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湖南稻鱼综合种养基地土壤-水体重金属元素分布特征及来源
1
作者 贺佳佳 彭渤 +4 位作者 邬思成 吴能球 马思玲 王欣 戴亚南 《水土保持研究》 北大核心 2025年第5期132-142,共11页
[目的]探讨湖南省武冈YP、双峰HY、望城JG共3个稻鱼综合种养基地土壤和水体重金属元素分布特征,以期为种养基地环境质量研究提供参考。[方法]采用等离子质谱(ICP-MS)分析等方法对三地土壤、水体中14种重金属元素进行分析,运用BCR逐级提... [目的]探讨湖南省武冈YP、双峰HY、望城JG共3个稻鱼综合种养基地土壤和水体重金属元素分布特征,以期为种养基地环境质量研究提供参考。[方法]采用等离子质谱(ICP-MS)分析等方法对三地土壤、水体中14种重金属元素进行分析,运用BCR逐级提取法分析土壤重金属赋存形态,并分别采用地累积指数法和多元统计分析方法对土壤重金属进行污染评价及来源分析。[结果](1) YP基地土壤重金属均无明显富集(EF<2),HY基地土壤中Pb,Tl,Th,U等重金属及JG基地土壤中Mn,Ni等重金属富集明显(EF>2);且YP,HY基地水体重金属含量均未超标。(2)地累积指数显示,除Mn,Ni元素在JG基地的I_(geo)值大于0外,其余重金属(V,Cr,Co,Cu,Zn,Mo)在三地土壤中的I_(geo)值均接近0,为清洁至轻度污染水平。三地土壤中Pb,Cd,Tl,Ba,Th,U等重金属污染程度均低于轻度污染水平(I_(geo)<1)。(3) BCR逐级提取结果显示:三地土壤重金属除Cd具备一定活性外(以可交换态F1为主,占比为46%),其余重金属均以残渣态F4为主(占比大于65%),活性较低,难以从土壤迁移至水体而形成生态危害。(4)多元统计分析得到,三地土壤重金属中,Mn,Ni元素的含量主要来自于成土母质风化,但JG基地土壤中的Ni也受到湘江中游工业活动的影响;Pb,Tl,Ba元素来源较为复杂,以自然源为主,混杂周边农业活动等人为输入。[结论]湖南省稻鱼综合种养基地适宜开展稻鱼养殖活动,但需严格控制重金属外源输入,时刻监测基地土壤、水体重金属含量,以保障粮食安全和鱼尾品质。 展开更多
关键词 稻鱼综合种养基地 重金属污染 地累积指数 赋存形态 多元统计分析
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洞庭湖“四水”入湖河床沉积物重金属污染特征 被引量：13
2
作者 方小红 彭渤 +6 位作者 宋照亮 谭长银 万大娟 王欣 颜川云 谢依婷 涂湘林 《地球化学》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期378-394,共17页
对洞庭湖湘、资、沅、澧“四水”入湖河床沉积物进行了沉积柱芯钻探取样,利用等离子质谱仪(ICP-MS)对沉积物重金属等微量元素进行了地球化学分析。结果表明,“四水”入湖河床沉积物中,重金属Bi、Cd、Cr、Mn、Cu、Zn、Pb和Tl等含量变化大... 对洞庭湖湘、资、沅、澧“四水”入湖河床沉积物进行了沉积柱芯钻探取样,利用等离子质谱仪(ICP-MS)对沉积物重金属等微量元素进行了地球化学分析。结果表明,“四水”入湖河床沉积物中,重金属Bi、Cd、Cr、Mn、Cu、Zn、Pb和Tl等含量变化大,分布极不均匀,而Ba、Sc、Th、U、Cs、Ga、Ge、Rb、Zr、Hf和Nb等微量元素及稀土元素含量变化小,分布相对均匀。微量元素富集系数(fE,C、fE,D值)和主成分分析结果表明,沉积物中显著富集(fE,C>1.5,fE,D>1.5)的重金属Bi、Cd、Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、Pb和Tl等既有自然源的带入,又有人为源的贡献;而Ba、Cs、Sc、Th、U、Ga、Ge、Rb、Nb、Ta、Mo、Sr、Zr、Hf和REE+Y等无明显富集特征的微量元素为自然源。