湖北省赤壁市道路尘埃的磁性结构特征与城市污染环境关系研究

环境磁学是介于地学、磁学和环境科学之间的新兴边缘学科 .它通过研究自然界中大气圈、水圈和岩石圈中磁性物质在环境系统中的迁移、转化和组合的规律 ,并依据物质的磁性特征与污染环境的联系 (尤其是城市污染环境 ) ,探索不同时空尺度的环境过程与人类活动的影响 ,揭示环境变化的规律和机制 ,为提出定量的、高精度、快速、非破坏与价格低廉的环境评价方法技术奠定基础 .通过对湖北省赤壁市 3条主干道和陆水湖风景区共 4个采样剖面尘埃系统的磁性参量及代表性样品的重金属含量分析结果的综合研究 ,得到了赤壁市道路尘埃的磁性结构特征与城市…     

武汉天兴洲近代沉积物的磁性特征及其环境意义

利用多磁性参数(包括质量磁化率、频率磁化率、饱和等温剩磁、退磁系数以及热磁曲线)及磁组构分析,以长江中游武汉天兴洲近代河流沉积物为研究对象, 探讨了近100年以来沉积物磁性参数变化特征及其对长江中上游水文变化及气候环境的指示.结果表明,上部组合带(0.60~1.50 m)和下部组合带(2.40~3.30 m)沉积物的磁性载体以亚铁磁性矿物磁铁矿为主,同时存在少量较稳定的不完整反铁磁性物质,中部(1.50~2.40 m)亚铁磁性矿物相对较少,且剖面上部沉积物的超顺磁(SP)颗粒对沉积物χ贡献较大.整个沉积剖面自下而上磁性矿物含量呈“C”字型变化,反映了“软”-“硬”-“软”的磁性特性.沉积物磁组构组合带研究显示,历史时期沉积环境水动力强度、颗粒排列有序化程度以及长江流速发生了明显的变化,沉积环境水动力强度经历了“不稳定”－“稳定”－“不稳定”的变化过程,反映了长江古水文状况的变化.近代沉积物磁性特征变化格局与1900年以来以来长江中上游“暖湿”-“温凉”-“暖湿”气候环境变化和“强降水”-“弱降水”-“强降水”以及长江汉口站流量变化过程相吻合.这一研究成果为深刻认识历史时期长江流域气候环境变迁其及对长江古水文和沉积环境的影响提供了重要的参考资料.      

安徽龙河口水库沉积物磁性特征及其环境意义

对龙河口水库建库以来代表性沉积物柱样（ALE）进行了磁性参数测量和粒度分析，探讨了各磁性参数随深度变化的特点及与粒度参数的关系。同时通过与流域降水量曲线的比较，认为库区沉积物受降水量影响显著，cARM/c可作为反映流域降水量变化的一个间接指标。     

南海北部陆坡GHE24L柱样沉积物磁性特征及其环境意义

对取自南海北部陆坡神狐海域的近6m长的GHE24L柱状样沉积物磁性特征的详细研究,探讨了其磁性特征的纵向变化与沉积环境演变的关系。研究结果表明,该柱状样沉积物中的磁性矿物没有明显受到后期还原成岩作用的影响。沉积物中的磁性矿物主要是假单畴磁铁矿,其含量和粒度的变化记录了过去20ka 以来的环境演化,尤其是对末次盛冰期以来的几个重要气候事件如Heinrich 1事件、Bφlling-Allerφd暖期、新仙女木事件等有很好的响应。研究结果可为重建南海区域环境演化提供依据,也可为探究东亚海陆气候变迁的耦合联系提供约束。     

长江流域悬浮物磁性特征及其物源指示意义

通过分析长江干流及主要支流表层悬浮物的环境磁学参数特征(类型、含量及粒度)及其空间变化,探讨环境磁学对河流物源示踪的意义。结果表明,长江悬浮物磁性矿物特征以磁铁矿为主,含有少量赤铁矿及针铁矿。上游不完整反铁磁性矿物含量高于中下游,反映四川盆地广泛分布的紫红色砂页岩的影响。受攀枝花钒钛磁铁矿影响,干流磁性矿物含量上游高于中下游,表现为在攀枝花处迅速增加,向下游逐渐降低并在经过三峡后显著降低,说明三峡大坝对上游磁性矿物有明显的拦截作用。支流中雅砻江、汉江及湘江较高的磁性矿物含量分别受控于流域出露的源岩及工农业等人为影响。长江悬浮物χfd %大于5 % ,表明样品中含有超顺磁颗粒。受流域地势及气候影响,磁性颗粒的粒径从上游至下游逐渐变细。长江悬浮物磁性特征能够在一定程度上反映物源特征,但长江地质条件复杂,气候类型空间变异大,且流域人为影响较大(三峡大坝等),使得利用磁性矿物特征示踪物源受到限制。     

