吳雅霽，彭渤，楊霞，張坤，匡曉亮，吳蓓娟，詹婷

（湖南師范大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，長(zhǎng)沙 41008）

湘江竹埠港段河床沉積物元素地球化學(xué)特征

吳雅霽，彭渤，楊霞，張坤，匡曉亮，吳蓓娟，詹婷

（湖南師范大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，長(zhǎng)沙 41008）

湘江是我國重金屬污染最嚴(yán)重的河流之一。本次工作利用X射線熒光(XRF)和電感耦合等離子質(zhì)譜(ICP-MS)分析技術(shù),對(duì)湘江竹埠港沉積物進(jìn)行主量和微量元素分析。結(jié)果表明沉積物主量元素含量變化相對(duì)穩(wěn)定，富集MnO、P2O5、Fe2O3、Al2O3，虧損CaO、Na2O。微量元素含量變化較大，虧損Ba、Sc、Mn、Sr而富集其他微量元素。對(duì)主量元素和稀土元素進(jìn)行了分析，表明沉積物物源主要是由上游花崗巖風(fēng)化所提供。對(duì)沉積物進(jìn)行因子分析和相關(guān)性分析，表明沉積物源主要以陸源碎屑為主，并有磷灰石和軟錳礦等自生副礦物，Ni、Pb、Cu可能來自人為污染源。地累積指數(shù)表明Ba為清潔無污染，重金屬V、Cr、Co、Ni、Th、U為輕度污染，重金屬Cu、Pb、Zn為偏中度污染，Mn為中度污染，Sc為偏重度污染。其中重金屬Cr、Ni、Cu、Pb、Zn、Mn、Sc污染應(yīng)引起關(guān)注。

元素地球化學(xué)特征；物源判別；重金屬污染；沉積物

人為作用背景下的河流沉積物不但忠實(shí)地記錄了源區(qū)巖石化學(xué)組成、源區(qū)巖石風(fēng)化特征及其與之相關(guān)的氣候變化特征等[1-3]，而且還刻下了流域內(nèi)各種人為作用的印記[1-6]。對(duì)于存在重金屬污染的河流沉積物，其重金屬的來源既有上游巖石風(fēng)化等表生過程帶入的自然源，又有工業(yè)排放帶入的各種人為源[5]。如何甄別沉積物中重金屬的人為源，是認(rèn)識(shí)沉積物重金屬污染機(jī)理、進(jìn)行污染評(píng)價(jià)和污染效應(yīng)分析等的關(guān)鍵[7,8]。理論上，不同來源的重金屬具有不同的礦物賦存特征。因此，分析沉積物的礦物組成，認(rèn)識(shí)重金屬的礦物賦存特征，對(duì)于判別重金屬的來源等具有重要意義。

湘江是我國重金屬污染最嚴(yán)重的河流之一[9]。近年來，研究者們主要利用X光衍射[10]和續(xù)級(jí)分離法[11]等分析了該河流沉積物的礦物組成。但對(duì)沉積物中重金屬的賦存特征尚缺乏系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。本文試圖在前人研究的基礎(chǔ)上，利用河流下游沉積物的元素地球化學(xué)分析結(jié)果，探討沉積物的礦物組成及其對(duì)重金屬賦存的控制，進(jìn)而對(duì)沉積物重金屬污染源進(jìn)行地球化學(xué)判析。

