了这些方法存在的问题和今后的发展方向。

模拟酸雨对街道灰尘重金属淋溶的累积释放特征与释放模型

以泉州市交通繁忙区街道灰尘为研究对象,采用模拟酸雨动态淋溶实验和改进的BCR四步提取法研究街道灰尘中重金属元素在不同酸度(pH=3.5、4.5、5.6)模拟酸雨淋溶下的溶出规律及形态变化.结果表明,街道灰尘中重金属元素的累积释放量均随模拟酸雨pH的降低而增加,当pH值为3.5和4.5时,Cu、Pb、Mn、Ni、V、As和Co的释放过程为快速释放阶段,Cr、Zn和Fe的释放过程分为快速释放和相对平稳释放两个阶段;当pH值为5.6时,除Co、V为快速释放过程外,其余重金属都处于相对慢速的释放过程.动力学方程拟合结果表明,双常数速率方程能更好地描述上述重金属元素的累积释放特征.尘样经模拟酸雨淋溶后,弱酸可溶态中Co、Cu、Mn、Zn、Ni百分含量有所增加,Cr、Fe、Pb百分含量变化不明显;可还原态中Cr、Pb、Cu、Ni百分含量有所增加,Mn、Zn、Co百分含量有所下降;可氧化态中上述各元素的百分含量均有所降低;残渣态中除Ni、Mn百分含量有所下降外,其它元素百分含量变化均不显著.

泉州湾洛阳江河口桐花树和秋茄红树植物中重金属元素的分布与富集特征

通过测定泉州湾洛阳江河口红树林区表层沉积物中酸提重金属元素含量及桐花树、秋茄两种红树植物各部位中重金属元素含量,分析了重金属元素在两红树植物不同部位的分布特征及其富集和迁移能力,并初步探讨了两种红树植物体内各重金属元素的主要来源。红树林区各采样点表层沉积物中重金属元素酸提量顺序为:Fe>Mn>Zn>Pb>Cu>Cr>N i>Co,Cu和Pb的平均酸提量超过第一类海洋沉积物质量标准限值。同种元素在两种红树植物不同部位中的含量顺序一致:Cu为根>枝>叶;N i为叶>根>枝;Fe、Mn、Cr、Zn、Pb、Co为根>叶>枝。两种红树植物对N i、Cr、Cu、Zn、Fe、Mn的富集能力高于Co和Pb。秋茄对Cu、N i、Mn、Fe、Co的富集能力比桐花树略强些,而对Zn、Cr、Pb的富集能力则相对弱些;但两种植物对各元素的富集能力都达不到超富集植物的要求。两种植物对N i元素的富集能力都大于其他元素,且都集中在叶部,其他元素则主要集中在根部。除N i外,其余元素在两植物体内的迁移系数均小于1。桐花树中的Cr和秋茄中的Cu、Zn、Mn主要来源于林地沉积物,其他元素在两植物各部位均有不同的来源。

赣中变质岩带的Sm-Nd、Rb-Sr同位素年代研究

赣中变质岩带主要由斜长(云母)变粒岩、十字石榴云母片岩、云母石英片岩夹斜长角闪岩组成。斜长角闪岩Sm-Nd全岩等时线年龄为1113±19Ma,相当于该变质岩带的原岩形成年龄。ε_(Nd)(t)值为2.4±0.1,说明岩浆起源于亏损程度较低的地幔源区:726.6±1.1Ma、403.1±6.4Ma的Rb-Sr等时线年龄表明赣中地区在新元古代末期、加里东期经历了一次强烈的构造变质热作用,其地质、地球化学特征及时代可与浙闽地区陈蔡群、建瓯群进行对比。因此赣中变质岩带并非长期公认的华南加里东褶皱带,应是华夏地块的一部分,这一事实对华南大地构造单元的划分及构造演化具有重要意义。

