南太平洋富稀土海区海水中的溶解态稀土元素空间分布特征研究

深海富稀土沉积物因其资源潜力巨大,近年来备受关注。一般认为,沉积物中稀土元素和钇(总称REY)的主要来源为上覆海水,但针对富稀土海区上覆海水中REY的研究较少。本研究针对南太平洋富稀土海区采集的3个站位的全水深海水样品,测试出了15种溶解态REY,并对比了邻近海域已发表的数据,分析了该海区REY的空间分布特征。研究区表层水中溶解态REY浓度主要受风尘输入影响,而中层和深层水体中溶解态REY浓度主要受水团控制。经过澳大利亚后太古代页岩(PAAS)和北太平洋深层水(NPDW)归一化后的配分模式可确定REY间的分馏特征,分辨出不同水团。与其他大洋中报道的REY数据比较发现,表层水中REY浓度受风尘和河流输入影响导致差别较大,中层水中REY浓度与印度洋较为接近,深层水中REY浓度与不同大洋的水团年龄表现为正相关趋势,即REY浓度由小到大依次为大西洋、印度洋、南太平洋、北太平洋。

中国黄、渤海海水中溶解镉的形态研究

黄、渤海是我国重要的海洋经济渔业开发区域,海水中痕量金属的含量及其存在形态会对海洋环境、海洋渔业产生重要影响。随着近年我国痕量金属采集与分析测试技术的发展,数据的准确性有了新的提升。2016-06—07采集黄、渤海40个站位的海水样品,测定其溶解态金属Cd的总浓度,并应用电化学方法(阳极溶出伏安法)分析Cd存在形态。结果表明,渤海海水中的总溶解态Cd浓度是南黄海海水中的2~3倍,这可能与渤海海水停留时间较长,水深较浅,周边较多河流输入有关。20%~92%以上的溶解态Cd是以有机络合物形态存在,以自由离子态存在的Cd浓度不超过100 pmol/L,低于Cd对浮游生物的毒性阈值。渤海比黄海的金属配体浓度高出2倍以上,高值出现在黄河口周围海域,表明黄河水携带较多有机配体输入。推测我国近海有机配体来源可能包括陆源输入、沉积物再悬浮的解析过程以及藻类分泌。研究还表明,黄、渤海海水中溶解态Cd的有机配体络合常数较其他海域的稍高,这与我国近海废、污水排放的有机络合配体类型有关。

黄、渤海几种溶解态痕量金属(Cu、Ni、Co、Zn)分布特征及其影响因素

海水中的痕量金属在海洋生物地球化学循环中至关重要。本研究在严格采用痕量金属洁净(trace-metal clean)采样和分析测试技术的前提下,于2016年7月采集了渤海与黄海表、底层海水水样,获得黄、渤海几种痕量金属(Cu、Ni、Co、Zn)的空间分布特征。研究结果显示,黄、渤海海水中痕量金属的空间分布具有近岸高、远岸低的特点,体现了人类活动对近岸海域的影响,而其在局部海域的分布则受到沿岸流、冷水团、沉积物再悬浮过程以及生物过程等因素的影响。Cu、Ni、Co在黄、渤海海水中的分布特征较为类似,平均浓度由高到低依次为渤海>北黄海>南黄海,而溶解态Zn的分布则与其他几种金属不同,在黄、渤海平均浓度类似,整体偏低,具有其特殊性。本研究测定的几种痕量金属在黄、渤海海水中的浓度较以往报道数据偏低,其中易污染的痕量金属Zn的浓度更是低近1 3个数量级,体现了痕量洁净采样和测试方法的重要性。