1 自然地理概況

湘江在地質(zhì)構(gòu)造上,發(fā)源于華南板塊的南嶺構(gòu)造帶,向北匯入屬于揚(yáng)子板塊的洞庭湖[5,6]。流域內(nèi)地層出露齊全,主要有前寒武系變質(zhì)砂板巖系、古生代碳酸鹽巖建造、中新生代紅色碎屑巖系、及第四系沉積物地層巖石單元（圖1a）。本次研究對(duì)株洲－湘潭段沉積物進(jìn)行了實(shí)地采樣、踏勘和地質(zhì)測(cè)量。根據(jù)野外資料，結(jié)合衛(wèi)星圖片解譯，以湖南省1∶50萬的區(qū)域地質(zhì)圖（湖南省地質(zhì)局，1977）為底圖，繪制株洲－湘潭段沉積物采樣點(diǎn)地質(zhì)圖（圖1b）。湘潭段較株洲段地層簡(jiǎn)單，湘潭主要廣泛覆蓋第四系和白堊系地層，株洲出露二疊紀(jì)、泥盆紀(jì)、白堊紀(jì)及第四紀(jì)地層。

湘江流域地處亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)。降水充沛且集中，年降水量為1200～1700mm，其中4～6月的降水占年降水量的60%～70%[12]，年均積溫為5000～9000℃[13]。地表巖石風(fēng)化作用發(fā)育,淋溶強(qiáng)烈[14]流域呈U形谷地，地勢(shì)南東高、北東低,整體向北傾注。流域上游分布著密集的有色金屬礦床[9,15],采礦等人為地表作用活動(dòng)頻繁。在株洲－湘潭段分布著較多機(jī)械工廠、電工廠和化工廠（圖1b）。

2 樣品和分析方法

本次工作選擇對(duì)湘江下游湘潭竹埠港河床沉積物進(jìn)行采樣。為取得不同巖性的沉積物樣品,本次工作用內(nèi)直徑為65mm的有機(jī)玻璃管進(jìn)行沉積柱分層取樣。野外在竹埠港等地依次采得ZB6等沉積柱樣

品，其中ZB6共有8個(gè)樣品。帶回室內(nèi)的樣品風(fēng)干后再在40℃條件下烘干、搗碎、剔除動(dòng)植物殘肢和礫石碎塊，過60目篩。再稱取5.0 g樣品研磨，過200目篩（＜75 um）得到粉末樣品。沉積物元素地球化學(xué)分析在中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所同位素地球化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。其中主元素在PW 2404型X射線熒光分析儀(XRF)上進(jìn)行，測(cè)得8個(gè)樣品數(shù)據(jù)。微量元素分析在Perkin-Elmer Elan 6000型等離子質(zhì)譜儀(ICP-MS)上進(jìn)行，測(cè)得7個(gè)樣品數(shù)據(jù)。樣品分析前的化學(xué)處理、儀器工作條件、分析精度、誤差、標(biāo)準(zhǔn)樣品等參見有關(guān)文獻(xiàn)[5]。

3 結(jié)果

圖1 湘江流域地質(zhì)簡(jiǎn)圖(a)(彭渤,2011)及沉積柱采樣點(diǎn)、工廠分布地質(zhì)圖(b)Fig.1 Geo logica lmap o f the Xiang jiang watershed(a fter PENG eta l.,2011)(a) and loca tion o f sed im en t co res fo r sam p ling(b)

表1 湘江竹埠港河床沉積物主量元素含量(w t.%)分析結(jié)果Table 1 Concen tra tion o f the m a jo r e lem en ts（w t.%）from the Zhubugang o f Xiang jinag Rive r

竹埠港河床沉積物樣品分析結(jié)果見表1、表2。主量元素含量變化都相對(duì)穩(wěn)定，除了MnO的CV為0.5之外其它主量元素都小于0.3，可能與當(dāng)?shù)馗缓i礦物有關(guān)。與上地殼（UCC）和長(zhǎng)江沉積物（YZ）相比，竹埠港（ZB）沉積物主量元素SiO2、MnO、P2O5、Fe2O3、A l2O3、L.O.I富集；都有MgO、CaO、Na2O、K2O的虧損。L.O.I、Fe2O3有明顯的富集，MgO、CaO、Na2O有