地累积指数评价结果显示,湘、资、沅、澧“四水”入湖沉积物依次存在Cd-Bi-Pb-Zn-Mn-Cu-Tl、Cd-Bi、Cd和Cd-Mn-Cu-Ni-Cr等元素组合的重金属污染。且以湘江入湖沉积物重金属污染的元素种类最多、污染程度最强,澧水次之,沅江沉积物重金属污染的元素种类最少、污染程度最弱。结合洞庭湖沉积物重金属污染空间变化特征的对比分析,本研究得到结论:湘江为洞庭湖沉积物重金属污染带入了Cd、Pb、Zn、Cu、Hg、As、Bi、Cr和Ni等重金属;资江带入了Cd、Pb、Zn、Hg、As和Bi等重金属;沅江带入了Cd和Hg等重金属;澧水带入了Cd、Pb、Cu、Hg、Cr和Ni等重金属。洞庭湖重金属污染治理应密切关注重金属Cd的污染,空间上应特别重视湘江和澧水引起的重金属污染。 展开更多
关键词 重金属污染 微量元素 人为源 自然源 入湖河床沉积物 洞庭湖
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湘江湘潭段河岸沉积物重金属污染地球化学分析 被引量：14
3
作者 杨霞 彭渤 +5 位作者 吴雅霁 张坤 匡晓亮 吴蓓娟 谭长银 涂湘林 《地球化学》 CAS CSCD 北大核心 2016年第1期62-76,共15页
本研究用X射线荧光(XRF)和电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)等对湘江湘潭段河岸沉积物进行了主元素、微量元素地球化学分析。结果表明,河岸沉积物具明显贫Na_2O、CaO、Mg O等碱质,而富Fe_2O_3、MnO等氧化物的化学组成特征。沉积物明显富集C... 本研究用X射线荧光(XRF)和电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)等对湘江湘潭段河岸沉积物进行了主元素、微量元素地球化学分析。结果表明,河岸沉积物具明显贫Na_2O、CaO、Mg O等碱质,而富Fe_2O_3、MnO等氧化物的化学组成特征。沉积物明显富集Cu、Pb、Zn、Mn、V、Cr、U、Th等多种重金属和Zr、Hf、Ta等高强场元素,而亲石元素Cs、Ga、Ge、Rb、Sr等及稀土元素(REE+Y)在沉积物中富集不明显。地累积系数(Igeo)法评价显示,河岸沉积物存在Cu、Zn、Pb等元素组成的潜在重金属污染。主元素与重金属元素相关性分析显示,Ba、Rb、Th、U、Sc、Cr、Ta、Nb、Zr、Hf、Ga、Ge、Y等主要赋存于石英等碎屑矿物中,这些微量金属元素可能主要为自然来源,在沉积物中化学性质相对稳定;而Mn、V、Co、Cr、Cu、Pb、Zn等重金属元素则主要赋存于铁、锰氧化物矿物相中,这些重金属元素可能以人为源为主,在沉积物中有一定的化学活性,可发生活化迁移。沉积物的Fe_2O_3、LOI、∑REE等的含量值及Eu/Eu*值可作为指示沉积物重金属污染的地球化学指标,对沉积物重金属污染有一定的指示作用。 展开更多
关键词 主元素 微量元素 重金属活性 河岸沉积物 湘江
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湘江长潭株段河床沉积物重金属污染源的铅同位素地球化学示踪 被引量：16
4
作者 谢伟城 彭渤 +8 位作者 匡晓亮 肖瑶 杨梓璇 方小红 曾等志 吴蓓娟 涂湘林 王欣 谭长银 《地球化学》 CAS CSCD 北大核心 2017年第4期380-394,共15页
