浙西地区下寒武统黑色岩系中硒与重金属的表生地球化学及环境效应

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1、合肥工业大学博士学位论文浙西地区下寒武统黑色岩系中硒与重金属的表生地球化学及环境效应姓名：宋明义申请学位级别：博士专业：矿物学岩石学矿床学指导教师：周涛发20090601性，说明具有相同的沉积环境平¨密切的成闪联系。淋溶实验研究发现，人多数重金属淋溶初始阶段都是快速的，以后随着时间的推移逐渐减慢。其中往酸性条件卜-Cd、As、Cr、Cu、Zn、Ni滤山率很快达到最高，以后很快减少，尤其是Cd、zn、Ni起始阶段速度较高，很快地速度便降卜．米，7天的淋山鼍分别III"淋溶柱对应元素总量的10．40％，9．66％，9．19％；而Hg、Pb滤出速度缓慢，以后逐渐增多，但

2、总量并不高，如Hg的7天淋出量仅I‘i总量的0．11％。Se在碱性条件-卜．7大的滤山鼙11i总量的0．69％，而且随着时间的推移持续升高，具有较人的潜在利州价值。通过对I：作区岩相古地理研究，认为造成东砷两带富硒+壤pH和十壤地球化学成分差异较人的主要原冈是由于东西两带地质背景、沉积环境和沉积相不同。其中曲带荷塘期沉积环境属丁．台沟相，干i煤层厚度大，碳酸盐层所一i比例较少，彳i英／粘十比值为O．65，P：0。、CaO含量较低，黄铁矿含量高达9．3％；而东带荷塘期沉积环境属于台地相，石煤层厚度小，碳酸盐层夹层较多，石英／粘土比值为0．30，P20s、CaO含量高

3、，黄铁矿含量为4％。风化剖面对比研究发现，重金属在剖面上迁移的表现形式，与地形地貌、风化沉积作用等有着密切的联系。在源岩地区，石煤层主要发育风化剖面，富阳、常山、龙游以及诸暨等地彳i煤矿山风化剖面，重金属元素以迁出为主，表十层多数元素出现贫化，其中以Cd、Zn、Ni的贫化率最为明显，表明这些元素化学性质活泼，在表生条件下迁移性极强，大部分随水、风等介质在重力作用下发生迁移。而在沉积区主要发育土壤剖面，如西带的安吉、开化，东带的龙游等河谷平原黑色岩系风化物堆积区，重金属元素以累积形式为主，与剖面C层相比，Cd、Cu表层富集程度为最高，前者富集系数2．07--一9．9

4、1，后者0．65～4．74；其次为As、Hg、Ni、Pb、cr，表层出现富集明显。剖面分析和元素形态分析发现，东、西两带土壤重金属活性组分的含量有较大的差别，具体表现在：(1)两带活性组分含量高，其中Cd的水溶态、离子交换态占总量的46．13％，Ni水溶态和离子交换态占总量的4．48％。重金属含量超标如此严重，Cd、Ni对生态环境应具有较大的危害。(2)东带重金属活性组分低，Cd离子交换态(含水溶态)占总量的17．9％，Ni离子交换态(含水溶态)仅占lI79％，有效态的绝对含量不高，对环境的危害很小。通过土壤地球化学调查和利用高精度测试手段，首次在浙西地区发现大规

5、模的富硒土壤，分布在龙游、安吉、诸暨等地区。该地区土层深厚，质地适中，土壤肥沃，总面积506．8km2。根据现代沉积学理论分析，确认浙西地区富硒区硒主要来源于下寒武统荷塘组黑色岩系。其中东带富硒十壤形成特点：第四系沉积区与源岩风化区距离较远，沉积区为一长条形盆地，土壤类型为潴育型水稻土，呈弱碱性一碱性，土层厚，土壤质地为重壤，Cd、Hg含量为国家土壤环境质量二～三级标准，Ca、Mg、Se含量较高为特征。该区农产品富硒程度高，重金属含量低。两带富硒十壤形成特点：第四系沉积区与源岩风化区距离较近，地形坡度较陡，沉积区为一开放的河谷地带，土壤类型为渗育型水稻土，土层薄，

6、呈弱酸性一酸性，颗粒相对较粗，地球化学以富Cd、Ni、Se、zn、As、S、Fe，低Ca、Mg为特征。通过系统对比，首次发现，浙阿寓硒十壤中S、Org．C、CaO、MgO、Cd、Zn、Ni、Hg、As、Se与源区／fi煤相比具有较高的继承性。其中，S、Org．C、CaO、MgO对十壤的酸碱度和理化性质等具有深刻的影响。安占富硒十壤中S、Org．C含鼙仍高丁．龙游，而龙游十壤中CaO含鼙仍高丁．安古，显示出龙游十壤节碱性，安占十壤≯酸性的若别，表明两地区十．壤中的氧化物利微鹫元素等与其源岩地质背景仍有较密切的联系。相关分析发现，在浙两富硒区不同母质、不同类型的十壤中

7、，有效硒含苗与十壤pH密切相关；在相同母质和相同类型的十壤中，有效硒含量与十壤硒总量极显著相关。根据冈子分析原理，席刚最人止交旋转求得该区十壤中指标的最终冈子载荷，F。、F3分别反映了沉积区富硒十壤中Se与Cd、Cu、Zn以及与MgO的原生共生组合特征。研究发现，龙游富硒区土壤偏碱性，P、Ca、Zn、Mn含量丰富，由丁．磷酸盐、碱性环境对Se活化的促进作用，Ca、Zn、Mn对Cd的拮抗作用以及碱性环境对Cd的【古l化作用，使作物根部对Se的吸收增加，对Cd等重金属的吸收大大减少，使得该区农产品成为低镉高硒的天然富硒农产品。而安吉富硒区由丁S、Org．C等地质高背景

8、，土壤呈酸