明顯的虧損（圖2a）。SiO2與Fe2O3、Al2O3、MgO、CaO、K2O、MnO、L.O.I都有明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系（表3），表明沉積物有明顯的粒度效應(yīng)。在A-CN-K圖（圖3）中發(fā)現(xiàn)研究區(qū)竹埠港沉積物投影點(diǎn)較為集中，竹埠港沉積物投影點(diǎn)表現(xiàn)出沿A-K線向K端分布的趨勢(shì)，表明沉積物中鉀長(zhǎng)石已初步風(fēng)化，有脫鉀富鋁的趨勢(shì)。此外，與中國土壤、上地殼、花崗巖、湖南砂巖等參考地質(zhì)體相比沉積物中有去Ca、Na、K，而富Fe、Mg的化學(xué)特征（圖3中A-CNK-M圖）。

在沉積柱重金屬元素和高場(chǎng)強(qiáng)元素含量中，除了Sc、V、Co、Cs、Ga、Rb、Sr之外其他微量元素的CV皆大于0.2，反映沉積柱微量元素含量變化比較大。微量元素相比湘江沉積物（XJR）表現(xiàn)為Ni、Th、U、Zr、Hf、Ta、∑REE為富集，相比上地殼表現(xiàn)為Mn、Sr虧損，Ni、Cu、Zn、Pb、Th、U、Cs、Ge、Rb、Y、Zr、Hf、Nb、Ta、∑REE為富集，相比長(zhǎng)江沉積物（YZ）則表現(xiàn)為除了Ba、Sr、Nb外其他微量元素都富集（圖2b）。

表2 湘江竹埠港河床沉積物微量元素(×10-6)分析結(jié)果Table 2 Concentration o f trace e lements(10-6)o f sediments from the Zhubugang o f Xiang jinag River

4 討論

4.1 主量元素揭示的沉積物物源

圖2 竹埠港沉積柱與上地殼元素比值圖Fig.2 Ra tio fo r e lem en ts o f sed im en ts from Zhubugang to upper cru st

由源巖經(jīng)風(fēng)化、侵蝕、搬運(yùn)、沉積等表生過程發(fā)育而來的河床沉積物，伴隨著活潑元素例如K、Na、

Ca的淋失和較穩(wěn)定的元素例如Fe、A l的富集。在這些風(fēng)化產(chǎn)物中主量元素A l2O3對(duì)這一風(fēng)化過程敏感，它的摩爾分?jǐn)?shù)會(huì)隨著風(fēng)化強(qiáng)度的變化而變化[16]。據(jù)此，目前常用化學(xué)蝕變指數(shù)—CIA（chem ical index of alteration）來判斷沉積物源區(qū)巖石風(fēng)化程度[17,18]。其公式如下：

CIA=(A l2O3)/[(Al2O3)+(CaO*)+(Na2O)+(K2O)]×100

圖3 沉積物A-CN-K與A-CNK-FM的三角圖Fig.3 Ternary p loto f A-CN-K and A-CNK-FM for the sediment sam p les

其中CaO*為硅酸鹽礦物的CaO成分。依據(jù)文獻(xiàn)[19]的方法修正，當(dāng)CaO≤Na2O時(shí)，CaO*即為CaO的含量，當(dāng)CaO＞Na2O時(shí)，CaO*用Na2O的含量代替。

