【流域治理】水体中重金属污染实例

图2 义乌江柱样粒度垂向特征

3.2 磁性特征

3.2.1 磁性矿物的类型及含量

S-100mT、S-300mT反映沉积物中亚铁磁性矿物(如磁铁矿)与不完整性反铁磁性矿物(如赤铁矿、针铁矿)的相对组成，随着不完整反铁磁性矿物含量的增加而下降.义乌江柱样的S-100mT均在70%以上，S-300mT均在90%以上，说明亚铁磁性矿物主导了沉积物的磁性特征.相比第一、二层，第三层S比值向上呈现下降趋势，表明高矫顽力组分的相对贡献上升.

磁性参数χ和SIRM一般指示沉积物中磁性矿物的含量，与χ不同，SIRM不受顺磁性和抗磁性矿物的影响，主要反映亚铁磁性矿物的含量.义乌江柱样χ和SIRM之间显著相关(r=0.80，p<0.05)，进一步说明了义乌江沉积物磁性特征由亚铁磁性矿物主导.典型样品热磁曲线显示了580  ℃的居里温度，说明样品磁学性质由磁铁矿主导.加热曲线上磁化率随着温度升高至300 ℃附近达到峰值，然后下降，至400 ℃附近后迅速升高，在520~530  ℃之间达到峰值后急剧下降.300 ℃附近出现的峰值可能是亚铁磁性矿物解阻所致，520~530  ℃的峰值主要是由于顺磁性矿物分解产生新的亚铁磁性矿物.冷却曲线位于加热曲线的上方，说明在加热过程中有弱磁性矿物转化为强磁性矿物.

χARM受到磁性矿物晶粒的显著影响，单畴(SD)颗粒的亚铁磁性矿物χARM显著高于多畴(MD)或超顺磁(SP)颗粒.磁性参数χ、SIRM、χARM总体上第一、二层值较低，12  cm以上值较高，反映了亚铁磁性矿物含量自下而上的增加趋势.HIRM反映了不完整反铁磁性矿物的含量，随不完整反铁磁性矿物含量的增加而增大.除第一层外，义乌江柱样HIRM自底部向上单调上升.

3.2.2 磁性矿物晶粒特征

χfd%对细粒径的超顺磁性(SP)颗粒较为敏感，反映了其对磁性特征的贡献.义乌江柱样的χfd%小于5%，说明SP颗粒总体含量很低，但20~2  cm深度SP颗粒比例明显高于柱样底部和表层.比值参数χARM/χ指示磁性矿物颗粒的大小，较高的比值反映了单畴(SD)颗粒，较低的比值指示了多畴(MD)或超顺磁(SP)颗粒.χARM  / SIRM的指示作用与χARM/χ类似，但不受超顺磁SP晶粒的影响.自第一层到第二层，随深度变浅，义乌江柱样χARM、χARM/χ和χARM/  SIRM呈现增加趋势，第一层中，上述两个参数又下降，反映了磁性矿物晶粒由底部向上呈现先变细再变粗的趋势.

图3 义乌江柱样磁性特征的垂向变化

3.3 重金属污染特征

3.3.1 金属元素与TOC含量

如图  5所示，根据垂向特征，可将元素分为3类：第一类包括常量元素Al、Fe、Ti、Mn和微量元素Cr、Cu以及TOC，在柱样第一层含量较高，第二层自下而上呈现增加趋势，第三层含量与第一层较为接近，变化不大，Cr、Cu在表层有下降趋势;第二类包括Zn、Cd和Pb，含量自柱样底部向上呈增加趋势，在柱样表层虽有轻微下降趋势，但仍高于第一层和第二层;第三类为Ni，第一层含量明显高于第二、第三层，自第二层底部向上呈先增加后降低趋势.总体上，除Ni外，金属元素的垂向变化具有一定相似性，反映了这些元素具有相似的来源或地球化学行为.相关分析结果表明(表  1)，义乌江上述元素及TOC与<32 μm粒级含量具有显著正相关性，指示了上述元素及TOC在细颗粒沉积物中富集.

图4 典型样品热磁曲线(粗线表示加热曲线)