沉积物微量金属元素在重建水体环境变化中的意义.pdf

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1、第卷gg5地质论评GEOLOGICALREVIEWVo1．58No．52012年9Sept．2012沉积物微量金属元素在重建水体环境变化中的意义于宇，，宋金明¨，李学口0¨，袁华茂¨，李宁’1)中国科学院海洋研究所生态与环境科学重点实验室，山东青岛，266071；2)中国科学院研究生院，北京，100049内容提要：沉积物所记录的微量金属含量与形态的变化是指示人类活动影响下水体环境变化的有效指标，主要用于指示沉积物重金属污染、水体初级生产力变化和氧化还原条件等方面的水体环境状况。总体而言，沉积物中微量金属含量在近一个世纪以来显著上升，反映了采矿、

2、冶金、污水排放、化肥使用、煤炭和石油燃烧等各种人类活动造成水体和沉积物重金属污染的记录。作为浮游植物微量营养元素，cu、zn、Ni、Ba、cd等在沉积物中的记录可以指示水体初级生产力水平。U、Mo、V、Cu、Cd、Mn等氧化还原敏感元素在沉积物中的富集或贫化，及其比值(如Re／Mo、Cd／U、Th／U和V／Se)的变化，是指示水体和沉积物氧化还原环境的有效指标。但需要指出的是．在受人类活动影响的水体中，这些生产力和氧化还原指标很少能指示水体生产力或氧化还原状况，可能主要与人类活动同时造成这些金属元素大量污染输入而掩盖了其自生来源和内在变化的沉积

3、记录有关。所以，对沉积物中微量金属元素来源的判别(陆源碎屑输入、人为输入和水体自生来源)是重建水体环境变化的重要前提。本文总结了多种化学和统计学方法(包括同位素示踪法、化学提取法、富集因子法和主成分分析法等)在沉积物金属来源判别中的应用。另外，成岩作用等多种因素会干扰沉积物金属记录对环境变化的指示作用，所以构建多元素指标来综合判断沉积物记录所反映的环境信息是今后的研究所必须关注的。关键词：微量金属元素；沉积物；水体环境；人类活动20世纪以来，受经济发展、人口剧增、城市化扩入、埋藏过程，是反映水体环境变化以及人类活动历张等人类活动影响，大量工农业

4、、生活产生的废水、史的有效指标。废物被倾倒至近岸水体。含大量金属元素的废弃物一般来讲，水体中金属元素的沉积和分布受生对周围水体的生态环境造成了严重的影响(Martins物过程、化学过程和物理过程三种机制控制eta1．，2010)。除了金属的点源污染，填埋废物渗(Namerofeta1．，2002；Tribovillardeta1．，2006)。出液、地表径流以及大气沉降都会将金属物质输入Ba、Ni、Cu、Co、Zn、Cd等元素是浮游植物生长的必近岸水体，影响水体环境(Buckleyeta1．，1995)。需元素，它们会被浮游植物吸收并随浮游植物

5、碎屑直到20世纪末期，许多国家在认识到水体环境恶化的沉降而进入沉积物。这些元素在沉积物中的含量后和重金属污染对生态环境的威胁后，引入废水处与有机质及初级生产力密切相关。化学过程造成的理系统，并逐渐减少了部分易造成重金属污染物质金属沉积一般涉及金属元素的氧化还原过程以及随的使用，使得排放到水体中的重金属污染物有所减后形态氧化物、硫化物和有机质络合物以及进入硫少(SiverandWizniak，2001；SchottlerandEngstrom，铁矿等化学过程。物理过程主要为吸附共沉淀过2006；Hosonoeta1．，2010)。而在中国，随着改

6、革开程，吸附载体通常为有机质或铁、锰的氢氧化物。沉放以来经济的快速发展，水体的重金属污染一直在积物中微量金属元素与有机质和氧化还原环境的密加重(ZhangHongandShanBaoqin，2008；LiuMing切关系，使微量元素同样可以反映水体初级生产力andFanDejiang，2011)。这些金属污染物被输入水水平和氧化还原状况。体后，部分会随颗粒物进入沉积物被保存下来。因沉积物中金属元素的含量、分布在指示人为活此沉积物中金属元素的含量及分布记录了金属的输动影响下水体重金属污染，以及水体初级生产力和本文为国家自然科学基金创新群体项目(编

7、号41121064)以及国家重点基础研究发展计划973项目课题(编号2011CB403602)的成果。收稿日期：20124)2—14；改回日期：2012-07．19；责任编辑：章雨旭。作者简介：于宇，女，1986年生。博士研究生。主要从事海洋环境生物地球化学过程研究。通讯地址：266071，青岛中国科学院海洋研究所；Email：yuyu86@foxmail．eoiTl。通讯作者：宋金明，研究员；Email：jmsong@ms．qdio．ae．en。912地质论评氧化还原环境等方面已得到了广泛应用，是重建水同。结合人类活动历史资料，沉积物金属记录

8、可以体环境变化和人为活动历史的有效指标(Buckleyet有效地反映金属元素的来源及输入历史，是重建人a1．，1995；Morfordeta1．，20