泉州湾洛阳江潮间带表层沉积物重金属污染评价

泉州湾洛阳江潮间带表层沉积物中12种重金属元素含量分析表明,Co,Fe含量与海岸带土壤背景值较接近且变异系数很小,其含量主要来源于沉积物的本底值,受到人类活动的影响较小,而其他重金属与海岸带土壤背景值相差甚大(达几倍至几十倍)且变异系数较大,说明其已受到人类活动的影响较大,受到一定程度的污染。基于沉积物中重金属总量,用5种评价方法对洛阳江潮间带表层沉积物中重金属污染进行评价。以海洋沉积物质量标准(GB18668-2002)进行评价,洛阳江潮间带表层沉积物中各重金属平均含量均为二类沉积物质量标准,不能满足该区域应执行的一类标准。据地累积指数法,表层沉积物中V,Co,Hg,Fe为无污染水平,Cr,Mn,Zn,Pb为无-中等污染水平,Cu为中等污染水平,而Cd为强污染水平。以潜在生态风险指数法评价,研究区内各元素的平均潜在生态危害系数(Eri)顺序为:Cd>Hg>Cu>Cr>Ni>Zn>Pb>Co>Mn>V>Ti。沉积物中重金属综合潜在生态风险指数(RI)表明,研究区域总体上处于生态风险极高水平,Cd,Hg,Cu为重要污染因子。以生物效应浓度法评价,Cr,Ni,Cu,Zn,Cd,Pb的区域总平均含量均在其各自的ER-L与ER-M之间,说明洛阳江潮间带表层沉积物中以上元素对生物的负面效应中等。以综合响应因子法评价,从研究区总平均来看,沉积物重金属污染指示元素及其污染贡献大小顺序为:Cd>Cu>Ni>Zn>Mn,大多站位重金属污染严重。洛阳江潮间带表层沉积物属中度-重度污染水平。

赣中变质岩带变泥砂质岩石地球化学特征及其地质意义

赣中变质岩带主要由变泥砂质岩石和少量斜长角闪岩组成。30个变泥砂质岩石样品分析表明,稀土元素分布模式显示明显富集轻稀土元素及Eu负异常犤∑REE=129～296μg/g,δEu=0.51～0.86,(La/Yb)N=3.95～12.9犦,其不相容元素比值高(Th/Sc=0.57～3.59、La/Sc=1.46～12.4、La/Yb=5.84～19.0、La/Sm=4.69～6.87、Th/U=3.40～6.42),大离子亲石元素富集,Zr、Hf、Sc、Ti、Y、HREE和Sr含量较低,其原岩应为一套砂泥质岩石,沉积于远离陆地的克拉通大陆架浅海环境;δBa=0.10～0.93,Nd同位素亏损地幔模式年龄tDM=1597～2525Ma,εNd(0)=-9.9～-15.8,其源区物质主体由古元古代富铝富钾的花岗质岩石和(或)碎屑沉积岩构成,经历了较强的化学风化作用。

赣中周潭群石榴石、斜长石和黑云母微区化学成分特征及其地球动力学意义

周潭群变质岩中石榴石、斜长石和黑云母微区化学成分变化明显 ,石榴石变斑晶具典型的生长环带 ,由晶体中心向两侧边缘XMg、XFe值以光滑曲线递增 ,XCu、XMn值以光滑曲线递减 ,反映其增温过程 ;晶体最边缘的化学成分反映变质峰期的温度条件。通过石榴石变斑晶生长环带剖面分析 ,应用Grt_Bi温度计和GASP压力计 ,确定本区变质作用 pT轨迹为顺时针形式 。