兰州九州台黄土磁性特征及其古气候意义研究

本文选取黄土高原西部地区具有代表性的九州台黄土进行系统的磁性和粒度特征研究,结果表明其磁性特征主要由磁铁矿控制,同时含有磁赤铁矿和赤铁矿; 磁性矿物粒度为假单畴,黄土的粒度组成以粉砂为主。ARM/Xlf和XARM/SIRM能更好的反映成壤强度和古气候变化。选取>40μm的粒度百分含量和XARM/SIRM作为代用指标分别反映冬、夏季风变化,研究结果揭示冬、夏季风趋势并非同步异向变化,在倒数第二次冰期向末次间冰期过渡时,相对于夏季风,冬季风的变化具有一定的滞后性,暗示了冬夏季风的主控因素可能不同。     

西藏米林地区湖积物的磁性特征及其古气候意义

米林地区雅鲁藏布江三级河流阶地上发育厚达52.2m的晚更新世晚期深-浅湖相和滨-浅湖相沉积物, 显示当时米林地区存在一个规模较大的古堰塞湖.为了探讨该套湖积物记录的古气候、古环境信息, 在米林机场剖面采集了259块定向样品进行环境磁学测试和分析.其中, 磁组构分析表明86%的样品具有原生磁组构, 它们的最大磁化率主轴κ₁指示米林古堰塞湖的物源经历了由南、北方向到西、北东再至西向这一大致顺时针方向变化的趋势, 可能与该区的差异隆升作用有关.研究剖面的天然剩余磁化强度 (NRM) 和体积磁化率 (κ) 变化曲线与沉积物的粒度、沉积相关系密切, 反映该区晚更新世晚期至少经历了4次显著的气候波动;同时, NRM、κ波动曲线能够很好地对应于格陵兰冰心GISP2的δ18O曲线IS1-IS6和IS8, 并记录了新仙女木事件 (YD) 和3次Heinrich事件 (H1, H2, H3) , 表明米林地区晚更新世晚期的气候变化受到全球气候系统影响.      

钢厂周边污染土壤的电性与磁性特征及其环境意义

利用直流电测深、环境磁学以及矿物学方法,开展对一钢铁厂周边土壤的污染评价研究,获得了土壤垂向电阻率与磁化率分布特征。研究表明,随着污染土剖面的深度由底部至地表,土壤电阻率逐渐减小,磁化率和重金属含量反而增高;该变化特征反映了土壤受污染的程度与钢铁公司历年粗钢产量及武汉市历年汽车保有量的变化程度相对应。通过对污染样品的磁滞回线、热磁曲线和SEM/EDX等矿物学分析,污染样品的矿物成分以磁铁矿和赤铁矿为主,以准单畴(PSD)颗粒存在,形貌特征和物质成分与成土过程中形成的磁性颗粒明显不同。由于土壤的电性与磁性都具有良好的污染程度指示作用,所以土壤的电性与磁性研究可以应用于土壤污染程度的评价,两者联合运用可大大提高土壤污染程度评价的分辨率。     

中国黄土磁性矿物特征及其古气候意义

最直观、最直接的古气候记录莫过于陆相黄土地层,它由许多黄土和古土壤层叠覆而成,详细地记录了第四纪以来的古气候变化。黄土高原中部黄土和古土壤的风化和发育程度可以用磁学参数,如磁化率等来描述。本文作者对甘肃西峰剖面约13万年以来的黄土地层做了详细采样,测量其磁滞回线各参数,频率磁化率、低场和高场磁化率、温度磁化率、磁组构等参数。研究表明,黄土与古土壤中的磁性矿物组分相似而且稳定。磁铁矿、赤铁矿和磁赤铁矿(主要是磁铁矿)的含量及其颗粒大小决定了它们的磁学特征。黄土和古土壤的磁学性质差别主要受成土过程中形成细小磁铁矿的影响。     

泥河湾盆地东谷坨剖面磁性特征及环境意义

泥河湾盆地东谷坨剖面的环境磁学研究表明泥河湾盆地湖相地层的物源具有多重性,既有来自周边山地的风化碎屑,又有来自西北和北方沙漠地区的粉尘物质,导致了其古环境和气候记录的复杂性。湖相地层除记录了松山反极性时晚期和布容正极性时这两个大的极性时段以外,还记录了哈拉米洛极性亚时和另外3个短期极性漂移事件。磁组构参数表明东谷坨剖面的地层是在正常的重力分异条件下沉积的,且自沉积结束以来没有受到明显的后期扰动。磁化率最大轴的方位角显示东谷坨剖面处乃至泥河湾盆地东部的古水流方向主要(或大多数时候)为北北西-南南东向。     