本次工作利用等离子质谱仪(ICP-MS)对湘江长沙-湘潭-株洲河段河床沉积物重金属含量和铅同位素组成进行了系统的分析。结果表明,河床沉积物富集V、Cr、Mn、Co、Ni、Th、U、Cu、Pb、Zn等多种重金属,其中Cu、Zn、Pb等重金属于株洲段沉积物... 本次工作利用等离子质谱仪(ICP-MS)对湘江长沙-湘潭-株洲河段河床沉积物重金属含量和铅同位素组成进行了系统的分析。结果表明,河床沉积物富集V、Cr、Mn、Co、Ni、Th、U、Cu、Pb、Zn等多种重金属,其中Cu、Zn、Pb等重金属于株洲段沉积物中达高度至极度富集。沉积物重金属的富集特征暗示沉积物存在较严重的重金属污染。沉积物铅同位素组成以相对富Th铅为特征,具明显的人为源和自然源铅,其^(206)Pb/^(207)Pb值在1.1723至1.1855之间,^(206)Pb/^(208)Pb值在0.4760至0.4786之间。其中自然源铅主要为花岗岩铅,而人为源铅则为铅锌矿矿石铅和燃煤铅构成,即沉积物铅同位素组成为花岗岩铅、铅锌矿矿石铅、燃煤铅组成的三元混合铅。铅同位素比例估算显示,长沙、湘潭段沉积物铅锌矿矿石源铅比例平均依次为23%、32%,燃煤源铅比例平均依次为47%、23%,自然源铅比例平均依次为30%、45%;株洲段沉积物的自然源铅比例较低,平均为17%,而矿石铅和燃煤铅的比例较高,平均依次为34%和49%。V、Mn、Co、Cu、Zn、U等其他重金属与Pb一样,长沙、湘潭段沉积物人为源比例小于67%,株洲段沉积物人为源比例达70%。因此,湘江长潭株段河床沉积物重金属污染问题值得引起高度重视。 展开更多
关键词 重金属污染 铅同位素 铅锌矿矿石源铅 燃煤源铅 花岗岩源铅 湘江长潭株河段
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湘江下游河床沉积物重金属污染的矿物学分析 被引量：8
5
作者 王勤 彭渤 +9 位作者 方小红 周东晓 覃智莲 邬思成 赵亚方 刘静 陈丹婷 王欣 谭长银 万大娟 《矿物岩石地球化学通报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期558-575,共18页
本次工作利用X射线衍射仪、扫描电镜-能谱仪等技术手段,分析湘江下游河床沉积物的矿物组成,并结合元素地球化学分析结果探讨沉积物中重金属的赋存特征。结果表明,湘江下游沉积物矿物组成复杂。轻矿物以碎屑矿物(石英、钾长石、钠长石)... 本次工作利用X射线衍射仪、扫描电镜-能谱仪等技术手段,分析湘江下游河床沉积物的矿物组成,并结合元素地球化学分析结果探讨沉积物中重金属的赋存特征。结果表明,湘江下游沉积物矿物组成复杂。轻矿物以碎屑矿物(石英、钾长石、钠长石)、黏土矿物(云母、伊利石、高岭石、绿泥石等)和碳/硫酸盐矿物(方解石、白云石、石膏)为主,含量在95%以上;重矿物以铁矿物(赤铁矿、磁铁矿、针铁矿、钛铁矿)、稳定重矿物(锆石、金红石、磷灰石、石榴子石等)和不稳定重矿物(角闪石、辉石等)为主,含量低于5%。与其他河段沉积物相比,株洲霞湾段沉积物的碎屑矿物含量明显偏低,而黏土矿物、碳/硫酸盐矿物、铁矿物等的含量明显偏高。这与该河段沉积物重金属污染程度明显偏高的特征相对应。矿物含量与重金属的富集系数相关性分析显示,V、Th、Cr等主要赋存在伊利石等黏土矿物中,Cu、Zn、Pb、U、Co、Ni等主要赋存在铁矿物、碳/硫酸盐矿物中。赋存在黏土矿物中的重金属主要与岩石风化等自然因素有关,为自然来源。而赋存在铁矿物、碳/硫酸盐矿物等矿物中的重金属可能既有自然来源,又有人为来源。且赋存在铁氧化物矿物和碳、硫酸盐矿物中的重金属因环境条件变化,可释放转入水体而对环境产生危害,应引起重视。 展开更多
关键词 黏土矿物 碳/硫酸盐矿物 铁矿物 重金属 沉积物 湘江
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湘江下游河床沉积物稀土元素分布与污染特征 被引量：3
6