TCLP法评价泉州市大气降尘重金属的生态环境风险

对泉州市不同功能区大气降尘中的重金属(Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、As、Fe、Mn、Co、Ni、V)含量进行了分析测定,采用由美国环保署(USEPA)提出并被广泛推荐采用的TCLP法对泉州市不同功能区大气降尘中的重金属元素(Cu、Zn、Pb、Cd、Cr)的生态环境风险进行评价。以TCLP法提取的泉州市大气降尘重金属Cu、Cd、Zn、Pb、Cr、As、Fe、Mn、Co、Ni和V含量分别在2.592～63.20、0.084～2.978、9.276～3141、0.147～345.0、0.628～9.696、0.019-5.152、5.037-248.9、55.00-1261、0.040-63.56、0.735-37.43和0.020-24.07 mg/kg之间。根据TCLP法测定项目的法定阈值,泉州市大气降尘不同程度地受到Cu、Zn、Pb、Cd、Cr的污染,其中以Pb、Zn污染最为严重,其次为Cu、Cd、Cr。相关性分析结果显示,Fe、Mn、Ni、Cr、V的TCLP法提取量受样品pH值的显著影响;Pb、Cd、Mn、Co、Ni、As提取量除了受金属本身的总量影响外,还受到其它元素总量和TCLP提取量的影响。主成分分析结果表明,交通尾气尘、燃油尘、装饰材料尘、地面土壤尘、工业粉尘、建筑尘和燃煤烟尘等是泉州市大气降尘的主要来源,占总贡献率的86.01%。

铅同位素示踪在大气降尘重金属污染来源解析中的应用

为了分析大气降尘中铅的污染来源,解析各污染源对大气降尘铅的相对贡献值,在厦门市不同功能区采集了29个大气降尘样品。用热电质谱仪测定了大气降尘的总铅同位素组成,用ICP-MS测定样品酸可溶相铅同位素组成。结果表明,厦门市大气降尘铅同位素^(206)Pb/^(207)Pb值变化较大,为1.111 9~1.173 8;酸可溶相铅^(206)Pb/^(207)Pb值与福建土壤残渣相^(206)Pb/^(207)Pb值相差较大,表明厦门市大气降尘受人类活动来源铅的影响较大;酸可溶相铅^(206)Pb/^(207)Pb值明显小于总量铅^(206)Pb/^(207)Pb值。铅同位素示踪表明,厦门市大气降尘铅主要来源是燃煤,其次是自然来源和汽车尾气。三元混合模型分析表明,燃煤、自然来源、汽车尾气对厦门市大气降尘总量铅的贡献率分别为48.57%、20.29%、31.14%。

赣中相山元古宙斜长角闪岩的矿物学、岩石学特征及同位素地球化学研究

通过岩石学、矿物学、稀土及微量元素地球化学和Nd、Sr、Ph、O同位素组成的研究，确定相山斜长角闪岩的原岩为基性火山岩（玄武岩），井形成于岛弧环境，主要衍生于弱亏损地幔源区，并受到地壳物质某种程度的混染。造岩矿物成分具有低角闪岩相变质作用的特征，表明它们是低角闪岩相变质作用的产物，变质作用的温压条件为550℃±，0．69Gpa±。根据斜长角闪岩原岩的形成年龄（1113Ma）及变质年龄值（726．6Ma）结合其地质地球化学特征，确认赣中相山地区存在元古宙岛弧。

赣中变质基底的Nd同位素组成和物质来源

本文研究了赣中变质基底的Ｎｄ同位素组成。前震旦系变质沉积岩：１４３Ｎｄ／１４４Ｎｄ＝０５１１８２７—０５１２０５２，ＴＤＭ＝１５９７—２１２４Ｍａ，∈Ｎｄ（Ｔ）＝－３６０～＋１１１；震旦系浅变质沉积岩：１４３Ｎｄ／１４４Ｎｄ＝０５１１９１８—０５１２２３３，ＴＤＭ＝１３６０—１４０５Ｍａ，∈Ｎｄ（Ｔ）＝－３２６～－０５５。上述Ｎｄ同位素特征表明：赣中前震旦系变质沉积岩的物源来自其东北缘华夏地块的基底碎屑和岛弧地区的幔源火山物质；而震旦系浅变质沉积岩的物源主要来自前震旦系的剥蚀，并有一定量的幔源物质加入；上述研究亦为赣中变质基底归属于华夏地块提供了重要的同位素证据。

