由于化学相态定义的复杂性,元素化学相态分析方法研究虽然开展了近30年,但一直以来,都未能取得一致的认识。由于实际操作中很难严格测定样品不同元素总量中各个不同化学相态,因而顺序提取这种替代方案被广泛应用于测定鉴别元素相态的各种分类组合。自Chester和Hughes等和Tessier等等的开创性研究以来,元素相态分析一直广受关注。Fe作为生物地球化学循环中重要的限制元素,其不同的化学相态在生物地球化学循环中行为也各不相同。......
2023-08-17
本书主要借鉴了Poulton和Raiswell(2002,2005)的研究方法,根据沉积物中的Fe 与可溶硫化物的反应性,分别定义了高活性Fe(Fe HR),低活性Fe(FePR)和不活性Fe(Fe U)三种化学相态,三种化学相态的总和即为总Fe(FeT)(具体描述见前言论述)。所有操作于2010年11月在同济大学海洋地质国家重点实验室完成,检测仪器为ICPOES(IRIS Advantage)和ICP-MS(PQ3,Thermo Elemental)。
具体实验方法如下,详细操作过程如下:
(1)样品烘干,研磨至小于200目左右。
(2)提取Fe HR-连二亚硫酸钠的铁,步骤如下:
①配制500 m L的p H=4.8的缓冲溶液。在500 m L 细口瓶中加入10 m L的冰醋酸(96%,MERK KGa A),称取29.4 g的柠檬酸钠(分析纯,国药),以去离子水稀释至500 m L;
②称取0.5 g连二亚硫酸钠(分析纯,上海展云化工有限公司)放入小烧杯中,加入10 m L刚刚配好的缓冲溶液,用玻璃棒搅拌;
③在50 m L离心管中加入0.1 g样品,再加入10 m L 连二亚硫酸钠缓冲溶液,充分搅拌分散。在2 h的提取过程中,将离心管放入25℃水浴锅震荡;
④经过2 h的反应之后,将离心管在离心机中以7 500转的速度离心10 min。将上层清液全部转移至预先称过质量的小瓶中,为待测液A。扣除空瓶的重量,计算出溶液的净重。溶液A 用ICP-OES测定,经换算得Fe HR。
(3)提取FePR-盐酸的铁(热浓盐酸法),步骤如下:
①用去离子水将上一步操作离心管中的残渣转移到聚四氟乙烯烧杯中;
②将烧杯放在电热板上把水蒸干;
③加入10 m L浓盐酸(37%,MERK KGa A),在200℃的电热板上加热至沸腾;
④沸腾后持续反应2 min以上;
⑤冷却至室温后,将上层清液转移至已称重的小瓶,得到待测液B,残渣留作下一步分析;
⑥用ICP-OES测定待测液B中铁的含量,得到FePR。
(4)Fe U-HF和HNO3完全消解提取的铁
①将上一步操作的残渣烘干,重新研磨,放入小坩埚中在600℃温度下灼烧2 h,去除有机质;
②冷却后,称取约30 mg 样品,向样品中加入1∶1 的HNO3约1 m L,纯HF约3 m L,密封后在电热板加热保温约7 d,期间多次用超声波振荡;
③7 d保温结束,用2%的HNO3稀释样品,并用ICP-OES测定溶液的铁的含量,得到FeU。
由于化学相态定义的复杂性,元素化学相态分析方法研究虽然开展了近30年,但一直以来,都未能取得一致的认识。由于实际操作中很难严格测定样品不同元素总量中各个不同化学相态,因而顺序提取这种替代方案被广泛应用于测定鉴别元素相态的各种分类组合。自Chester和Hughes等和Tessier等等的开创性研究以来,元素相态分析一直广受关注。Fe作为生物地球化学循环中重要的限制元素,其不同的化学相态在生物地球化学循环中行为也各不相同。......
2023-08-17
向样品中加入1∶1的HNO3,约1 m L,再加入纯HF约3 m L,超声震荡1 h。超声振荡之后,在电热板上保温24 h,将样品蒸干;再加1 m L 1∶1 HNO3,5 min后加3 m L HF。用2%的HNO3稀释样品至样品重量的1 000倍,作为主量元素的待测溶液;在稀释1 000倍后的溶液中取出4 g左右,稀释10倍,作为微量元素的待测溶液。测量结果显示,常微量元素的分析误差为5%~10%。......
2023-08-17
综合上游及中下游粒度数据之后,可能CIA 与粒度之间的规律性会更加明显。自上游至下游,长江中下游悬浮物CIA 明显高于上游悬浮物,暗示了中下游硅酸盐岩的化学风化程度比上游要高。长江流域自然地理环境十分复杂,在地理纬度、海陆分布状况和地形条件的控制下,长江流域主要是亚热带季风气候,同时,流域局部范围内又存在特殊的区域气候特征。......
2023-08-17
图4-14不同环境下颗粒物Fe的不同化学相态组成比较相比长江样品,黄河悬浮物样品的Fe HR/FeT更低而Fe U/FeT更高,反映了黄河样品中的Fe主要以硅酸盐结合态存在。值得注意的是,粉尘样品不同化学相态Fe的组成与黄河样品较为接近,推测与黄土高原的影响有关。......
2023-08-17
如何评价大陆化学风化的程度,不同学者提出了不同的指标。Nesbitt和Young在对加拿大古元古代超群的碎屑岩研究时首次提出可以利用长石类矿物风化成黏土矿物的程度作为反映源区化学风化程度的指标。一般认为未风化的新鲜岩石CIA 为50,而完全风化产物CIA 为100。而加速风化则会导致较高的沉积物产量,主要是因为人类活动的影响,如农业用地。这反映了CIA受不同地区岩性的差异影响较大,但在局部地区还是可以较好地反映风化的强弱。......
2023-08-17
关于河流中Fe 的循环,最早可以追溯到Gibbs的研究。随后,很多学者相继调查了全球河流入海颗粒物质中痕量金属元素通量及其控制因素。例如,Martin和Meybeck调查了全球7条主要河流40多种金属离子溶解态和颗粒态的含量。相比较而言,海洋沉积物中Fe HR/Fe T约为0.26,以河流供应为主,大气来源以及热液贡献较小。......
2023-08-17
整体上看,长江中下游赤铁矿和针铁矿的含量比上游略高。推测赤铁矿与针铁矿变化的不同步与长江流域土壤发育特征和赤铁矿本身的矿物属性有关。随着降雨冲刷,部分土壤颗粒被带到长江中,所以南通长江干流悬浮物在8月—9月表现为赤铁矿含量的显著升高和针铁矿含量的降低。......
2023-08-17
长江流域悬浮物和河漫滩沉积物漫反射一阶导数特征峰值见表6-1。表6-1长江沉积物漫反射光谱分析结果续表赤铁矿和针铁矿一阶导数峰高与平均粒径的关系见图6-2。其中宜宾长江干流样品和邻近的泸州干流样品差别很大,自泸州以下,长江沉积物一阶导数特征峰没有太大变化。相比干流沉积物,支流沉积物样品赤铁矿一阶导数特征峰波动较大,尤其是大渡河、岷江和雅砻江样品,明显低于流域样品平均值。......
2023-08-17
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