洞庭湖“四水”入湖沉积物重金属污染铅同位素地球化学示踪

摘要

洞庭湖是我国重要的内陆淡水湖泊。湘江、资江、沅江、澧水“四水”是洞庭湖流域主要入湖水系。本研究对“四水”入湖段河床沉积物进行钻探取样，得到用于研究的沉积物样品125件。利用同位素质谱仪(ICP-MS)和多接收器电感耦合等离子质谱仪(MC-ICP-MS)等分析技术进行重金属和同位素地球化学分析。以上述沉积物重金属及同位素地球化学分析结果为基础，评价沉积物重金属污染程度，分析沉积物重金属污染组合特征，探究沉积物铅同位素组成特征，揭示沉积物重金属污染物的来源，以期为洞庭湖流域沉积物重金属污染的防治提供科学的参考。 富集系数结果显示:洞庭湖“四水”入湖沉积物重金属Ba、Mo、Tl、Th和U富集不明显，重金属Bi、Sc、V、Mn、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb等在各河流中多为中等富集，其中Bi、Cd和Pb在湘江入湖沉积物中可达显著富集和高度富集。地累积指数(Igeo)和综合富集指数(EI)评价结果显示:湘江入湖沉积物污染程度最大，污染的重金属元素种类(Bi、Cd、Pb、Zn、Mn、Cu、V等)最多;而沅江入湖沉积物污染程度最轻，污染的重金属元素种类(Cd、V)最少;资江和澧水入湖沉积物总体污染程度和污染重金属种类介于以上二者之间。 洞庭湖“四水”入湖沉积物铅同位素总体为富钍-铅(Th-Pb)的组成特征。全岩样品铅同位素比值与溶解态样品比值更接近，沉积物中的铅可能主要赋存于可溶相中。“四水”入湖沉积物206Pb/207Pb比值在表层0～64cm这一区间内具相似的变化趋势。 沉积物铅污染源示踪结果显示:湘江入湖沉积物的铅主要来自湘南铅锌矿矿石（人为源铅）、燃煤（人为源铅）、花岗岩（自然源铅），是由一个自然源铅和两个人为源铅组成的三元混合铅。资江入湖沉积物的铅主要来自湘南铅锌矿矿石、燃煤、花岗岩、长石，是由两个人为源铅和两自然源铅组成的多元混合铅。沅江入湖上层沉积物的铅来自交通排放及燃煤为主的人为源铅，下层沉积物的铅主要来自板岩、花岗岩及长石中的自然源铅。澧水入湖上层沉积物的铅则主要为人为源铅（燃煤），中、下层沉积物的铅主要来自长石和花岗岩中的自然源铅。 洞庭湖“四水”入湖沉积物中Ba、Sc、V、Mn、Co、Cu、Zn等重金属元素与Pb具有相似的来源，这些重金属与Pb及206Pb/207Pb比值相关性是否显著，能够反映沉积物中人为源重金属的多少。沉积物中重金属以人为源主导时，Zn与206Pb/207Pb比值呈显著的相关性，表明Zn-206Pb/20Pb相关性强弱对于沉积物重金属污染具有一定的指示意义。

目录

摘要

1引言

1．1选题依据及研究意义

1．2国内外研究现状

1．2．1铅同位素示踪原理

1．2．2常见物质的铅同位素比值

1．2．3铅同位素在沉积物重金属污染源示踪中的应用

1．2．4洞庭湖沉积物重金属污染研究现状

1．3研究工作概况

1．4技术路线图

2材料与方法

2．1洞庭湖流域自然地理概况

2．2研究区地质地貌特征

2．3沉积物样品采集及其特征

2．4样品处理

2．4．1重金属分析

2．4．2铅同位素分析

2．4．3数据处理与分析

3沉积物重金属污染特征

3．1沉积物重金属富集特征

3．1．1沉积物重金属含量水平分布特征

3．1．2沉积物重金属含量垂直变化特征

3．1．3沉积物重金属富集程度

3．2沉积物重金属污染评价及特征

3．2．1沉积物重金属污染程度评价

3．2．2“四水”入湖沉积物重金属污染特征

本章小结

4沉积物重金属污染源的铅同位素地球化学示踪

4．1沉积物铅同位素组成及变化特征

4．1．1沉积物铅同位素分析结果

4．1．2沉积物铅同位素比值相关性分析

4．1．3沉积物206Pb/207Pb比值和Pb含量垂直变化特征

4．2沉积物铅来源示踪分析

4．2．1 Pb浓度粒度效应

4．2．2铅污染来源示踪

4．3沉积物重金属污染源分析

本章小结

5结论与展望

5．1结论

5．2展望

参考文献

附录

致谢

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