渤海及牟平海洋牧场海域铂钯铑的地球化学特征
刘凯
学位类型博士
2018-11-14
学位授予单位中国科学院研究生院
学位授予地点北京
学位名称理学博士
关键词铂族元素 海水 有机质 颗粒物 地球化学行为
摘要

本研究通过建立海水中铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)的富集方法,检测了渤海海域海水及沉积物、牟平海洋牧场海域海水中PtPdRh的含量,得到了PtPdRh在渤海及牟平海洋牧场海域中的一般分布特征。并通过研究PtPdRh在海水无机颗粒物、有机质中的分配,分析了颗粒物组分、有机质组分以及两种物质联合作用对海水中PtPdRh迁移转化的影响。获得了一系列的新的结果和认识:

1)修正并建立了富集检测海水中PtPdRh的固-液萃取和液-液萃取方法,实现了对海水实际样品中痕量PtPdRh的检测。

修正了一种固-液萃取海水中痕量元素的实验条件,使其可用于富集检测实际海水样品中的痕量PtPdRh。该方法使用的萃取质为Nobias-chelate® PA1树脂,定量检测限为:Pt0.28 pmol kg-1Pd0.52 pmol kg-1Rh0.85 pmol kg-1。该方法对PtPd的回收率分别为Pt92.2~98.3%Pd94.5~98.3%,富集因子可达200。利用2-巯基苯并噻唑(2-MBT)对PtPdRh的螯合选择性,建立了富集海水中PtPdRh的液-液萃取方法,实现了实际海水样品中的痕量PtPdRh的检测。该方法使用的螯合剂为2-MBT定量检测限为:Pt0.20 pmol kg-1Pd0.43 pmol kg-1Rh0.46 pmol kg-1。该方法对PtPdRh的回收率分别为:Pt93.6~99.5%Pd96.2~101.2%Rh97.2~100.4%,富集因子可达200

2)渤海海域表、中、底层水体中PtPdRh的含量分别为:Pt0.27~1.360.50~1.651.59~8.85 pmol kg-1Pd0.50~4.730.53~4.820.47~7.69 pmol kg-1Rh0.46~2.510.46~4.850.46~2.86 pmol kg-1。渤海海水中PtPdRh的含量高于大洋,说明人为输入是近海海水中铂族元素的重要来源。三种元素含量的极大值点都出现在受黄河输入影响的海域,基本遵循离岸越近,含量越高的分布特征。但一些离岸较远的高值区域说明,大气输入和海水动力也可能是影响海水中PtPdRh分布的因素。

3)渤海表层沉积物中PtPdRh的含量分别为:Pt4.12~9.65 µg kg-1Pd6.71~12.60 µg kg-1Rh0.66~2.04 µg kg-1;含量顺序为Pd > Pt > RhPtPd含量的极大值出现在渤海海峡南岸地区,极小值出现在渤海湾湾口地区,说明PtPd在海水中的沉积受到水动力学和人为输入的双重影响。Rh的极大值出现在近岸地区,说明近岸输入是渤海沉积物中Rh的主要来源。

4)牟平海洋牧场表、中、底层水体中PtPdRh的含量分别为 Pt0.43~4.580.65~4.200.74~4.99 pmol kg-1Pd0.90~4.790.99~3.680.69~4.82 pmol kg-1Rh0.85~1.170.85~1.190.85~1.40 pmol kg-1Pt的含量随水深的增加而增大;PdRh与水深之间关系不明显。在牟平海洋牧场靠近岸和附近岛屿的区域,PtPdRh的含量明显高于牟平外海区域以及渤海近岸水体,说明牟平海洋牧场中铂族元素受到更强的人为因素干扰。

5)两处海域海水中PtPdRh的分布与海水生物场因子之间存在明显的相关性。总有机碳(TOC)促进了PtPdRh向底层水中的迁移,且不同海域不同水层中TOC的影响程度不同。磷酸盐和硅酸盐对渤海海水中PtPdRh的行为影响较大,而牟平海洋牧场地区则主要为含氮营养盐产生的影响。PtPdRh的分布与海水温度呈正相关,与盐度呈负相关,但牟平海洋牧场海域的表层水中,Pd出现了与RhPt相反的相关性。渤海与牟平海洋牧场海域PtPdRh与生物场因子关系的差异与受到的人为活动的影响程度有关。

6)无机颗粒物的化学组成及有机质影响了对海水中的PtPdRh的迁移转化。矿物颗粒(Fe2O3MnO2)是清除海水中PtPdRh的主要无机颗粒物,其次是生物无机颗粒(SiO2CaCO3)及高岭石,最后是Al2O3。海水有机质,腐殖酸(HA)、卡拉胶APS)、牛血清蛋白(BSA),阻碍了无机颗粒物对海水中PtPdRh的吸附,说明有机质是影响无机颗粒物清除海水中PtPdRh的重要因素。PtPdRh同一系统不同溶液基质中吸附行为差异,说明海水中的其他无机阴离子也参与了PtPdRh在颗粒物上的分配。

7)天然有机质(NOM)主要通过低分子量组分影响海水中PtPdRh的迁移转化。PtRh主要分配至1~3 kDaNOM组分中。Pd先分配至1~3 kDa3~10 kDa NOM组分中,再迁移至 <1 kDa NOM组分中。Pt在天然有机质中的分配可能与NOM中的HABSA组分有关;而PdHA有关;Rh的分配没有呈现明显特征,可能是多种有机组分共同作用的结果。

学科门类理学 ; 理学::海洋科学
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.yic.ac.cn/handle/133337/24056
专题中科院海岸带环境过程与生态修复重点实验室
推荐引用方式
GB/T 7714
刘凯. 渤海及牟平海洋牧场海域铂钯铑的地球化学特征[D]. 北京. 中国科学院研究生院,2018.
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