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长江上、下游湖泊中稀土元素地球化学及环境效应研究

朱兆洲  
【摘要】:随着人口数量的急剧膨胀和工业化、城市化进程日益加快,水环境问题成为一个令人关注的全球性问题。众所周知,人类可利用的淡水有90%以上集中在湖泊中,而湖泊自身的自然特征使其成为一个极易受到污染的水体,一旦污染,治理与恢复将是一项困难且耗时的工程。虽然这一问题已经引起人们的高度重视,但相关的研究仍然滞后。人们至今还无法彻底弄清楚污染物在湖泊水体中是如何迁移转化的,污染物又如何的发生自净化作用,又会在什么样的条件下对湖泊产生二次污染等一系列问题。但人们逐渐认识到悬浮颗粒物在污染物的产生、迁移、沉淀过程中扮演了重要角色,因此水/粒相互作用过程成为研究污染物在湖泊中环境行为特征的关键课题。 稀土元素(REEs)由原子序数57~71的镧系元素(La~Lu)和39号元素Y组成,因其具有非常相似但又有细微差别的特殊化学性质,被广泛用来示踪各类地球化学过程。由于稀土元素在地球化学过程中的变化是随原子序数的增加而连续变化的,它比单个微量元素示踪体系有更好的示踪性。同时,REE对水/粒相互作用过程的响应比较敏感,这是因为稀土元素在水体中主要以胶体方式存在,易于被吸附或解吸,在这个过程中,轻重稀土元素又因它们的吸附及络合行为不同而发生分异,所以表生水体中的稀土元素还具有明显的过程特征,可以用来示踪水体的水/粒相互作用过程。 本项研究的主要目的是通过对湖泊中稀土元素的地球化学行为研究,认识元素在湖泊水体中的水粒相互作用过程,了解它们在水体中的分布特征以及存在形式,并对比不同特征湖泊中稀土元素的地球化学迁移过程,为有关水环境的治理及决策提供科学依据。通过对稀土元素的萃取方法和太湖、巢湖、龙感湖、红枫湖、阿哈湖五个不同湖泊及其周边河流中水化学和稀土元素的研究,得出以下初步结论: 1.从有机膦萃取稀土实验来看,pH是影响有机膦萃取效率的主要因素。实际环境体系中,各种物理、化学参数均不相同,针对不同的表生水体需要调到特定的pH值才能得到最佳的萃取效果。 2.红枫湖和阿哈湖的溶解态稀土平均含量低于世界平均淡水的稀土含量,


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