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黄、东海泥质区沉积物部分金属元素赋存形态研究

高峰  
【摘要】: 陆架边缘海是陆海相互作用的活跃地带,陆架区沉积物接纳了来自陆地河流、大气沉降等各种途径入海的金属元素。自然过程影响甚至决定了金属元素的丰度和分布状态,构成了其环境本底值。人类活动排放到水体的金属元素在一定条件下,通过各种理化作用,绝大部分通常以相对不稳定的化学形态进入表层沉积物中。利用连续提取法将沉积物中不同形态的金属元素分离出来,计算不同形态的赋存比例,可以揭示金属元素的生物毒性、来源以及迁移规律,对于研究近海环境和生物生产的空间、时间变化具有重要意义。本文应用连续提取方法分析研究了2007年1月和2007年11月采自南黄海和东海泥质区表层沉积物主要成分的含量和非残渣态中金属元素各赋存形态的含量和比例,探讨了金属元素在沉积物中的迁移机制;应用连续提取法对2007年11月采自南黄海中部柱状沉积物主要成分及非残渣态中金属元素各赋存形态的含量和比例进行的分析和研究,讨论了其主要成分的年际变化、相互关系及对海区环境因素的响应。 对不同海区沉积物各主要化学组分和部分金属元素元素赋存形态综合讨论得到如下结论: 1、东海泥质区表层沉积物中非残渣态铜总量介于1.3μg/g ~ 7.0μg/g之间,非残渣态铁总量介于0.91 mg/g ~ 2.5 mg/g之间,两者主要以易还原铁锰氧化物结合态(ERO)存在;非残渣态铅总量介于5.6μg/g ~ 12.0μg/g之间,非残渣态锰总量介于0.07 mg/g ~ 0.26 mg/g之间,两者主要以碳酸盐结合态(CARB)存在,非残渣态铝总量为0.63 mg/g ~ 1.8 mg/g,主要以有机质结合态(OSM)存在。金属元素在水体中的赋存形态及迁移机制受到沉积物沉积环境的影响,碳酸钙、铁锰水合氧化物含量、有机质含量等都可能成为影响因素。铜和铅非残渣态总量与采样站点水深之间的关系受控于其主要赋存形态,反映了金属元素形态分布受到陆源输入和在水体中迁移等因素的影响。济州岛西南泥质区表层沉积物中ERO态的铜和铅含量高于其他海区表层沉积物,可能是由于沉积物再悬浮所致。 2、南黄海03断面表层沉积物中碳酸钙含量介于0.94 % ~ 9.9 %之间,铁锰水合氧化物含量介于0.72 mg/g ~ 1.9 mg/g之间,有机碳含量介于0.15 % ~ 1.5 %之间,并且都随着离岸距离的增加,沉积物粒度的变细,而呈现一定的规律性变化。在对03断面表层沉积物中部分金属元素赋存形态研究中,我们发现除了近岸沉积物中的铅主要以易还原铁锰氧化物态(ERO)存在之外,其余金属元素在沉积物中的赋存形态与东海沉积物中的金属元素的赋存形态具有一致性。而且随着离岸距离的增加,铅的主要赋存形态由ERO态转变为CARB态。粒度和沉积物中主要成分是影响该断面金属元素非残渣态含量变化的主要因素。通过与黄河、东海沉积物部分金属元素赋存形态的对比中发现:南黄海西部主要受到黄河输入的物质的影响,具有黄河源的特征;南黄海中部泥是混合源,有长江输入的物质的影响,自生源物质对其影响不大。 3、南黄海0306柱状样碳酸钙含量介于2.3% ~ 3.3%之间,平均含量2.7%,在垂向分布上变化趋势不明显,与黄河多年径流量和输沙量变化有关。铁锰水合氧化物的平均含量为0.73 mg/g,其沉积基本处于一个相对稳定的状态。有机碳含量普遍较高,其范围介于0.86% ~ 1.2%之间,平均含量为1.0%。柱状样沉积物中金属元素铜主要赋存于ERO态,占非残渣态总量的47.8% ~ 90.9%;铅主要赋存于CARB态,占非残渣态总量的30.0% ~ 65.6%。金属元素铜、铅、铝和铁的非残渣态总量都有着增加的趋势,在一定程度上反映了近50年来该海区环境状况的变化。


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