(录用定稿)网络首发时间:2019-07-13 10:36:49

通过对湘西北地区黑色泥灰岩风化剖面(DM剖面)中Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、Th、U 8种重金属元素地球化学特征的研究,并与区域上发育于黑色页岩的2条风化剖面的对比分析,初步揭示了黑色泥灰岩风化剖面中重金属富集的地球化学机制。结果表明:(1)与黑色页岩相比,黑色泥灰岩风化成土过程中重金属元素普遍呈现出低背景、高富集的地球化学特征。(2)黑色泥灰岩风化剖面的形成,是在基岩中碳酸盐快速溶蚀的基础上(基岩的酸溶相含量为78. 57%),由酸不溶相进一步演化的结果。在此过程中,对于无明显外源输入的元素Cr、Ni、Cu、Zn、Pb、Th、U,一方面,赋存在酸溶相的部分随碳酸盐的淋失而亏损甚至强烈亏损(其中Th相对惰性);另一方面,残余在酸不溶相的部分因基岩中大量碳酸盐的淋失而显著富集,且随风化剖面的演化未显示出进一步的亏损。因此,这些元素在风化剖面中的富集是绝对(强烈)亏损和显著相对富集的综合结果。对于Cd,存在明显的外源输入,可能主要以水溶态形式带入并大量淀积在剖面下部。(3)在黑色泥灰岩风化剖面,有机质(OM)不是重金属元素的主要赋存介质,其对重金属元素地球化学行为的影响有限。(4)黑色泥灰岩发育的土壤中,Cu和Cd的平均含量分别为54. 58 mg/kg和0. 58 mg/kg,高于农用地土壤污染风险筛选值,特别是Cd,对土壤生态环境可能形成不利影响,应引起关注。

国家自然科学基金项目(41373115); 南华大学研究生科学基金项目(2018KYY160); 南华大学大学生创新性实验计划项目(南华教201816);

黑色泥灰岩; 风化; 重金属; 富集; 地球化学机制;

10.14050/j.cnki.1672-9250.2019.47.079

P595;X142

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