长江沉积物中Fe循环与环境示踪意义：漫反射光谱分析结果

2023-08-17 理论教育版权反馈

【摘要】：然而，目前长江沉积物自然基体的标准曲线还没有建立，无法定量计算长江沉积物漫反射光谱数据。因此，本书仅根据漫反射光谱一阶导数特征峰的高度，定性(半定量)讨论赤铁矿和针铁矿在长江沉积物中的分布规律。在本研究的调查中，长江沉积物赤铁矿一阶导数特征峰主要出现在565 nm 处，个别支流样品特征峰出现在555 nm 或者545 nm。图6-1代表性悬浮物漫反射光谱一阶导数图

虽然漫反射光谱一阶导数特征峰对赤铁矿和针铁矿的含量具有敏感的指示作用，但如何建立标准曲线定量描述漫反射光谱检测结果与矿物含量之间的关系，是制约该方法广泛应用的一个难题。常规方法通过将已知含量的人造矿物按一定比例混合，可以建立一套矿物含量与漫反射光谱强度的标准曲线。但自然样品中矿物构成复杂，很多矿物，例如黏土矿物中的伊利石和绿泥石，在440 nm 处也有特征峰存在(Ji等，2006)，很容易与针铁矿在435 nm 处的特征叠加，从而干扰正常的检测(Balsam 和Damuth，2000)，这种现象称为基体效应(Deaton和Balsam，1991)。为此，季俊峰等学者在黄土研究过程中，将选定的黄土和古土壤样品中的赤铁矿和针铁矿用柠檬酸盐-重碳酸盐-连二亚硫酸盐(CBD)方法除去，获得自然基体。然后，在该基体中加入不同含量的赤铁矿和针铁矿，制成标准样品，在自然基体下建立标准曲线，从而实现了定量计算样品中赤铁矿和针铁矿的含量(Ji等，2002;季峻峰等，2007)。然而，目前长江沉积物自然基体的标准曲线还没有建立，无法定量计算长江沉积物漫反射光谱数据。因此，本书仅根据漫反射光谱一阶导数特征峰的高度，定性(半定量)讨论赤铁矿和针铁矿在长江沉积物中的分布规律。

在漫反射光谱一阶导数图谱中，赤铁矿仅在565～575 nm 处有特征峰，但针铁矿在435 nm 和535 nm 处有两个特征峰存在。对于选择不同的特征峰来反映针铁矿含量，不同学者有不同见解。Deaton和Balsam(1991)的研究显示，针铁矿主峰的峰高对针铁矿含量的响应更加敏感。但在赤铁矿存在的样品中，针铁矿535 nm 的峰很容易被赤铁矿的特征峰掩盖，因此也有学者提出以435 nm 处的次峰峰高来讨论针铁矿含量变化(沈振兴等，2004;Shen等，2006)。

在本研究的调查中(图6-1)，长江沉积物赤铁矿一阶导数特征峰主要出现在565 nm 处，个别支流样品特征峰出现在555 nm 或者545 nm。受基体效应及赤铁矿一阶导数特征峰的影响，本书研究的长江样品针铁矿一阶导数特征峰并不明显，特征峰主峰的位置基本位于505 nm 处，个别样品出现在495 nm 或515 nm 处。针铁矿一阶导数特征峰次峰主要出现在435 nm 处。为了全面和准确地讨论针铁矿的变化，本书对针铁矿主峰和次峰都进行了分析。

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图6-1　代表性(长江南通)悬浮物漫反射光谱一阶导数图

长江沉积物中Fe循环与环境示踪意义：漫反射光谱分析结果

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