已有研究認(rèn)為氣候是控制沉積物的化學(xué)風(fēng)化程度主要外在因素[20,21]，不同的氣候類型對(duì)應(yīng)著不同的CIA值。比如：CIA值介于50～65，反映寒冷、干燥氣候條件下的初等化學(xué)風(fēng)化程度；65～85，反映溫暖、濕潤(rùn)氣候條件下的中等化學(xué)風(fēng)化程度；85～100，反映炎熱、潮濕氣候條件下的強(qiáng)烈化學(xué)風(fēng)化程度[16]。湘江流域內(nèi)各種巖石地層出露齊全，經(jīng)地表過程而形成了現(xiàn)代的河流沉積物。因此可用CIA（化學(xué)風(fēng)化指數(shù)）來判斷源區(qū)巖石風(fēng)化程度。計(jì)算結(jié)果顯示ZB的CIA的值分別是80.45，反映研究區(qū)域是溫暖、濕潤(rùn)氣候條件下的中等化學(xué)風(fēng)化程度。與當(dāng)?shù)氐臍夂蛳辔呛?，與白云母、伊利石、蒙脫石等礦物的CIA值十分接近。A-CN-K(即A l2O3-CaO*+Na2O-K2O)三角模型圖，并與CIA值相結(jié)合得到如圖3所示圖解，能夠有效地指示沉積物礦物化學(xué)風(fēng)化過程中主成分和礦物改變趨勢(shì)。

在主量元素中竹埠港沉積物L(fēng)og SiO2/A l2O3的值介于0.3～1.0，Log Fe2O3/K2O的值介于0～0.75，投影點(diǎn)主要分布在石質(zhì)砂屑砂巖、雜砂巖及頁巖區(qū)域內(nèi)（圖4）。這些原巖是典型的花崗巖風(fēng)化而形成的?？梢酝茢嘀癫焊鄣某练e物物源比較簡(jiǎn)單，是由上游的花崗巖風(fēng)化而形成的。

4.2 稀土元素元素揭示的沉積物物源

稀土元素在地表過程中地球化學(xué)性質(zhì)十分穩(wěn)定，源巖風(fēng)化后，稀土元素不易淋失，隨碎屑沉積物一起搬運(yùn)，能在很大程度上還原源區(qū)源巖，故成為一種重要的沉積物示蹤元素[22,23]。

利用沉積物中稀土元素或元素比值的變化規(guī)律既可有效地揭示沉積物的物源特征、沉積環(huán)境，亦可指示沉積物礦物組成特征。稀土元素La/Yb與∑REE圖解（圖5）中，竹埠港沉積物樣品投影點(diǎn)都落在花崗巖區(qū)，暗示著沉積物可能主要是由上游花崗巖風(fēng)化搬運(yùn)沉積而形成的。

竹埠港沉積物樣品分析結(jié)果（表1）表明稀土元素總量∑REE，ZB6在479.33×10-6～236.37×10-6之間，平均為293.04×10-6，明顯高于湘江沉積物平均值208.46×10-6，上地殼146.37×10-6，長(zhǎng)江沉積物175.02× 10-6。采用Herrmann(1971)提出的22個(gè)球粒隕石平均值[24,25]對(duì)竹埠港沉積物樣品進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，其稀土元素配分模式表現(xiàn)出與GR花崗巖高度擬合平行，暗示著稀土主要是上游花崗巖風(fēng)化而沉積下來的，與圖5得到的結(jié)論吻合。在圖6稀土元素配分模式

中表現(xiàn)為輕稀土元素富集、重稀土元素虧損;La-Eu段輕稀土元素配分曲線斜率較大，明顯“右傾”，說明輕稀土元素分餾程度較高，而Gd-Lu段重稀土元素配分曲線較平坦、斜率較小，說明重稀土元素分餾程度較低，Eu明顯負(fù)異常。

圖4 Log Fe2O3/K2O－Log SiO2/A l2O3圖Fig.4 Ploto f the sediments in Log Fe2O3/K2O－Log SiO2/Al2O3diagram