作者 郭馨彤 彭渤 +3 位作者 吴晶 邬思成 吴能球 董英帅 《矿物岩石地球化学通报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期312-324,共13页
稀土元素是一种新型环境污染物,其环境危害近年来备受关注。本研究利用电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)测定了湘江下游河床沉积物稀土元素含量,分析沉积物稀土分布特征,评价沉积物稀土污染程度,并对沉积物稀土污染进行生态危害预测分析。... 稀土元素是一种新型环境污染物,其环境危害近年来备受关注。本研究利用电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)测定了湘江下游河床沉积物稀土元素含量,分析沉积物稀土分布特征,评价沉积物稀土污染程度,并对沉积物稀土污染进行生态危害预测分析。结果表明,湘江下游河床沉积物的稀土元素含量较高,其总稀土(ΣREE)含量为106~775 mg/kg(均值为319 mg/kg)。但自株洲河段向下游湘阴段,稀土元素含量明显降低。株洲等各河段沉积物的稀土配分模式都为轻稀土富集的上地壳稀土配分模式。根据沉积物的Eu/Eu*值,将湘江下游河床沉积物分为页岩型(S-型)和花岗岩型(V-型)两类稀土配分模式。其中V-型稀土模式沉积物的ΣREE为118~775 mg/kg,(均值为370 mg/kg),明显高于S-型稀土模式沉积物的ΣREE(106~396 mg/kg,均值为292 mg/kg),显示V-型的人为源带入特征。地累积指数评价显示,湘江下游河床沉积物的稀土元素污染达轻度到中度污染水平,主要发生在株洲、湘潭河段的沉积物中。潜在生态风险指数评价显示沉积物稀土污染达中度生态风险危害水平,应高度注意。 展开更多
关键词 稀土元素分配模式 人为源稀土 稀土元素污染 稀土元素生态风险 湘江
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湘西黑色页岩关键带铅的分布及活动特征
7
作者 胡弘桀 彭渤 +3 位作者 邬思成 吴能球 谢淑容 杨霞 《环境化学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期2728-2740,共13页
本研究对湘西一带发育于下寒武统黑色页岩关键带上的新鲜黑色页岩、风化黑色页岩和黑色页岩土壤进行系统采样和元素地球化学分析,探讨黑色页岩关键带铅(Pb)的分布和循环活动特征.结果表明,该区黑色页岩相对富集SiO_(2)、Al_(2)O_(3)、Fe... 本研究对湘西一带发育于下寒武统黑色页岩关键带上的新鲜黑色页岩、风化黑色页岩和黑色页岩土壤进行系统采样和元素地球化学分析,探讨黑色页岩关键带铅(Pb)的分布和循环活动特征.结果表明,该区黑色页岩相对富集SiO_(2)、Al_(2)O_(3)、Fe_(2)O_(3)等惰性组分和Pb、Zn、Cu、Cd等重金属,而亏损MgO、Na_(2)O、K_(2)O等活性组分.黑色页岩关键带上Pb含量变化在2.3—80 mg·kg^(−1)之间,分布不均匀.且Pb富集不明显(EF<1.5),自新鲜黑色页岩→风化黑色页岩→黑色页岩土壤,其富集程度趋于降低.质量平衡计算表明,黑色页岩风化过程中,赋存于硫化物矿物中的Pb等重金属活动性较强,Pb随黄铁矿等硫化物氧化分解而淋滤释出,淋滤释出率平均达−21.9%(n=36);Pb等重金属在黑色页岩风化的淋滤释出后,于成土作用过程中进一步被淋滤释出,淋滤释出率平均达−29.8%(n=36).黑色页岩风化-成土过程中Pb的淋滤释出与黑色页岩中钙质含量低,硫化物氧化分解产生的酸难于被中和等因素有关. 展开更多
关键词 黑色页岩关键带 主量元素 风化-成土作用 PB 的活动性 湘西.