武昌地区街道尘埃磁学特征及其对环境污染的指示意义

对在武昌地区4个功能区域(青山、洪山、东湖风景区、东湖开发区)主要交通街道收集的尘埃样品进行详细的环境磁学测量,包括质量磁化率、频率磁化率、等温剩磁退磁系数以及典型样品的磁滞回线参数等。研究结果表明:尘埃样品中剩磁载体均以亚铁磁性矿物为主,样品中的磁性颗粒呈现低矫顽力的磁铁矿特征,软磁性的磁性矿物是样品剩余磁性的主要载体。尘埃样品χ、SIRM的区域分布特征受区域周围工业、车流量及道路状况等多种环境因素的影响,在4个功能区域中存在明显的磁性差异:青山工业区污染较重,东湖开发区、洪山、东湖风景区次之;硬剩磁(HIRM)的分布可能指示了道路交通来源的磁颗粒特征,东湖开发区和青山工业区由于行驶的货车和重型车辆较多,表现出硬剩磁量值较高。与其他城市(兰州、西安、南京、徐州等)相比,整个武昌地区街道尘埃样品的磁性含量仍较高,说明在城市环境方面还有待于进一步改善和保护。     

北京市街道灰尘中重金属元素赋存状态及环境效应

采用Tessier的五步提取法,对北京北西—南东剖面所采集的街道灰尘样品粒度≤100μm组分中As、Cd、Cr、Hg、Pb和Zn等6元素的5个形态(可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机物结合态、残渣态)的分布特征研究发现,在可交换态和碳酸盐结合态中Cd的含量比都为最高,Pb、Hg、Zn和As在有机物结合态中含量比相近,铁锰氧化物结合态中Pb所占比例最高,而As和Cr主要存在于残渣态中。6种街道灰尘污染元素的相对活动性和潜在生物利用度顺序为:Cd>Zn>Pb>Cr>Hg>As。     

武汉市东湖周边近地表土壤磁化率特征及其环境意义

测量了武汉市东湖周边3个采样区60个土壤样品的磁化率及24个代表样品的重金属元素质量分数,对土壤磁化率和重金属元素质量分数进行了相关分析与聚类分析,探讨应用土壤磁化率参量及测量技术对大范围区域污染环境评价的指示意义.结果表明,土壤磁化率与重金属元素Ca、Cu、Pb、Sr、Zn质量分数显著相关,相关系数分别高达0.930,0.836,0.864,0.879和 0.879;重金属元素Ba、Cr、Fe、Mg、Mn质量分数与磁化率中度-弱相关,相关系数分别为0.447,0.303,0.557,0.528,0.333.聚类分析结果表明,不同采样区地表土壤的污染源之间存在一定差异.这些结果为应用土壤磁化率(尤其是原位磁化率)测量技术在该区进行大尺度和高精度环境评价提供了基础.     

长春市城区近地表灰尘粒度特征及其环境意义

为剖析长春市城区近地表灰尘粒度特征,分别沿南北和东西轴线采集了34件城市近地表灰尘样品,采用激光粒度仪对样品进行了粒度测试分析。结果表明：长春市近地表灰尘颗粒物平均中值粒径和算术平均粒径分别为21.58 μm和24.24 μm,分选极差;以粗粉粒（10.00～80.00 μm）为主,平均约占71.28%,黏粒组（<5.00 μm）和细粉粒组（5.00～10.00 μm）分别约占14.75%和13.05%。频率曲线呈正偏双峰型分布,峰态中等偏窄,与现代尘暴和城市街道灰尘分布特征相一致,反映出其起源的多元性和相对稳定性,表明近地表灰尘沉积仍是风积作用的继续。近地表灰尘颗粒物粒径均小于100.00 μm,极易在外动力条件下再次扬起并悬浮搬运,PM₁₀和PM_2.5所占比例分别为27.76%和7.32%,其生态环境效应不应被忽视。粒径分布无显著空间变化,但城市中心区域粒径变化范围小,这可能说明城市边缘区域较中心区域近地表灰尘的起源更具多源性和复杂性。     