圖5 La/Yb－∑REE圖Fig.5 Ploto f the sediments in La/Yb－∑REE diagram

圖6 竹埠港沉積物稀土元素配分模式Fig.6 REE patterns o f the Sedim ents from Zhubugang River

4.3 重金屬賦存特征分析

在前人對(duì)湘江沉積物礦物組成研究基礎(chǔ)上[10,11]，筆者利用因子分析法對(duì)沉積物元素進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)，結(jié)合竹埠港元素pearson相關(guān)性分析（表3），從地球化學(xué)的角度結(jié)合探究沉積物礦物組成及元素賦存狀態(tài)，通過對(duì)全巖元素進(jìn)行因子分析，發(fā)現(xiàn)各元素之間的相關(guān)性明顯小于顯著性水平0.005，KMO及Bartlett檢驗(yàn)值分別為0.685、3245，故此元素?cái)?shù)據(jù)適合做因子分析。前6個(gè)主成分方差累計(jì)貢獻(xiàn)率已經(jīng)達(dá)到91.207%，（特征值＞8.5），所以全部信息可由6個(gè)主成分控制，即前6個(gè)主成分能發(fā)映全部數(shù)據(jù)的大部分信息。

第一主成分解釋總方差為50.082%，其中Al2O3、Fe2O3、K2O、LOI、MgO、Sc、V、Cr、Co、Ga、Ge、Rb、Sr、Cs有較高的正載荷，SiO2、Zr、Hf、有較高的負(fù)載荷如圖7a。其中A l2O3代表著粘土礦物，K2O代表著鉀長(zhǎng)石，F(xiàn)e2O3代表著褐鐵礦與磁鐵礦。根據(jù)相關(guān)性分析A l2O3與LOI有非常好的相關(guān)性為0.96，暗示著有機(jī)質(zhì)和粘土礦物有相互依存的關(guān)系，K2O、A l2O3、LOI之間有較好的相關(guān)性，故主成分象征著細(xì)粒礦物。微量元素Sc、V、Cs、Co、Ga、Rb、Sr與K2O、A l2O3、LOI之間有較好的相關(guān)性，暗示著這些微量元素可能賦存在粘土礦物中。A l2O3、Fe2O3與M gO之間有很好的相關(guān)性，可能暗示著云母，橄欖石、輝石、角閃石等重礦物，隨著礦物的粒徑變細(xì)而含量增多。SiO2、Zr、Hf分別代表著石英和鋯石，象征著粗粒徑礦物，與細(xì)粒徑礦物有負(fù)相關(guān)關(guān)系。那么第一主成分可以代表成熟度較高的原巖風(fēng)化沉積物。

第二主成分解釋總方差為19.505%，其中在SiO2、TiO2、Y、Zr、Nb、Hf、Ta、Th、U、∑REE有較高的正載荷，Al2O3、K2O、MgO、LOI有較高的負(fù)載荷如圖7a。SiO2暗示著石英，TiO2暗示著金紅石，Zr、Hf暗示著鋯石，∑REE與重金屬Th、U有很強(qiáng)的相關(guān)性，暗示著它們有共生的關(guān)系。Nb、Ta暗示著鈮鉭礦。第二主成分主要為高場(chǎng)強(qiáng)元素、稀土元素、重金屬Th、U和SiO2、TiO2組合,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,不易受變質(zhì)、蝕變等影響，那么主成分元素可代表原巖風(fēng)化的碎屑物來源。A l2O3、K2O、MgO、LOI代表粘土等成熟度較高

細(xì)粒徑礦物，故與碎屑物有很強(qiáng)的負(fù)相關(guān)關(guān)系。

第三主成分解釋總方差為6.731%，其中CaO、Fe2O3、MgO、MnO、P2O5、V、Co、Zn、Sr上有較高的正載荷如圖7(b)。P2O5與MnO之間有很好的相關(guān)性，P2O5可能暗示著副磷灰石，F(xiàn)e2O3與MnO弱相關(guān)，暗示著不僅存在一部分鐵錳氧化物，還有一部分軟錳礦[6]。Fe2O3與MgO有很好的相關(guān)性，可能暗示著云母，橄欖石、輝石、角閃石等重礦物。CaO與其它元素相關(guān)性較弱，結(jié)合湘江流域多石灰?guī)r地質(zhì)，CaO應(yīng)該代表著石灰?guī)r。微量元素V、Co、Zn、Sr與MnO、P2O5有很好的相關(guān)性，暗示著這幾種微量元素可能賦存在磷灰石、鐵錳氧化物和軟錳礦中。也可以代表陸源碎屑物質(zhì)，和自生礦物來源。