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黑色页岩化学风化程度指标研究 被引量：25
8
作者 吴蓓娟 彭渤 +4 位作者 张坤 匡晓亮 涂湘林 方小红 曾等志 《地质学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期818-832,共15页
黑色页岩是一套化学组成变化大、成份分布极不均一的岩石。建立在化学组成相对均一的岩浆岩风化基础之上的化学风化指数如CIA(MIA)、CIW、CIX、PIA、STI、R、WIP、V、W等,因不能较好地把母岩化学组成变化与风化反应引起的化学变化区分开... 黑色页岩是一套化学组成变化大、成份分布极不均一的岩石。建立在化学组成相对均一的岩浆岩风化基础之上的化学风化指数如CIA(MIA)、CIW、CIX、PIA、STI、R、WIP、V、W等,因不能较好地把母岩化学组成变化与风化反应引起的化学变化区分开来,用于厘定黑色页岩的风化程度时,存在灵敏度低、与实际风化程度不相符等问题。故需要建立新的风化指数来厘定黑色页岩的风化程度。本文以湘中地区下寒武统新鲜和风化黑色页岩的主量元素分析为基础,利用单因素方差分析和多变量判别分析等方法,确定引起新鲜和风化黑色页岩化学组成差别的关键化学组分,并甄别其影响程度。建立影响黑色页岩风化程度的主量元素判别函数,进而构建厘定黑色页岩风化程度的化学风化指数。研究表明,引起新鲜和风化黑色页岩化学组成差别的主量元素,其影响程度依TiO_2>Al_2O_3>Fe_2O_3>LOI>MnO>CaO>SiO_2>MgO>K_2O>Na_2O>P_2O_5顺序而降低。以此为基础,构建厘定黑色页岩风化程度的化学风化指数为:WB=28.8×ln(SiO_2)+16.67×ln(TiO_2)+10.52×ln(Al_2O_3)+5.62×ln(Fe_2O_3)-2.01×ln(MgO)+4.10×ln(CaO)-4.24×ln(K_2O)-5.06×ln(Na_2O)+5.07×ln(LOI)-158.13。该风化指数(WB)能克服现有各风化指数的不足,适合用于厘定黑色页岩风化程度。 展开更多
关键词 黑色页岩风化 风化程度 化学风化指数 主量元素 新鲜和风化黑色页岩 湘中
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扬子地台西缘下寒武统黑色页岩土壤元素地球化学特征 被引量：21
9
作者 周东晓 彭渤 +8 位作者 王勤 方小红 邬思成 赵亚方 刘静 陈丹婷 王欣 谭长银 万大娟 《矿物岩石地球化学通报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期59-71,共13页
本文分析扬子地台西缘黑色页岩土壤(BSS)及其成土新鲜黑色页岩(FB)的主、微量元素的地球化学特征,探讨黑色页岩土壤成土地球化学作用机制。结果表明,黑色页岩土壤明显亏损MgO、CaO、Na2O、P2O5和LOI(有机质),而富集Al2O3和Fe2O3等主量组... 本文分析扬子地台西缘黑色页岩土壤(BSS)及其成土新鲜黑色页岩(FB)的主、微量元素的地球化学特征,探讨黑色页岩土壤成土地球化学作用机制。