痕量元素砷、硒在长江流域及河口的生物地球化学行为探讨

论文摘要

本文在实验室建立了天然水中溶解态砷、硒的氢化物发生原子吸收光谱法（HG—AAS）的测定体系。并在此基础上，研究了长江主流、主要支流、长江口海域及崇明东滩湿地砷、硒的生物地球化学行为。 于2003年4—5月对长江流域各主要的支流及主流沿程采样，对河水中常量离子、溶解和颗粒态砷、硒进行了分析。长江阳离子以钙为主，而阴离子主要为HCO3-，阴阳离子含量顺序为HCO3-＞SO42-＞Cl-，Ca2+＞Na+＞Mg2+＞K+。长江主流的Na+、Mg2+、Ca2+、HCO3-和Cl-主要来自于上游；主流及主要支流河水的常量离子主要来自于岩石的风化，而大气沉降的影响很小，只有SO42-受大气沉降影响较大。 长江主流各站溶解态无机砷、硒的浓度变化幅度不大，下游浓度略高于上游；主流溶解态砷、硒的浓度分别在12.28—35.6nmol／L、2.20—5.58nmol／L范围内波动；溶解态砷中以As（Ⅴ）为主，As（Ⅲ）／As比值变化范围为0.17—0.43。颗粒态砷、硒的变化范围为6.87—17.8、0.34—1.19mg／kg。长江支流溶解态砷、硒的浓度明显高于主流，且跨度较大，北方支流中砷、硒的浓度明显高于南方支流，支流溶解砷的变化范围分别为6.95—56.7nmol／L。赤水河砷的含量最低，而沱江和湘江的含量最高；溶解态砷中在赤水、岷江和牛栏江以As（Ⅴ）为主，其它支流则以As（Ⅲ）为主。支流溶解硒的变化范围分别为1.47—9.92nmol／L，最高浓度出现在沱江。长江流域河水中砷、硒含量主要受两方面因素影响：一、流域盆地不同的岩石、土壤类型是造成不同支流砷、硒含量差异的初步原因；二、人为活动对长江河水砷、硒含量有重大影响；部分支流如沱江、岷江、嘉陵江及湘江则主要来自人为活动的输入；而上游地区砷、硒含量受酸沉降影响较大。主流溶解态砷、硒的通量从上游到下游呈逐渐增加的趋势，上游对溶解砷、硒的入海通量贡献较小，而洞庭湖水系的贡献较大，约占长江入海通量的80％。三峡工程对颗粒态砷、硒的入海通量影响较大。 分别于2004年9月和2005年8月利用“海监47号”和“海监49号”科学调查船在长江口海域采集不同层次的水样，测定水样及底沉积物中砷、硒以了解痕量元素砷、硒。长江口海域溶解砷、As（Ⅲ）含量的变化范围分别为13.5—25.2、未检出—5.22nmol／L，平均值分别为17.9、1.76nmol／L；无机砷以As（Ⅴ）为主，As（Ⅲ）占总无机砷的比例为0—39.7％，平均比例为9.8％。溶解硒的变化范围分别为1.50—5.70nmol／L，平均含量为3.35nmol／L。底沉积物砷、硒含量变化范围较大，分别为3.87—13.1、0.067—0.23mg／kg，最高含量出现在长江口附近，而最低含量则在台湾暖流影响的区域。生物作用对溶解态硒的分布影响较大，而对溶解态

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 前言
• 第一章 文献综述
• 1.1 硒文献综述
• 1.2 砷文献综述
• 1.3 研究工作总体思路和框架
• 第二章 研究区域、样品采集及分析方法
• 2.1 研究区域及样品采集
• 2.1.1 长江流域
• 2.1.2 长江口海域
• 2.1.3 崇明东滩
• 2.2 分析方法
• 2.2.1 仪器和试剂
• 2.2.2 Se（Ⅳ）的原子吸收光谱分析方法
• 2.2.3 砷的原子吸收光谱分析方法
• 2.2.4 As（Ⅲ）的原子吸收光谱分析方法
• 2.2.5 沉积物中总砷的分析
• 2.2.6 沉积物中总硒的分析
• 2.2.7 生物样品砷、硒的分析
• 2.2.8 沉积物中砷、硒形态的分析
• 第三章 长江流域常量元素的分布特征
• 3.1 长江流域常量元素分布特征
• 3.1.1 长江主流及主要支流常量元素含量
• 3.1.2 长江主流及主要支流中常量元素的来源
• 3.2 与世界其它河流的对比
• 3.3 长江常量元素的估算
• 3.4 小结
• 第四章 长江流域痕量元素砷、硒的分布特征
• 4.1 长江流域痕量元素砷、硒的分布特征
• 4.1.1 流域分布特点
• 4.1.2 季节变化
• 4.2 长江河水中痕量元素砷、硒的来源
• 4.2.1 岩石风化输入
• 4.2.2 人为活动输入
• 4.3 长江及各支流的通量
• 4.4 小结
• 第五章 长江口海域砷、硒的分布特征
• 5.1 2004年9月航次
• 5.1.1 平面分布特征
• 5.1.2 断面分布特征
• 5.2 2005年8月航次
• 5.2.1 平面分布特征
• 5.2.2 断面分布特征
• 5.3 长江口溶解态砷、硒的行为
• 5.4 与世界其它海区的对比
• 5.5 河口通量
• 5.6 小结
• 第六章 崇明东滩痕量元素砷、硒的生物地球化学
• 6.1 沉积物、水体中砷、硒分布特征
• 6.2 控制崇明东滩沉积物含量的因素
• 6.2.1 控制崇明东滩沉积物时空分布的因素
• 6.2.2 砷、硒与铁、锰循环的关系
• 6.2.3 生物作用对砷、硒分布的影响
• 6.2.4 崇明东滩沉积物的扩散通量与沉积通量
• 6.2.5 砷、硒沿食物链的传递
• 6.3 小结
• 第七章 无机砷、硒在崇明东滩沉积物中的吸附作用
• 7.1 吸附实验步骤
• 7.2 崇明东滩沉积物对砷形态的吸附
• 7.2.1 砷的吸附动力学
• 7.2.2 砷的解吸动力学
• 7.2.3 pH对沉积物吸附砷的影响
• 7.2.4 pH对沉积物解吸砷的影响
• 7.2.5 等温吸附实验结果讨论
• 7.2.6 共存离子对As（Ⅲ）、As（Ⅴ）吸附的影响
• 7.3 崇明东滩沉积物对硒形态的吸附
• 7.3.1 硒的吸附动力学
• 7.3.2 硒的解吸动力学
• 7.3.3 pH对沉积物吸附硒的影响
• 7.3.4 pH对沉积物解吸硒的影响
• 7.3.5 等温吸附实验结果讨论
• 7.3.6 共存离子对Se（Ⅳ）、Se（Ⅵ）吸附的影响
• 7.4 小结
• 第八章 长江流域对长江口的贡献
• 主要结论
• 参考文献
• 致谢
• 发表论文目录