第四主成分解釋總方差為5.987%，其中Cr、Cu、Zn、Ba、Pb有較高的載荷如圖7(b)。而且與主量元素的相關(guān)性都較弱，暗示它們不是賦存在礦物晶格中，那么可以推斷為主要是人為帶來的污染源，而不是表生作用所帶來的污染源。并且Cu與Zn；Ba與Pb之間有很好的相關(guān)性，暗示著Cu與Zn；Ba與Pb具有同源性，Cr與別的元素相關(guān)都不太好，并且不能獨(dú)立成礦，故暗示也主要是人為作用帶來污染源。

第五主成分解釋總方差為4.902%，其中Na2O有較高的正載荷，TiO2有較高的負(fù)載荷如圖7(c)。Na2O與TiO2、與其他元素相關(guān)性都不太好暗示它們?yōu)楠?dú)立成礦，Na2O暗示著鈉長(zhǎng)石，TiO2暗示著金紅石。而且它們有很強(qiáng)的負(fù)相關(guān)關(guān)系。

第六主成分解釋總方差為3.854%，其中Ni、Cu有較高的載荷如圖7(c)。Ni和各主量元素的相關(guān)性都很弱，暗示著人為污染，Cu與Fe2O3、M gO、MnO、A l2O3、LOI都有弱相關(guān)關(guān)系，暗示著Cu的物源比較復(fù)雜。

4.4 地累積指數(shù)評(píng)價(jià)與活性分析

目前對(duì)于沉積物、土壤等重要環(huán)境介質(zhì)的重金屬污染評(píng)價(jià)常用地累積指數(shù)法。地累積指數(shù)法（Index of geoaeeumulation）是一種定量評(píng)價(jià)水環(huán)境條件下沉積物重金屬污染程度的方法。該評(píng)價(jià)法為德國海德堡大學(xué)沉積物研究所科學(xué)家Mu11er等于1969年首次提出，其計(jì)算公式如下所示:

Igeo=Log2[Ci/K×(Bi)]

式中，Igeo值為地累積指數(shù)，Ci是實(shí)測(cè)元素i在沉積物中的含量；Bi為被評(píng)價(jià)元素的環(huán)境背景值（一般為普通頁巖的豐度）；考慮到不同地域成巖作用的差異導(dǎo)致的環(huán)境背景值的變動(dòng)，一般將系數(shù)K取值為1.5。根據(jù)地累積指數(shù)對(duì)沉積物重金屬污染的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[26,27]，一般地將污染程度劃分為七等級(jí)（表4）。

研究區(qū)各沉積柱地累積指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果如箱型圖8所示，可見：在ZB中Ba（Igeo＜0）,為清潔無污染，重金屬V、Cr、Co、Ni、Th、U為輕度污染（0＜Igeo≦1），重金屬Cu、Pb、Zn為偏中度污染（1＜Igeo≦2），Mn為中度污染（1＜Igeo≦2），Sc為偏重度污染。

圖7 主成分旋轉(zhuǎn)后因子載荷圖Fig.7 Principa l com ponent factor loading diagram s

重金屬的富集與活性體現(xiàn)在重金屬元素的有效

態(tài)和生物有效性，故沉積物中重金屬污染不僅與重金屬的總量有關(guān)，而且與重金屬的地球化學(xué)形態(tài)也密切相關(guān)．沉積物重金屬賦存形態(tài)可分為：弱酸溶解態(tài)、可還原態(tài)、可氧化態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)[28]。其中殘?jiān)鼞B(tài)最為穩(wěn)定，若重金屬元素賦存在礦物晶格中，暗示著重金屬污染可能會(huì)大大減弱。

