黃河寧蒙段表層沉積物中重金屬及磷元素的分布與成因.pdf

1、黃河寧蒙段地處黃河上、中游過(guò)渡河段，全長(zhǎng)730 k m，約占黃河總長(zhǎng)的13％，是中國(guó)北方重要的工、農(nóng)業(yè)集中地。隨著臨河工、農(nóng)業(yè)的迅猛發(fā)展，流域內(nèi)的表層沉積物不可避免的受到了重金屬和營(yíng)養(yǎng)元素的污染，因此加強(qiáng)黃河寧蒙段流域表層沉積物中重金屬和營(yíng)養(yǎng)元素遷移轉(zhuǎn)化機(jī)制的研究顯得尤為重要。為查明黃河寧蒙段重金屬（Co、Cr、N i、Cu、V、Zn）污染現(xiàn)狀，本文采集了56組河床表層沉積物樣品，通過(guò)分析其粒級(jí)與元素組成，來(lái)探討這些顆粒相的來(lái)源、重金屬

2、污染狀況及其成因。本文利用重金屬的累積分布函數(shù)確定出它們的地球化學(xué)基準(zhǔn)值（Geochemical Baseline Level。GBL）和平均背景值，基于主成分分析和層次聚類(lèi)分析將樣品分成粗顆粒樣品和細(xì)顆粒樣品兩類(lèi)，通過(guò)富集因子確定出該河段重金屬污染狀況。結(jié)果表明，河床沉積物中的粗顆粒相（中砂和粗砂）主要源于河道附近的沙漠，粘土和粉砂粒級(jí)的沉積物主要由上游河流搬運(yùn)而來(lái)，細(xì)砂則是源于上游河段與附近沙漠的混合沉積產(chǎn)物。粗顆粒樣品大多臨近沙漠

3、和支流匯流處，其Cu（18.04±3.80 mg kg-1）、V（53.47±10.57 mg kg-1）、Zn（34.89±9.19 mg kg-1）、Ni（23.86±6.84 mg kg-1）、Cr（65.07±19.51 mg kg-1）含量較低，Co（213.40±69.71 mg kg-1）元素含量較高；細(xì)顆粒樣品多分布于人類(lèi)工業(yè)活動(dòng)比較強(qiáng)的城市（尤其是烏海，巴彥淖爾，包頭和托克托）及其附近地區(qū)，Cu（25.01±7.61

4、mg kg-1）、V（73.17±18.92 mg kg-1）、Zn（55.62±18.93 mg kg-1）、Ni（30.21±7.90 mg kg-1）、Cr（84.34±49.46 mg kg-1）在粘土組分的影響下濃度較高，Co（112.02±48.87 mg kg-1）元素含量較低。烏海市（EFCr=5.19；EFNi=1.96）、巴彥淖爾市（EFCr=5.88；EFNi=2.08）和包頭市（EFCu=1.55；EFZn=1.

5、68）附近由于受人類(lèi)工業(yè)活動(dòng)影響，其Cr、N i、Cu、V、Zn的濃度均超過(guò)各元素對(duì)應(yīng)的GBL（分別為85、34、27、75、62 mg kg-1）。在沙漠河段（烏海-包頭段），由于特殊的沙漠地貌使得受污染的沉積物被稀釋從而使得重金屬的污染程度有所降低。相比之下，在水庫(kù)沖刷和沙漠沙稀釋的共同作用下，青銅峽-烏海段河床表層沉積物中C u、Cr、N i、V、Zn的濃度均未超過(guò)對(duì)應(yīng)的GB L，污染程度相對(duì)較輕。
　　為查明黃河寧蒙段流域

6、內(nèi)營(yíng)養(yǎng)元素的污染分布狀況及其控制因素，本文沿河采集表層沉積物樣品，通過(guò)分析總磷及其與相關(guān)物化指標(biāo)的特征關(guān)系，來(lái)探討顆粒相物化特征與地域性環(huán)境對(duì)半干旱區(qū)河流沉積物中磷元素的遷移、貯存機(jī)制。本文營(yíng)養(yǎng)元素研究的采樣點(diǎn)主要集中在河床、漫灘以及沿河沙漠三個(gè)區(qū)域內(nèi)。本文利用磷元素的累積分布函數(shù)確定出它的GB L和平均背景值，基于主成分分析和層次聚類(lèi)分析將樣品分成粗顆粒樣品和細(xì)顆粒樣品兩類(lèi)，通過(guò)多元樹(shù)形回歸分析量化該流域表層沉積物中磷元素的主控因素對(duì)

7、其分布的貢獻(xiàn)率。結(jié)果表明，黃河寧蒙段流域表層沉積物中磷的整體污染最嚴(yán)重的區(qū)域出現(xiàn)在漫灘相中（562.40±65.05 mg kg-1），其次是河床相（544.46±95.76 mg kg-1），雖然河床相整體污染水平低于漫灘相，但在人類(lèi)點(diǎn)源污染的干擾下流域表層沉積物中磷元素的最高濃度（749.40 mg kg-1）出現(xiàn)在河床相中；相比之下，受人為活動(dòng)影響較小的沿河沙漠表土樣中磷元素的污染程度最輕（300.69±107.91 mg kg-

8、1）。鈣-磷共沉淀（?。?、鐵-磷共沉淀（ⅱ）、粒級(jí)效應(yīng)（ⅲ）是黃河寧蒙段河流沉積物磷分布的主要控制機(jī)制。河床與漫灘中三個(gè)機(jī)制對(duì)磷元素的貢獻(xiàn)分別表現(xiàn)為ⅰ（74.7%）>ⅲ（1.2%）>ⅱ（1.1%）、?。?5.3%）>ⅱ（9.1%）>ⅲ（1.6%）。河床表層沉積物中磷污染最嚴(yán)重的樣品組主要受控于較穩(wěn)定的ⅰ機(jī)制，而漫灘表層沉積物中磷污染最嚴(yán)重的樣品組則受ⅰ和ⅱ兩個(gè)機(jī)制共同影響。因此，在黃河寧蒙段流域表層沉積物中，相較于河床表沉積物而言，漫灘