模拟酸雨对泉州市区大气降尘重金属的淋溶

以泉州市区受污染的大气降尘为研究对象,开展大气降尘中重金属(Cu,Pb,Cr,Cd,Zn,Mn,Fe,Ni,V,As,Co)在不同酸度(pH=2.5、3.5、4.5、5.6)酸雨淋溶下的溶出行为研究.结果表明:由于降尘样品本身的中和作用,淋出液的pH呈现出先升后降的趋势,并最终接近淋溶液原始pH.在模拟酸雨作用下,污染降尘中不同重金属呈现不同的溶出规律,金属Cu、Pb、Fe、Ni、Mn、Cd的淋出量随pH的升高而降低,各重金属的溶出基本可分为快速溶出阶段、缓慢溶出阶段或稳定阶段,重金属的溶出不仅与总量有关,还与模拟酸雨pH、环境温度、淋溶时间等因素有关.在pH2.5的酸雨下,累积释放量由大到小的顺序为交通区降尘:Fe>Zn>Mn>Co>Cu>Cr>Ni>Pb>As>V>Cd,工业区降尘:Mn>Fe>Zn>Pb>Cr>Cu>Ni>As>V>Co>Cd.

桐花树对水体中铬、镍、铜污染的修复实验研究

红树植物一般生长于海滩,桐花树作为一种较普遍的红树植物物种,其在红树植物修复实验的研究中具有一定的代表性。本文将生长在河海交汇处(洛阳屿头)的桐花树树苗移入实验室,分别用浓度为Cr6+2.5mg/L、3.5mg/L、5.3mg/L,Ni2+1.0mg/L、2.5mg/L、5.0mg/L,Cu2+0.5mg/L、1.0mg/L、2.0mg/L的人工废水进行培养,在植株生长良好的前提下,浓度为Cr6+2.5mg/L、Ni2+5.0mg/L、Cu2+2.0mg/L培养下的植株修复效果良好,Cr6+、Ni2+、Cu2+在植物体内分布情况:根>叶>枝;Cu2+在桐花树在植物体内的富集系数相对其它元素最大,其次是Ni2+;该实验结果为今后研究红树植物用于河流、湖泊湿地系统提供一些参考。

赣中变质岩带的组成及构造变质变形特征

赣中变质岩带不是简单的一套震旦纪地层 ,而是由结晶基底中元古界中深变质岩系 (斜长角闪岩的Sm Nd全岩等时线年龄为 1113± 4 9Ma)和褶皱基底变质较浅的震旦系组成。两者之间以具热流体参与的混合岩化、韧性剪切带和递进变质三位一体组成的动热变质带接触。结晶基底经历了4期构造变质变形的叠加改造 ,每期构造变形都在变质岩石构造单元内留下各种变形形迹 ,变质作用表现为时间上的递进和空间上的叠加演化系列 ,是一套以众多的不平衡结构和多相共生混存的矿物组合 ,热变质带为一套动热变质塑性变形带 ,空间上依次形成绢云母—绿泥石带、黑云母带、石榴石带。

赣中变质岩带变质流体地球化学特征与流体来源

对赣中变质岩带的变质岩、混合岩及其中的长英质脉体包裹体的化学成分和C、H、O同位素进行了研究。结果表明:赣中变质岩带变质流体有多种来源,流体成分复杂,有互不混溶的流体水、CO2、有机物。水主要来源于古海水和大气降水,少部分来源于深部岩浆水;有机物来源于沉积岩成岩物质;CO2多数来源于碳酸盐岩,少数来源于有机质的氧化分解。这些流体受构造运动的驱动而活化迁移,成为成矿物质的运移介质,参与了本区岩石的变质改造,是形成本区长英质变质分异脉体、混合岩、混合花岗岩及伟晶岩的重要流体来源。