輕度污染的重金屬元素中V、Co與K2O、A l2O3、LOI之間有較好的相關(guān)性，暗示著它們可能賦存在粘土礦物中，較容易被釋放出來。Cr、Ni和各主量元素的相關(guān)性都很弱，暗示著人為污染，應(yīng)引起注意。Th、U賦存在鈦鐵礦或者金紅石中，重金屬的活性會(huì)大大減弱。偏中度污染重金素元素中Cu、Pb、Zn與各主量元素相關(guān)性都比較弱，可能為人為源引起的的，應(yīng)引起注意。Mn為中度污染，可能與當(dāng)?shù)馗患缓琈n的礦物有關(guān)。Sc為偏重度污染，而且賦存在粘土礦物中，比較容易被釋放出來，值得引起關(guān)注。綜上所述，重金屬Cr、Ni、Cu、Pb、Zn、Mn、Sc污染應(yīng)引起關(guān)注。

表4 沉積物重金屬污染等級(jí)劃分Table 4 Sed im en t heavy m e ta l po llu tion hie ra rchies

圖8 湘江沉積物重金屬污染地累積指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果箱型圖解Fig.8 Box-po lto f Igeofor eva lution o f heavymeta l con tam ina tion o f sed im en ts fo rm the Xiang jiang Rive r

5 結(jié)論

（1）沉積柱主量元素含量變化都相對(duì)穩(wěn)定，而微量元素含量變化比較大，與湘江沉積物、上地殼、長(zhǎng)江沉積物相比，竹埠港（ZB）的沉積物主量元素MnO、P2O5、Fe2O3、A l2O3、LOI富集；MgO、CaO、Na2O虧損。微量元素相比上地殼只有Ba、Sc、Mn、Sr是虧損，其他元素都表現(xiàn)為富集，相比長(zhǎng)江沉積物只有Sr是虧損的，其他微量元素都表現(xiàn)為富集。

（2）Log Fe2O3/K2O vs.Log SiO2/A l2O3圖和La/ Yb.vs.∑REE圖與稀土元素配分模式表明，沉積物物源主要由上游花崗巖風(fēng)化所提供。

（3）通過數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析，沉積物源主要以陸源碎屑沉積物為主，并有磷灰石和軟錳礦等副礦物。Ni、Pb、Cu可能代表人為污染源。

（4）地累積指數(shù)表明Ba為清潔無污染，重金屬V、Cr、Co、Ni、Th、U為輕度污染，重金屬Cu、Pb、Zn為偏中度污染，Mn為中度污染，Sc為偏重度污染。其中重金屬Cr、Ni、Cu、Pb、Zn、Mn、Sc污染應(yīng)引起關(guān)注。

[1]Shao J,Yang S,Li C.Chemical indices(CIA and WIP)as proxies for integrated chemical weathering in China:Inferences from analysis of fluvial sediments[J].Sed Geol,2012，265-266:110-120.

[2]Monna F,Clauer N,Toulkeridis T,Lancelot JR.Influence of anthropogenic activity on the lead isotope signature of Thau Lake sediments(southern France):origin and temporal evolution[J].ApplGeochem,2000,15:1291-1305.

[3]李建芬,王福,商志文,斐艷東,田立柱.天津市潮間帶柱狀沉積物中重金屬的污染歷史及來源判別[J].地質(zhì)調(diào)查與研究,2010.33(1):55-62.

[4]Cullers R L.The controls on the major and trace element variation of shales,siltstones and sandstones of Pennsylvanian-Permian age,from uplifted continental block in Colorado to platform sediment in Kansas,USA[J].Geochim Cosmochim Acta,1994,58(22):4955-4972.

[5]彭渤,唐曉燕,余昌訓(xùn),等.湘江入湖河段沉積物重金屬污染及其Pb同位素地球化學(xué)示蹤[J].地質(zhì)學(xué)報(bào),2011,85 (2):282-299.

