珠江水系河水中悬浮物及黑碳的地球化学特征

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悬浮物是陆地物质进入海洋的主要载体,通过对河流悬浮物的研究可以了解流域的风化侵蚀状况和评价人类活动造成的影响。珠江流域地质背景及气候风化类型独特,关于珠江水系河水中悬浮物及黑碳的地球化学特征的研究具备典型性。2014年丰水期在珠江全流域内主要干流采集了22个河流悬浮物样品进行研究,珠江河流悬浮物的浓度变化范围为8-944mg/L,平均值是177.18mg/L,上游地区悬浮物含量低于下游。研究结果表明珠江悬浮物中迁移累积型元素如Al、Fe富集,强烈迁移型元素Na、K流失严重。这主要是由于珠江流域气候为亚热带季风气候,湿热多雨所以流域化学风化较严重。珠江水体悬浮物中重金属的富集情况通过用重金属富集系数(EF)来进行评价,EF=[X/Al]样品/[X/Al]上地壳,当EF接近1时表明元素X是单一陆生来源,当EF>1时表明有人类来源输入。研究表明珠江悬浮物中重金属污染程度在上游北盘江地区较低,上游南盘江及下游地区由于人类活动影响重金属污染程度较高。此外珠江悬浮物中重金属的富集程度为Cd>As>Zn>Cr>Cu>Pb,As、Cd、Cr、Cu、Zn不同采样点之间污染程度差异较大,Cd、Zn和As的EF值在个别采样点处出现强正异常值,其中Cr的分布不均匀主要是受悬浮物中粘土矿物影响造成的,其中珠江上游悬浮物中Cu含量较高下游较低,很有可能是由于上游有色金属矿业冶炼污染造成的。Pb全流域内分布均匀,表明全流域内悬浮物都收到了Pb的污染。稀土元素浓度对北美页岩进行标准化,悬浮物中的稀土元素表现出了向右缓倾的富轻稀土(LREE)特点,珠江悬浮物存在明显的中Sm和Gd的正异常和Eu的负异常。Sm和Gd的正异常是由于Sm和Gd相较于其它稀土元素更容易从矿物晶格中解析出来然后吸附富集在悬浮物中。Eu的负异常可能是由于Eu相较其它稀土元素更容易以溶解态形式从岩石中流失,从而造成负异常。悬浮物中黑碳含量在4.63-19.32mg/g之间变化,δ13C值在-28.4‰—-24.3‰之间变化。在上游云南省段内悬浮物中黑碳含量比中下游悬浮物中黑碳含量较高并且富集轻的碳同位素表明这里的人类污染比较严重,下游地区悬浮物中黑碳含量由于河水稀释作用含量较上游较低。煤δ13C值为-25‰,石油δ13C值变化范围为-18-34‰,天然气δ13C值变化范围为-50-20‰,黑碳富集较轻的碳同位素表明能源结构中煤炭比例较低,石油天然气占比较高。
摘要第5-6页
abstract第6-7页
1 绪论第10-18页
    1.1 研究背景第10-11页
    1.2 研究现状与存在问题第11-14页
        1.2.1 悬浮物中主量微量元素研究现状第11-13页
        1.2.2 悬浮物中黑碳研究第13-14页
    1.3 研究目的与研究意义第14-15页
    1.4 研究内容与科学问题第15页
    1.5 技术路线与研究方案第15-18页
        1.5.1 技术路线第15-16页
        1.5.2 研究计划安排第16-18页
2 研究区概况第18-21页
    2.1 自然地理第18-19页
    2.2 区域地质第19-20页
    2.3 珠江流域环境问题第20-21页
3 样品采集与分析第21-25页
    3.1 样品采集与前处理第21-23页
    3.2 主量、微量元素的测定第23页
        3.2.1 分析方法第23页
        3.2.2 测定仪器第23页
    3.3 黑碳的测定第23-24页
        3.3.1 分析方法第23-24页
        3.3.2 测定仪器第24页
    3.4 质量控制第24-25页
4 悬浮物含量及主量元素组成第25-39页
    4.1 悬浮物含量空间变化特征第25-27页
    4.2 悬浮物主量元素组成第27-30页
    4.3 悬浮物主量元素空间分布特征第30-34页
    4.4 悬浮物主量元素统计分析第34-37页
        4.4.1 悬浮物主量元素统计箱图分析第34-35页
        4.4.2 悬浮物主量、微量元素相关性分析第35页
        4.4.3 悬浮物主量元素聚类分析第35-37页
    4.5 小结第37-39页
5 悬浮物中重金属第39-52页
    5.1 悬浮物主量元素空间分布特征第39-44页
    5.2 悬浮物中重金属污染程度评价第44-47页
    5.3 悬浮物中重金属统计分析第47-50页
        5.3.1 悬浮物主量元素相关性分析第47页
        5.3.2 悬浮物主量元素统计箱图分析第47-49页
        5.3.3 悬浮物主量元素聚类分析第49-50页
    5.4 小结第50-52页
6 悬浮物中稀土元素第52-58页
    6.1 悬浮物稀土元素配分模式第52-56页
    6.2 悬浮物稀土元素和Fe、Al相关性分析第56-57页
    6.3 小结第57-58页
7 悬浮物中黑碳第58-63页
    7.1 悬浮物中黑碳含量及黑碳稳定碳同位素组成第58-61页
    7.2 悬浮物中黑碳与重金属相关性分析第61-62页
    7.3 小结第62-63页
8 结论与展望第63-66页
    8.1 结论第63-64页
    8.2 不足与展望第64-66页
致谢第66-67页
参考文献第67-72页
附录第72页
    个人简介第72页
    攻读硕士学位期间参与的科研项目第72页
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