中国西北地区典型钢铁工业城市表土重金属污染的环境磁学响应

以嘉峪关市为研究靶区,系统采集城区表土样品58件,对其进行环境磁学和重金属元素（Cd、Cr、Cu、Mn、Pb、V、Zn、Fe）质量分数分析。结果表明：嘉峪关市表土以低矫顽力磁铁矿为主导,磁晶粒度以较粗的假单畴（PSD）和多畴（MD）颗粒为主;城区表土亚铁磁性矿物浓度和磁性颗粒大小远高于国内综合型大城市表土;市区反映磁性矿物含量的参数呈现出以酒钢厂和废渣场为中心的高值区域,并随着污染源距离的增加向周围递减;嘉峪关市表土重金属Cd、Cr、Cu、Mn、Pb、V、Zn、Fe质量分数与反映磁性矿物含量的参数具有显著共变性,二者的高值分布与反映磁晶粒度参数的高值分布成盈缺呼应关系。然而嘉峪关市土壤母质磁性颗粒本底值较粗,与污染土壤特征相似,因此对西北地区而言,亚铁磁性矿物浓度相对磁晶粒度可以更好地指示钢铁厂周边土壤重金属的污染程度。     

唐山城市近地表灰尘重金属含量及环境质量评价

以唐山市主城区161个城市近地表灰尘样品为研究对象,研究其重金属含量及环境质量状况。采用单因子指数法和尼梅罗综合指数法对唐山城市近地表灰尘中重金属进行环境质量评价,并应用ARCGIS的空间分析模块进行空间插值制图。结果表明,研究区城市近地表灰尘中重金属含量均超过当地背景值。近地表灰尘中重金属元素Zn、Cd、Pb、Cu、Hg、Cr、Ni和As的变异系数分别是4323%、21399%、11321%、2956%、7083%、5180%、2921%、3267%,其中含量变异系数较大的重金属是Cd、Pb等。重金属元素单因子指数评价表明,Cd、Zn为严重污染,Cr、Hg、Pb、Cu 、Ni为潜在污染,As为清洁,污染程度依次为Cd>Zn>Cu>Cr>Pb>Hg>Ni>As。尼梅罗综合指数法评价表明,唐山城市近地表灰尘重金属综合污染严重,清洁、潜在污染、轻污染、重污染、严重污染比例分别为0、372%、5219%、3851%、558%,重污染以上污染比例达到4409%,其严重污染区与工业区域、交通分布发达程度的分布相吻合,重金属污染可能与城市的燃煤、交通等污染源有关。     

Chemical Composition of Urban Street Sediments and Its Sources

INTRODUCTIONBeijingfacesseveredustpollutionduetosuchsourcesasdustimportedfromwesterndeserts,industryandpowerplants,domesticcombustionprocessesandtraffic .Inthelastdecades ,theurbanpopulationhasgrowntomorethan10million .TheeconomicgrowthofChinahasalsoleftitsfootprintsinBeijing .Newindustrialzonesanddomesticar easweredeveloped ,inducinganincreasingtrafficcirculation(Shi,2 0 0 1) .Thedroughtclimateinalmostthewholeyear ,thestrongmonsoonsinwinterbringingdustsfromtheGobidesert,theheavytraffic…     

Magnetic Influences of Cement Dust on Soil in Industrial Area and Its Environmental Implications

To monitor environmental implications of cement dust on soil in industrial area, magnetic parameters and mineral compositions were measured by the samples of the cement dust, cement factory dustfall, cement, coal ash, topsoil of green space in the factory and topsoil outside the factory. Results showed that the major magnetic minerals in the samples were magnetite, the magnetic mineral particle size of cement dust, dustfall, cement and coal ash was coarse Multi-Domian (MD) and Pseudo-Single-Domain (PSD). As topsoil of green space in the factory and topsoil outside the factory were polluted by cement dust, their magnetic properties had been obviously changed; the concentration of magnetic minerals elevated and particle size became coarser. The magnetic parameters (χ_fd,χ_ARM/χ,χ_ARM/SIRM) value can reflect the pollution level of the soil, the lower its value was, the more serious soil was polluted. X-ray diffraction results showed that the mineral compositions of the topsoil of green space in the factory and topsoil outside the factory were quartz and calcite, which were the same as cement dust. Magnetic parameters combination characteristics of topsoil can monitor the soil environmental changes in cement industry area.     

城市土壤中有机和无机组分相关性研究初探

以我国东部某城市城区表层土壤环境指标为研究对象，采用一元线性回归和主成分分析的方法研究了城市土壤中六六六（HCHs）、滴滴涕（DDTs）、多环芳烃（PAHs）、有机质含量，含水量，重金属含量，土壤pH值等指标间的相关性，确认长期的工业活动是导致土壤重金属和多环芳烃污染的主要来源，城市绿地施用农药是土壤六六六和滴滴涕污染的主要来源。     

城市尘土地球化学调查的意义及构想

城市生态系统是一个自然与人工生态环境的复合体，由于调查、观测的介质不易确定和采样条件限制，常是地球化学调查工作的盲点。目前环保部门对城市环境质量监测主要是大气和水质，而城市尘土这个与城市人类生活密切相关的介质没有引起研究者的关注。本文从环境生态学及地球化学的角度，简述了城市尘土地球化学调查的意义及构想。