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长江流域、黄河口及其邻近海域溶解态砷、硒、锑的分布、季节变化及影响因素

曹秀红  
【摘要】:从长度及流经的地域来讲,长江、黄河是我国的第一、第二大河,近年来流域内人为活动加剧以及三峡大坝、小浪底水库等水利工程开始人为控制水沙量,不可避免地会对流域及河口产生影响。大型河流-河口的溶解态砷、硒、锑主要来源于流域岩石土壤风化、采矿冶金、人类工农业污水排放等,因此开展其研究有助于评估人为活动扰动对河流、河口产生的影响,为环境治理提供科学依据。本文利用氢化物-原子荧光光谱法,以长江流域、黄河下游及黄河口邻近海域为研究对象,测定了总溶解态无机砷(TDIAs=[As(Ⅴ)]+[As(Ⅲ)])、三价砷[As(Ⅲ)]、总溶解态无机硒(TDISe=[Se(Ⅵ)]+[Se(Ⅳ)])、四价硒[Se(Ⅳ)]、总溶解态无机锑(TDISb=[Sb(Ⅴ)]+[Sb(Ⅲ)])、三价锑[Sb(Ⅲ)]的含量,系统认识了长江流域、黄河口及其邻近海域不同价态溶解态无机砷、硒、锑的分布、变化特征,初步分析了影响三种元素分布的主要因素。主要认识如下: 2009年8~10月对长江主流及主要的南、北支流进行了调查,以评估岩石风化、人为活动(如三峡大坝的建立、采矿、工业及农业活动)对长江流域溶解态无机砷、硒、锑的影响。研究结果表明:长江主流溶解态无机砷、硒、锑主要以高价态为主。由于受到岩石风化、人为活动的影响,长江中下游溶解态无机砷、硒、锑的浓度明显高于上游。长江流域地下水中溶解态无机砷、硒、锑主要以高价态为主,浓度低于长江流域主流及支流,处于天然状态。基于2009年长江大通站的径流量(7819×108m3)和徐六泾站溶解态无机砷、硒、锑的浓度(分别为38.94、7.71、3.83nmol/L),计算得到长江流域溶解态无机砷、硒、锑的入海通量为30.4×106、6.0×106、3.0×106mol/a。其中,2009年长江溶解态无机硒的入海通量约占全部河流向海洋转移硒总量的21.1%。由此看出,长江对于海洋的物质输送很重要。通过对比长江三峡大坝建设前、中、后四个不同时期的航次调查结果发现,自1997年三峡大坝开始建设至2003年三峡永久船闸通航之前,总溶解态无机砷浓度没有发生显著性改变;三峡永久船闸通航至2009年9月以来,长江中、下游溶解态无机砷的含量显著升高,而溶解态无机硒的含量变化并不显著。 2009年1月至2011年12月每月中旬在黄河下游垦利站(距河口距离约72km)采集水样,TDIAs、As(Ⅲ)、TDISe、Se(Ⅳ)、TDISb的浓度范围分别为18.99~36.67、0.27~7.47、5.70~13.62、1.17~3.11、4.40~9.09nmol/L,溶解态无机砷、硒、锑主要以高价态形态为主,Sb(Ⅲ)未检测出。与前期结果对比,溶解态砷的浓度没有明显增加,人为影响不显著。As(Ⅲ)浓度不存在明显季节变化,TDIAs、Se(Ⅳ)浓度季节变化特征相同,均为春、夏、秋季接近,高于冬季;春季TDISe浓度最高,夏、秋、冬接近;TDISb浓度季节变化特征为夏季最高、秋季次之、春季和冬季接近且最低。夏季和秋季溶解态无机砷、锑的月入海通量高于春季和冬季,溶解态无机硒的入海通量夏季最高、秋季次之、春天和秋天接近且最低。2009年TDIAs浓度与2010年相当,小于2011年。 2009年第九次调水调沙调查期间(2009年6月19日至7月15日)每天在对垦利站进行采样,探讨了溶解态无机砷浓度随调水调沙进程的日变化,结果表明:调水调沙期间垦利站TDIAs浓度变化范围为16.67~33.02nmol/L,与SPM、径流量呈良好的负相关关系。调查期间黄河下游溶解态无机砷的总入海通量约占2009年总入海通量的25.5%,说明调水调沙对于黄河元素的入海输送起重要的作用。2009年6月15日、7月1日、7月19日(分别为调水调沙前、中、后期)在黄河口邻近海域分6个断面进行采样,研究了黄河调水调沙对黄河口邻近海域TDIAs分布的影响,调查结果显示黄河口邻近海域TDIAs的浓度高值均出现在黄河口门偏北处,调水调沙中期TDIAs的浓度增大约至调水前的1.5倍,调水后期,TDIAs浓度略微降低。说明黄河调水调沙使黄河口邻近海域TDIAs浓度增加。


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