江西省金溪—南城混合岩和花岗岩的岩石地球化学及同位素地球化学研究

在研究金溪—南城变质混合岩带中混合岩、花岗岩的矿物岩石学基础上 ,详细研究了它们的Nd、Sr、Pb、O同位素组成。混合岩、花岗岩初始钕同位素组成 (14 3Nd/14 4 Nd) i=0 .5116 89～0 .511853,在εNd -T图中位于该地区结晶基底变粒岩、片岩Nd同位素演化域上方 ,褶皱基底绢云千枚岩Nd同位素演化线下方 ;初始锶同位素组成 (87Sr/86 Sr) i=0 .74 86 4～ 0 .752 57;氧同位素组成δ18O为 10 .2 3‰～ 14.89‰ ,相当于高氧花岗岩的氧同位素变化范围 (>10‰ ) ;放射性成因铅较低 ,μ =10 .0 7～ 10 .4 ,变化范围小 ,铅同位素组成位于上部地壳演化线上方。这表明混合岩、花岗岩是由成熟度高、富氧的变粒岩及片岩等变质沉积岩经部分重熔形成的。

酸改性膨润土处理含铅废水

用硫酸对提纯膨润土进行活化改性制得酸改性膨润土,研究了酸改性膨润土处理含Pb2+废水的适宜条件。结果表明:当Pb2+初始浓度为10mg/L时,用土量为8g/L,pH=7,室温,振速180r/min,吸附时间15mins,酸改性膨润土对Pb2+的去除率可达99.6%。处理后pb2+残留浓度低于国家排放标准。使用过的酸改性膨润土经过再生,其对含pb2+废水的处理效果仍然令人满意。本研究为膨润土的改性及其对含重金属废水的处理提供了重要的参考数据。

群生水库水质现状评价

以群生水库现状监测结果为基础 ,评价其水质现状 .监测结果表明 ,群生水库枯水期总磷值达 0 .0 5 0mg·L-1,溶解氧达到过饱和 ,水库的pH值高达 8.97.这表明水库具有富营养化现象 ,但其它监测项目均在生活饮用水水源地二级水质标准之内 .

柯树背岩体的副矿物特征及地质意义

本文详细研究了柯树背岩体的岩石学及副矿物学特征 ,研究发现F9大断裂以西部分 (西体 )与F9大断裂以东部分(东体 )在岩性、矿物组成、副矿物特征、锆石群型特征上存在很大差别 ,副矿物特征、锆石群型特征指示东体与寨背岩体类似 ,为同熔系列花岗岩 ;西体为重熔再生岩浆成因的改造型花岗岩。这一认识对于该区的铀金找矿具有一定的指导意义。

赣中变质岩带地质地球化学演化特征

赣中变质岩带由结晶基底和褶皱基底组成。从结晶基底→褶皱基底,变质泥质岩类SI O2含量降低,AL2O3含量增加;变粒岩、石英片岩、硅质岩SI O2含量显著升高,AL2O3含量显著降低;NA2O含量显著降低,K2O的含量有明显的升高,NA2O/K2O值呈显著的降低趋势;FEO、MGO、TI O2及全铁含量(FE2O3+FEO)呈降低的趋势,但FE2O3升高,FE2O3/FEO值显著增高。铁族元素TI、V、CR升高,MN、CO、NI降低;亲铜元素ZN显著升高;大离子亲石元素LI、RB、SR显著降低,U、TH、BA显著升高,SR/BA值急剧降低;LA、CE、YB、NB、Y元素升高;稀土总量、轻稀土含量、轻重稀土比值、轻重稀土相互分离程度、EU亏损程度增加,说明它们原岩沉积环境的差异性,但它们的重稀土含量、LA/CE值、SM/ND值变化很小,稀土配分曲线相互平行反映它们源区岩石的一致性及继承性。从结晶基底→褶皱基底,岩石的ΕND(0)、(^(206)PB/^(204)PB)I、(^(207)PB/^(204)PB)I、(^(208)PB/^(204)PB)I值由低→高;地壳趋于成熟,结晶基底形成于岛弧环境,褶皱基底形成于活动大陆边缘环境。