结果表明,黑色页岩土壤明显亏损MgO、CaO、Na2O、P2O5和LOI(有机质),而富集Al2O3和Fe2O3等主量组分;且明显亏损Ba、V、Ni、Cu、Zn和Sr等微量元素,但其他微量元素则不然。与成土母岩相比,黑色页岩土壤的化学组成相对均一。主量组分对黑色页岩与黑色页岩土壤之间化学组成有不同的影响,这种影响与CaO、Na2O和MgO等碱质组分、LOI所代表的有机质等的淋滤释出,及Fe2O3和Al2O3等氧化物的次生富集有关,其影响程度顺序为:CaO>Na2O>LOI>MgO>Al2O3>Fe2O3>MnO>K2O>SiO2>P2O5。推断黑色页岩风化-成土过程中有机质、黄铁矿、方解石、钠长石、斜绿泥石等不稳定矿物的化学蚀变分解和长石等硅酸盐矿物的水解导致CaO、LOI、Na2O、MgO、K2O和SiO2等主量组分,以及V、Cr、Ni、Cu、Zn、Ge、Ba、Sr等微量元素的淋滤释出;而黏土矿物、铁-锰氧化物等次生矿物的次生富集,导致Fe2O3、MnO和Al2O3等主量组分,以及Pb、Cs、Co、Th、Sc、Ga、Rb、REE等微量元素在土壤中形成次生富集。故而黑色页岩可为环境重金属污染源,而黑色页岩土壤本身也可存在重金属污染。 展开更多
关键词 黑色页岩土壤 下寒武统黑色页岩 主量元素 微量元素 化学组成差异 风化-成土作用
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湘江下游河床沉积物元素地球化学背景值估算 被引量：3
10
作者 赵亚方 彭渤 +4 位作者 方小红 邬思成 刘静 陈丹婷 戴亚南 《地质论评》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期504-522,共19页
本研究对湘江下游河床沉积物进行了元素地球化学分析,在认识沉积物元素地球化学特征、甄别人为源与自然源重金属的基础上,估算了沉积物的元素地球化学背景值。结果表明:SiO2、TiO2、Al2O3、Fe2O3、K2O等主量元素及V、Co、Cr、Ba、Sc、U... 本研究对湘江下游河床沉积物进行了元素地球化学分析,在认识沉积物元素地球化学特征、甄别人为源与自然源重金属的基础上,估算了沉积物的元素地球化学背景值。结果表明:SiO2、TiO2、Al2O3、Fe2O3、K2O等主量元素及V、Co、Cr、Ba、Sc、U、Sr、Ga、Ge、Rb、Nb、Y、REE等微量元素在沉积物中含量变化相对稳定(Cv<0.2),分布相对均匀,且富集不明显(EF<2.0,Sr明显亏损)。而MnO、MgO、CaO、Na2O、P2O5等主量元素,及Cd、Mn、Cu、Pb、Zn等重金属在沉积物中含量变化大(Cv>0.25),分布极不均匀,且沉积物中重金属明显富集(EF>2.0)。主成分及Pearson线性相关性分析显示,沉积物中不明显富集的微量元素主要赋存于难溶硅酸盐矿物相中,为自然源元素。而沉积物中显著富集的重金属主要赋存于铁—锰氧化物等矿物相中,为有人为源叠加的元素。故针对不同来源特征的元素用不同的方法进行了背景值计算,求得沉积物中47个元素的背景值。再利用元素比值等方法对所得背景值进行检验。结果表明,本文得到的湘江沉积物元素背景值合理,可用作流域沉积物重金属污染评价参考。 展开更多
关键词 自然源 人为源 元素背景值 河床沉积物 湘江
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