為了解酸性礦山排水（AMD）影響下水庫(kù)沉積物中微量元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)水平及其分布特征,對(duì)常年受酸性廢水影響的貴州興仁貓石頭水庫(kù)沉積物中26種微量元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、相關(guān)性及控制因素進(jìn)行了分析。結(jié)果表明:貓石頭水庫(kù)沉積物柱中Sr、Ba、Zr、V、Cr和As質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值超過了100μg/g,其中As質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高,平均值超過800μg/g;Be、Ta、Co、Ag、Cd、Sn和Se質(zhì)量分?jǐn)?shù)的平均值都在5μg/g以下;其他元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值則在10～60μg/g之間。相較未受AMD影響的水系沉積物,研究區(qū)水庫(kù)沉積物具有明顯的As和Sb富集特征。水庫(kù)沉積物中Li、Be、Rb、Sr、Cs、Ba、Sc、Y、Zr、Hf、Nb、Ta、Th之間存在顯著正相關(guān)關(guān)系,而As與這些元素之間存在顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。元素相關(guān)分析、因子分析及微量元素圖解表明,Li、Be、Rb、Sr、Cs、Ba、Sc、Y、Zr、Hf、Nb、Ta、Th、Cr、Sb等元素受控于流域巖石化學(xué)風(fēng)化和土壤物理侵蝕,這也是控制研究區(qū)元素分布最重要的因素,而Cu、Cd等重金屬元素則與AMD對(duì)地層中元素的溶蝕析出和有機(jī)質(zhì)等細(xì)顆粒物的吸附有關(guān)。另外,研究區(qū)重金屬元... 

【文章來(lái)源】：吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(地球科學(xué)版). 2020,50(04)北大核心CSCD

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【部分圖文】：

貓石頭水庫(kù)沉積物MC1和MC2不同深度分割后各樣點(diǎn)微量元素蛛網(wǎng)圖

從圖2可以看出,貓石頭水庫(kù)沉積物與中國(guó)水系沉積物相比,不同區(qū)域沉積物具有相同的微量元素配分特征。除個(gè)別元素缺少參比數(shù)據(jù)外,與中國(guó)水系沉積物相比,2個(gè)沉積物柱中的大部分樣品均具有較高的Zr、Li、Nb、V、Cr、Cu、As、Sb、Y、Ag和Sn質(zhì)量分?jǐn)?shù),尤以As和Sb富集明顯,而 Be、Sr、Ba、Co、Ni、Zn、Cd、Pb的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于中國(guó)水系沉積物,元素Th質(zhì)量分?jǐn)?shù)則與之相近。與貴州水系沉積物(表1)相比,貓石頭水庫(kù)沉積物中除Sr平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高以外,其他元素則具有與圖2所示相似的分布特征。為了更直觀地比較AMD影響的水庫(kù)沉積物與非礦區(qū)水庫(kù)沉積物之間的微量元素組成特征,我們將研究區(qū)水庫(kù)沉積物與未受AMD影響的貴州紅楓湖和百花湖、甘肅劉家峽水庫(kù)沉積物微量元素進(jìn)行對(duì)比(表1)。從表1可以看出,研究區(qū)水庫(kù)沉積物中Sc、Zr、Y、Nb、Ta、V、Cr、As質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值均高于未受AMD影響的水庫(kù)沉積物,尤以As質(zhì)量分?jǐn)?shù)高為明顯特征,其他大部分元素則低于未受AMD影響的水庫(kù)沉積物。總體來(lái)說,研究區(qū)水庫(kù)沉積物具有As和Sb富集特征,有研究表明二疊系龍?zhí)督MAs和Sb明顯富集[14],這表明沉積物受地質(zhì)背景影響明顯。圖3為沉積物中不同深度造巖元素(Rb、Sr)和高場(chǎng)強(qiáng)微量元素(Nb、Ta、Zr、Hf、Th、Co)比值變化特征。MC1和MC2中Rb/Sr均值分別為0.42±0.02和0.44±0.01,Nb/Ta分別為15.88±0.59和15.90±0.49,Zr/Hf分別為41.71±1.59和39.94±1.22,Th/Sc分別為0.74±0.06和0.77±0.06,Th/Co分別為3.65±0.99和2.63±0.85,Zr/Nb分別為7.53±0.13和7.69±0.2,這些微量元素比值的標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)均小于2,表明不同區(qū)域沉積物中微量比值差異較小,也反應(yīng)出不同微量元素比值隨深度的增加變化較小,表明微量元素來(lái)源較為均一。

本研究對(duì)象屬于小型水庫(kù),流域面積較小,流域范圍內(nèi)主要出露的地層為水庫(kù)上游二疊系龍?zhí)督M及水庫(kù)下伏三疊系飛仙關(guān)組。從表5可以看出,研究區(qū)龍?zhí)督M煤樣和飛仙關(guān)組巖石微量元素組成上差異較大。為了更直觀地比較水庫(kù)沉積物、入庫(kù)河流沉積物、巖石和煤間的微量元素組成特征,直接用水庫(kù)沉積物中微量元素平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)來(lái)與入庫(kù)河流沉積物、巖石和煤樣進(jìn)行比值處理。從圖4可以看出,水庫(kù)沉積物與二疊系龍?zhí)督M煤和河流沉積物微量元素間具有相似的配分曲線,而水庫(kù)沉積物與下伏基巖間微量元素組成差異較大,加之入庫(kù)河流匯水范圍全部位于二疊系龍?zhí)督M內(nèi)(圖1),且上游支流是水庫(kù)主要補(bǔ)給水源;說明貓石頭水庫(kù)沉積物中微量元素來(lái)自于二疊系龍?zhí)督M風(fēng)化殘余物的貢獻(xiàn)較大,通過河流搬運(yùn)作用堆積在水庫(kù)沉積物中。高場(chǎng)強(qiáng)元素(Nb、Ta、Zr、Hf)及Th、Sc、Cr等元素在化學(xué)風(fēng)化作用過程中的遷移較弱,它們之間的元素比值可以反映源區(qū)的地球化學(xué)性質(zhì)以及化學(xué)風(fēng)化趨勢(shì)[26-27]。從圖5a中可以看出,河流沉積物和水庫(kù)沉積物(MC1,MC2)Nb/Ta和Zr/Hf值投點(diǎn)位于龍?zhí)督M中煤的變化范圍內(nèi),并且水庫(kù)上游沉積物(MC1)Zr/Hf值略高于下游沉積物(MC2);這是由于Zr和Hf在中風(fēng)化搬運(yùn)過程中主要賦存在碎屑重礦物中而以碎屑態(tài)搬運(yùn),在粗粒級(jí)中質(zhì)量分?jǐn)?shù)要高于黏土粒級(jí)[18],因而隨著重顆粒物先于水庫(kù)上游沉積。從圖5b可以看出,從河流上游至下游,沉積物Zr/Sc和Th/Sc值逐漸升高;表明隨著沉積物的遷移,沉積物中Sc質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸降低。這與Sc的化學(xué)性質(zhì)有關(guān),Sc在酸性溶液中處于溶解狀態(tài)[28],而研究區(qū)河水和水庫(kù)水體pH值小于4[10, 22],因而Sc易賦存于液相中。

【參考文獻(xiàn)】：
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