區域自然環境的複雜性、多樣性,帶來了水體環境背景值的差異性,在對元素背景值特征的研究中,以不同類型天然水體之間元素背景值的組成、含量差異,元素背景值的時空變化規律與沉積物粒度對元素背景值的影響等為重點。
一、對各類天然水元素背景值差異的分析
大氣降水落到地麵,大部分形成地表徑流;一部分滲入地下,並且成為地表水的季節補給來源;地表水的蒸發又成為大氣降水的來源。上述過程形成了水分的循環和地表物質的轉換,由於轉換過程條件的差異,各類水的物質組成也有明顯的不同。
1.各類天然水化學組成特征
將各類天然水體中元素含量的高低,可以明顯看出:各類水的常量元素中,溫泉水含量大於含量,原水與過濾水比較,一般微量元素原水大於過濾水,差異比較明顯,易溶的差異比較小;在同類水中,一般對照區微量元素略高於背景區,特別是稀有稀土分散元素,這些差異中原水更為明顯。另外,原水中各元素含量均明顯大於過濾水,在對照區表現尤為明顯。因此,對於大部分重金屬來講,主要存在於懸浮顆粒中,以可溶態存在的重金屬元素含量很了低。元素背景區與對照區差異較小,這主要由於對照區水中主要汙染物不是重金屬,即使有少量重金屬進入水體中,由於在天然水中,大部分重金屬的碳酸鹽與硫酸鹽溶度積很小,經過一定時間和空間變化,亦逐漸轉入、沉積相中,可溶態含量仍較低。元素的鹽類在水中的溶解度較高,因此?元素在天然水中主要以可溶態存在,原水與過濾水差別較小。雖然原水對照區重金屬含量明顯高於背景區,但在過濾水中二者差別較小,因此,在天然水體中,即使在受汙染地區,可溶態的重金屬含量仍然較低。從毒理學角度來說,對人體危害最大的是重金屬的溶解態。因此,在製定重金屬環境標準時應考慮可溶態與懸浮態的關係與危害。
2.水中元素背景值的相關分析
從1987年和1988年兩年調查結果對比中可以看出。兩年雖然都在10月份采樣,點位基本相同,但1987年與1988年水中元素含量的比值卻有一定差異,1987年含量略低於1988年的含量,其它元素1987年均高於1988年的含量,而且原水中的差異比過濾水的差異略大,造成這種差異的主要原因是兩年的降水條件和河水水文條件的差異。
二、對沉積物中元素背景值特征的分析
沉積物是地表水體中化學物質存在比較穩定的場所,沉積物形成的第一階段通常是淋溶、剝蝕、風化過程,發生這種過程的地區一般稱沉積物的來源區;相對來講,在一定條件下,所形成的物理沉積、化學沉積和生物沉積過程叫做沉降區;兩者之間,則為沉積物的搬運過程;上述三者之間並無明顯的分界,彼此之間總是交替進行的。在一條河流中,上述過程總是在流水動力學作用下形成,因此當流水動力變化時,會使沉積的幾個過程交叉進行。本項研究中江河沉積物,特別是在背景條件下,在河流中上遊采樣,多屬沉積物的來源區和搬運區,河床質多為礫石、砂礫、卵石,細粒較少;在湖庫中則多為沉降區,沉積物質地較細,物理、化學、生物沉積作用明顯。為此,本項研究力求探討河湖沉積物的礦物組成、化學元素含量特征、沉積物粒度對元素含量的影響以及沉積物中元素之間關係等。
1.沉積物中元素的組成特征
列出了江河、湖庫沉積物中背景和對照區元素含量的序列,可以看出,大多數元素的含量水平均較接近,隻在江河受汙染的沉積物中明顯高於背景區;在湖庫沉積物中三個元素背景區偏高,其它元素排列基本相似。
2.沉積物中礦物組成與元素含量的關係
高嶺土除與呈正相關外,與其它元素均不相關,因此我們認為,沉積物中元素的含量與集水區岩石的組成及其風化程度關係十分密切。
3.沉積物粒度與元素背景值關係的分析
對於湖相沉積物來說,它是比較穩定的,可是河流背景區的沉積物則處於不穩定狀態,特別是細粒級的,總是受暴雨徑流而形成的洪峰的影響,從沉積相進入水相而隨水遷移,這種遷移或運動與水文條件關係十分密切,而在一定水文條件下,它又會從水相回到沉積相,並且沉降的速度與粒度關係十分密切,也就構成了不同河段沉積物粒度的差異。沉積物粒度與粘土礦物組成的關係密切,而與元素背景值的關係就更為密切。為了探討沉積物粒度與元素含量的關係,我們在青弋江上遊的太平湖及入庫河流上選擇沒受工業汙染影響的5個沉積物樣品,每個樣品分篩出10份樣品,元素與粒度的對數呈負相關,說明這些元素在沉積過程中隨粒度的變細有富集作用;則呈正相關,說明該元素隨沉積物變細過程溶解性加強;並在一定粒度範圍內對上述10個元素含量與沉積物粒度之間關係建立了回歸方程。在有效範圍內,實測值與公式推算值接近;其它各元素相關性較差,但元素含量仍隨粒度變細有增加的趨勢。