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白云岩风化成土过程中锑迁移富集机制与锑同位素分馏

文献类型:学位论文

作者鲁文佳
答辩日期2024
文献子类硕士
授予单位中国科学院大学
授予地点中国科学院地球化学研究所
导师宁增平
关键词碳酸盐岩,毒害元素,迁移富集,锑同位素,地质高背景
其他题名Migration and enrichment mechanism of antimony and Sb isotope fractionation in a weathering soil profile of dolomite
英文摘要

锑(antimony,Sb)是一种生物体非必需的、广泛分布于表生环境的典型毒害金属元素。由于锑矿资源的开采和含Sb 制品的广泛使用,造成全球表生环境Sb 污染状况日益严重。已有的研究大都聚焦于人为来源造成的Sb 污染,而忽视了自然来源引起的环境介质Sb 超标问题,尤其是地质内源引起Sb 的累积超标现象。我国高锑地质背景区与喀斯特地貌分布高度重合,碳酸盐岩风化成土过程可能是高地质背景区土壤中Sb 累积富集的重要途径,但是,目前对于碳酸盐岩风化成土导致土壤中Sb 的累积及污染发生机制认知比较匮乏。本文采用传统元素地球化学方法,结合Sb 稳定同位素等新技术,对广西某白云岩原位风化土壤剖面中Sb 迁移富集机制和Sb 同位素分馏特征进行研究。研究结果表明:
(1)研究剖面土壤呈弱碱性,pH 范围为7.81~8.29;土壤有机质含量变化范围较大,为0.39~8.29%;土壤粒度以粗粉粒和细砂粒为主;基岩矿物以白云石为主,土壤中存在石英、白云石和斜绿泥石三种主要矿物,不同土壤层的矿物种类基本相同。剖面中主量、微量和稀土元素的空间分布特征表明:①大部分主量元素(如SiO2、TiO2、Al2O3、MnO、P2O5 和Fe2O3 等)、微量元素和稀土元素的空间分布特征呈相似的变化趋势,表现为:岩-土界面(48-50cm)到BY14(26-28cm)含量变化幅度小;BY14(26-28cm)到BY8(14-16cm)处含量逐渐增加;BY8(14-16cm)到表层(0-2cm)含量又相对稳定。CaO、MgO 含量在土壤剖面中的空间变化特征与不易迁移元素呈相反的变化趋势。Na2O、K2O 主要在剖面中上部富集。②以Th 为参比元素计算获得的主量元素、微量元素和稀土元素的质量迁移系数几乎都远小于0,表明它们皆相对基岩淋失。③广西白云岩土壤剖面粒度、主量元素、微量元素和稀土元素等相应指标分析结果证实研究剖面上伏土壤是由下伏基岩发育而来,该剖面为原位风化剖面。
(2)广西白云岩风化剖面Sb 与其它毒害元素在剖面中的空间变化特征大体相似,表现为:BY25(48-50cm)到BY14(26-28cm)含量基本稳定,BY14(26-28cm)到BY2(2-4cm)含量逐渐增加,BY2(2-4cm)到BY1(0-2cm)含量略微减少。
土壤层中Sb 的迁移系数相对岩-土界面富集,并且随着风化程度的加深,迁移系
数的数值逐渐增大。Sb 主要赋存于残渣态为中,各形态占比情况为:残渣态>铁
锰氧化物结合态、有机结合态>碳酸盐结合态>可交换态。土壤pH 值、土壤有机
质、黏土矿物和铁/锰氧化物是影响Sb 在土壤中富集的主要因素。
(3)剖面基岩的Sb 同位素值(δ123Sb)为0.45‰,土壤层δ123Sb 值变化范
围为0.02‰~0.47‰,表明白云岩风化成土过程中发生了明显的Sb 同位素分馏,分馏程度达0.448‰,且随着风化成土过程的深入,土壤逐渐富集轻Sb 同位素。铁/锰(氢)氧化物与土壤有机质的吸附作用、雨水淋滤作用、植物吸收作用等可能是引起土壤中Sb 同位素分馏的重要因素。
 

语种中文
页码93
源URL  
专题地球化学研究所_研究生
推荐引用方式
GB/T 7714
鲁文佳. 白云岩风化成土过程中锑迁移富集机制与锑同位素分馏[D]. 中国科学院地球化学研究所. 中国科学院大学. 2024.

入库方式: OAI收割

来源:地球化学研究所

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