黄、东海沉积物中金属元素的地球化学组成及铝、钛的形态分布

摘要

对沉积物中金属元素的研究具有着重要的生物地球化学意义。人为活动对海洋环境的影响，如重金属污染，是海洋环境科学研究的热点之一，同时，沉积物中常微量元素的地球化学组成对研究沉积物来源及古环境变化也有着重要的意义，是陆海相互作用(LOICZ)和新兴的GEOTRACES国际科学计划中的主要研究内容之一。 本文通过对2006年长江口附近海域表层沉积物样品及2002年黄、东海部分典型站位柱状沉积物样品的全样消化，分析了其中金属元素Al、Ti、Fe、Mn、Ba、Cu、Zn的大面分布状况及垂直的沉积累计变化，系统研究了我国自工业革命以来人类活动对沿岸及整个陆架区海洋环境的影响，讨论了典型海域沉积环境的变化。初步研究了“过剩铝”在我国陆架区的分布状况，为研究以Al/Ti比值作为地球化学示踪剂在陆架区应用的可行性提供了数据基础。并对柱状沉积物中Al/Ti比值变化较大的层次进行逐级提取，分析了其中铝、钛在碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机质结合态、蛋白石结合态及残渣态中的形态分布。 黄、东海陆架区沉积物中金属元素表现出较明显的近岸高，陆架区低的分布特征，浙江沿岸泥质区重金属含量最高，而东海陆架中部金属含量最低。黄海中部沉积物中Zn的含量较高，而Mn、Cu含量偏低。东海陆架外缘沉积物中常量金属含量较低，而Zn、Cu的含量较高。长江口附近(A13站)和东海陆架中部(E6站)沉积物柱样中，各金属含量呈锯齿形变化，但变化范围较小；浙江沿岸(E5站)沉积物中50 cm以上至表层，金属含量有明显升高的趋势；黄海冷水团(E2站)沉积物柱状样中，160-100 cm左右金属含量逐渐降低，而在100-40 cm含量逐渐升高；东海陆架外缘(P4站)重力管沉积物中的常量金属含量在120 cm附近出现拐点，在240-120 cm内，Fe的含量逐渐增加，其余常量金属含量均逐渐减小，120-60 cm附近，Fe含量降低而其余常量金属含量逐渐升高，微量元素Cu、Zn均含量变化较小。 近岸沉积物中Zn的富集因子在1.4-2.1之间，表现出较明显的受污染状况，Cu除个别站点(Al<,3>、Hl-29、Hl-19)外，还未见明显富集，黄海及东海陆架中部尚未表现出重金属污染迹象。以Ti对Cu、Zn含量归一化后，浙江沿岸沉积物柱状样中自50 cm至表层，Cu、Zn的浓度明显升高，表现出约近50年来人为影响逐渐加大；东海外缘沉积物中Cu、Zn含量在145至90 cm逐渐升高，同时Mn/Fe比值先降低后升高，可能表征了一次海平面的波动变化。研究海域沉积物主要受陆源输入的影响，其中长江口、浙江沿岸及东海陆架中部沉积物受长江输入影响较大；黄海中部泥质区金属含量具有独特的配分模式，相对富Zn而贫Cu、Mn，表明这三种元素可作为特征元素来判别该海域沉积物的来源；东海陆架外缘沉积物中金属含量表现出一定的生源特征。 长江、黄河及长江口附近沉积物中Al/Ti比值均低于我国土壤中的平均比值且与晚太古纪平均页岩中比值较为接近，表明该海域的Al主要来源于岩石碎屑，黄东海陆架区沉积物中Al/Ti比值较高，表明了有一定的“过剩铝”信号存在，Al<,xs>含量在0.2-6.2％。在对黄、东海陆架区沉积物的提取中发现了较为明显的非残渣态的Al(占总量的10％左右)，而非残渣态Ti的含量相对较低(低于总量的4％)，其中非残渣态的Al主要存在于铁锰氧化物结合态中，而非残渣态的Ti主要存在于有机质和蛋白石结合态。沉积物中碳酸盐、铁锰氧化物、有机质结合态中Al/Ti比值较高。 对同一柱样，Al/Ti比值与非残渣态Al有一定的相关性。对于近岸海域，陆源输入对Al/Ti比值影响较大，在离岸较远的陆架海域，“过剩铝”的信号相对较为明显。相关性分析显示，Al/Ti比值与生物硅有较好的相关性，表明生源颗粒的通量对过剩铝含量影响较大。

目录

文摘

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0前言

1文献综述

1.1沉积物中金属元素的研究背景及意义

1.1.1沉积物中重金属研究的意义

1.1.2沉积物中重金属的研究进展

1.2陆架区沉积物物源的研究

1.3沉积物中“过剩铝”的初步研究

1.3.1“过剩铝”的定义

1.3.2沉积物中“过剩铝”的分布及研究进展

1.4论文的科学意义及主要研究内容

2实验部分

2.1仪器设备

2.2试剂

2.3试剂的制备

2.4沉积物样品的采集及预处理

2.5沉积物的全样消化及消化液中金属的测定方法

2.5.1沉积物的消化方法

2.5.2消化液中金属元素的测定方法

2.5.3精密度及回收率

2.6沉积物的逐级提取及金属的测定

2.6.1提取液中铝的测定

2.6.2提取液中钛浓度的测定

2.6.3沉积物的逐级提取方法:

2.6.4小结:

3黄、东海沉积物中金属元素的生物地球化学特征:

3.1研究区概况

3.1.1黄、东海海域水文特征:

3.1.2河流输入

3.1.3黄东海的沉积类型

3.2金属元素的分布

3.2.1长江口附近表层沉积物中金属元素的地球化学组成

3.2.2典型站位柱状沉积物中金属元素的垂直分布

3.3小结

4 Al、Ti的形态分布及黄、东海陆架区“过剩铝”的初探

4.1黄河、长江及黄、东海陆架区沉积物中Al/Ti比值的比较

4.1.1黄河、长江沉积物中的Al/Ti比值

4.1.2长江口附近海域表层沉积物中Al/Ti比值的分布

4.1.3黄东海陆架区柱状沉积物中Al/Ti比值的分布

4.2黄、东海沉积物中Al、Ti的形态分布

4.2.1黄、东海沉积物中Al的形态分布

4.2.2黄、东海沉积物中Ti的形态分布

4.2.3各结合态的Al/Ti比值

4.3我国陆架区沉积物中“过剩铝”的初步研究

4.4小结

5结论

参考文献：

致谢

论文发表情况：