曼谷湾河口区百年来沉积物重金属变化趋势及污染来源

2015年7月在泰国曼谷湾邦巴功河河口采集了1根1.5m长的沉积物柱样,分析了样品中重金属元素(Cd、Pb、Co、Ni、Cu、Cr、Zn)含量,进行了粒度和^(210)Pb、^(137)Cs活度测试,使用地累积指数、元素污染指数和潜在生态风险参数对重金属污染情况进行评级,并结合实际情况对污染来源进行了推断。结果表明:沉积柱状样210 Pb、137 Cs活度测试结果计算获得的沉积速率约为2.3cm/a,沉积物柱状样记录了1948—2015年的沉积情况。7种重金属元素含量均值分别为0.11、29.60、19.78、44.18、28.99、80.93、99.01mg/kg。重金属含量较20世纪都有所增长,Cd、Zn、Pb、Cr在整段沉积时间框架内增长明显。元素富集程度顺序为Cd>Zn>Pb>Cr>Cu>Ni>Co,Cd元素污染程度最为严重,Pb、Cu和Zn为偏中度污染,Cr、Ni和Co为轻度污染。单一重金属生态风险系数Eir评级顺序为Cd>Pb>Cu>Ni>Co>Cr>Zn。其中Cd为很强至极强生态危害,Pb为轻微至中等生态危害。Cd、Zn、Cu和Pb元素没有超出泰国沉积物环境质量基准规定的效应区间低值,Ni超出效应区间低值,但没有超过效应区间中值。重金属元素与Al较差的相关性表明重金属元素主要是非自然来源,Cd、Cu、Zn可能源于金属冶炼和交通,此外,Cd还可能存在其他未知工业污染来源,受人类活动影响较大。Cr可能源于纺织业发展。1990年之后较1990年之前重金属元素之间的相关性更差,指示1990年之后相比1990年之前重金属污染来源更复杂。

海洋沉积物孔隙水中痕量金属元素的测试分析方法

孔隙水是沉积物-海水界面链接沉积物颗粒和上覆水体的一个重要过渡相态,针对其研究可更好地了解痕量金属在固-液界面的早期成岩过程。近年来,针对孔隙水中痕量元素研究的方法较为匮乏,为此建立了一种分析测定海洋沉积物孔隙水中7种痕量金属元素(Mn、Cu、Zn、Ni、Cd、Co、Pb)的方法,该方法使用Nobias PA1树脂进行富集分离,再使用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)进行测试,可针对孔隙水中的痕量金属元素进行准确分析。通过实验结果发现该方法最优实验条件为:Nobias PA1树脂富集时的pH值为5.5~6.0,洗脱酸浓度为1.3 mol/L硝酸,体积为1 mL。同时,样品需进行紫外消解4 h以上以分解有机络合物,该消解步骤对Cu和Co这两种元素尤其重要。该方法通过加标回收获得Mn、Cu、Ni、Co和Pb的回收率在92%~100%,Zn和Cd的回收率分别为72%和82%;Mn、Cu、Zn、Ni的方法检出限范围为0.03~0.53 nmol/L,Cd、Co、Pb的方法检出限范围为2.66×10^(-3)~8.60×10^(-3)nmol/L,满足孔隙水中痕量金属浓度的测试需求。同时,根据检出限计算的结果显示,孔隙水样品只需1 mL,即可应用该方法进行测试。应用该方法测试了一根采集于北黄海中部沉积物短柱的孔隙水样品,测试结果显示其垂相分布合理、较符合早期成岩过程规律。此研究为分析海洋沉积物孔隙水中痕量金属元素提供了一种准确而简便的方法。

北极拉普捷夫海沉积物痕量金属赋存形态及富集机制

痕量金属在海洋生物地球化学循环中发挥着重要作用,参与各种海洋生物、化学和地质过程,对于认识海洋环境变迁具有重要意义。本文针对北极拉普捷夫海陆架–陆坡断面的4个沉积物短柱,开展了痕量金属元素(Mo、U、V、Cu、Co、Ni)总量及其赋存形态研究,同时结合沉积物粒度、有机碳含量等相关参数,探讨了拉普捷夫海沉积物中痕量金属的分布特征及其主控因素。采用改进的BCR连续提取法对金属元素进行了化学形态分析,分离出弱酸溶态、可还原态、可氧化态和残渣态4种金属相态,结合研究区物质供应、河流输入、洋流状况等特点,尝试建立了痕量金属在沉积物中的富集埋藏机制。结果表明,研究区痕量金属总量表现出陆坡区高于陆架区的特点,元素相关性分析显示痕量金属在沉积物中的积累主要受铁锰氧化物的清除作用和陆源河流输入的影响。痕量金属形态提取结果表明,金属元素主要以残渣态存在,可提取态中可还原态占比最高且其含量由陆架向陆坡增加。痕量金属由陆架向海盆的迁移、富集概括为受铁锰氧化物控制的“shelf-to-basin shuttling”机制,同时受到沉积物再悬浮作用影响。