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新疆博斯腾湖表层沉积物金属元素地球化学特征研究

褚兆晶  
【摘要】:湖泊是陆地水圈的重要组成部分,并与大气、生物、土壤等多种环境密切联系。随着城镇化与工业化的加速,以及农业生产活动的影响,湖泊水体污染和富营养化也逐渐成为最为突出的水环境问题之一。湖泊是大陆内部流域的尾端,流域内人类活动产生的污染物随水体带入湖泊中,并在湖泊沉积物中聚集。对金属元素在不同流域的迁移特征的了解,可以加深对元素的迁移、富集的认识,对湖泊环境的污染监测和控制有重要的意义。 博斯腾湖是中国内陆最大的淡水湖。它不仅对该流域起着重要的生态调节作用,也直接影响着该地区的经济社会环境的可持续发展。但是随着人们对该地区的工农业生产,以及对局部地区河流的人工调节,近几十年来,博斯腾湖正在受到高矿化度农田排水和工业污水的污染,湖水水质正在不断恶化,严重影响了该地区的生态平衡,对人类的生存环境产生了极大的破坏。本文以干旱区湖泊博斯腾湖为研究对象,通过分析博斯腾湖表层沉积物中常、微量元素的含量和空间变化特征,研究了沉积物中元素之间的相关性,探讨了常、微量元素空间分布的控制因素,同时对研究区域沉积物中重金属进行了污染评价。 本文对博斯腾湖的47个水样以及29个沉积物样品进行分析,主要得到以下结论: (1)博斯腾湖为半封闭湖泊,出入水口位于湖泊西端相距较近,全湖区水动力差,水体滞留时间长。博斯腾湖的主要污染源分布于黄水湾区域。湖区的水化学环境存在区域性差异,水样的电导率等值线和pH等值线反映开都河口水体污染程度低,黄水湾处最大,而湖中心区则介于两者之间。 (2)通过对沉积物常量元素的分析可知,表层沉积物中以CaO、AI2O3、SiO2的含量为主.沉积物中Fe2O3、AI2O3、SiO2、K20、MgO的分布趋势相同,即在开都河入湖处含量较高,在黄水湾附近含量较低;CaO则与这几种常量组分的分布趋势相反,即在黄水湾附近含量最高,在开都河入湖处含量最低。微量元素Co、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn的分布趋势相同,在开都河河口处含量较高,从西北黄水湾入湖处含量较小,湖中心区值变化稳定位于两者之间。As含量的分布规律不明显。元素Sr与CaO的分布趋势基本相同,Sr与CaO二者的含量都受生物碳酸盐介壳影响。 (3)对元素进行相关性分析及因子分析探讨了其地球化学意义,结果如下: ①Ti与Fe2O3、SiO2、A12O3、MgO、K2O显著正相关;主要代表了陆源碎屑和黏土组分来源。CaO与Ti、MgO、K2O、SiO2、A12O3、Fe2O3显著负相关,CaO的富集不同于以上几种元素,代表了生物碎屑组分来源。As与CaO呈弱的负相关性,与其他元素有弱的正相关关系,表明As除了经陆源输入外还有其他来源。Co, Ni、Pb、Cr、Zn、Cu与Ti等常量元素显著正相关,表明这些元素分布受陆源影响。Sr与Ti、SiO2、A12O3等常量组分显著负相关。 ②对常微量元素进行因子分析,可提取4个主因子:F1代表陆源与生源沉积,正载荷A12O3、Fe2O3、SiO2、MgO、K2O、Ti、Cu、As、Ni、Pb等元素组合,Sr和CaO表现为负载荷。F2可能反映研究区受到湖水对湖底沉积物的影响,主要元素组合为Na2O。F3代表与人类活动相关的污染源的输入有关,主要元素为As。F4代表了陆源碎屑和湖泊自生的混合沉积,主要元素为P。 (4)用富集因子法对沉积物中重金属Ni、Co、Cr、Zn、Pb、Cu进行污染评价,富集程度为NiCoCrZnPbCu。结果表明Ni、Co、Cr、Zn处于中度污染水平,Pb是处于轻微污染水平,Cu处于无污染水平。


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