[6]鮑志誠,彭渤,徐婧?jiǎn)?等.湘江入湖河段沉積物主量元素組成對(duì)重金屬污染指示[J].地球化學(xué),2012,41(6): 545-558.

[7]鄧必榮,毛大發(fā),江俊杰,等.南昌市及周邊地區(qū)Hg、Cd等重金屬異常分析[J].地質(zhì)調(diào)查與研究,2007,30(4): 278-283.

[8]全美杰,彭渤,鮑志誠,等.湘江下游入湖河段河床沉積物人為源重金屬比例的估算[J].東華理工大學(xué)(自然科學(xué)報(bào)),2013,36(2):152-160.

[9]童霆.河口三角洲元素含量與礦產(chǎn)資源:以湘資沅澧為例[J].第四系研究,2005.,25(3):298-305.

[10]何夢(mèng)穎,鄭洪波,黃湘通,等.長(zhǎng)江流域沉積物黏土礦物組合特征及物源指示意義[J].沉積學(xué)報(bào),2011,29(3): 544-551.

[11]王中波,楊守業(yè),李萍,等.長(zhǎng)江水系沉積物碎屑礦物組成及其示蹤意義[J].沉積學(xué)報(bào),2006,24(4):570-578.

[12]曾北危.湘江沉積物污染初步評(píng)價(jià)[J].環(huán)境化學(xué),1982.1 (5):62-68.

[13]Qian Y,Zheng M H,Gao L,et al.Heavymetal contamination and its environmental risk assessment in surface sediments from Lake Dongting,People.s Republic of China[J]. Environmental Contamination and Toxicology,2005.75: 204-210.

[14]郭朝暉,肖細(xì)元,陳同斌,等.湘江下游農(nóng)田土壤和蔬菜的重金屬污染[J].地理學(xué)報(bào),2008.63(1):3-11.

[15]劉漢元,李遠(yuǎn)鄂.湘江流域若干重金屬元素在巖石、殘坡積物及水中的背景值研究.環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),1984，4(1): 17-32.

[16]Nesbitt H W,Young GM.Prediction of some weathering trends of plutonic and volcanic rocks based on thermodynamic and kinetic considerations[J].Geochimica et Cosmochimica Acta,1984,48:1523-1534.

[17]Nesbitt H W,Young G M.Early Proteozoic climates and platemotions inferred from major element chemistry of lautites[J].Nature,1982,299(2):715-717.

[18]Martin R,Jerome V,Stephane B.Controls in weathering and provenance in the Amazonian foreland basin:Insights from major and trace elementgeochemistry of Neogene Amazonian sediments[J].Chem Geol,2006,226(1):31-65.

[19]李徐生,韓志勇,楊守業(yè),等.鎮(zhèn)江下蜀土剖面的化學(xué)風(fēng)化強(qiáng)度與元素遷移特征[J].地理學(xué)報(bào),2007,61(11):1174-1184.

[20]王自強(qiáng)，尹崇玉，高林志，等.宜昌三斗坪地區(qū)南華系化學(xué)蝕變指數(shù)特征及南華系劃分、對(duì)比的討論[J].地質(zhì)論評(píng),2006，52(5):577-585.

[21]劉兵，徐備，孟祥英，等.塔里木板塊新元古代地層化學(xué)蝕變指數(shù)及其意義[J].巖石學(xué)報(bào),2007,23（7）:1664-1670.

[22]藍(lán)先洪，王紅霞，張志珣，等.南黃海表層沉積物稀土元素分布與物源關(guān)系[J].中國稀土學(xué)報(bào),2006,24(6): 745-749.

[23]史基安，郭雪蓮，王琪，等.青海湖QH1孔晚全新世沉積物稀土元素地球化學(xué)與氣候環(huán)境關(guān)系探討[J].湖泊科學(xué), 2003,15(1):28-34.

[24]李杰，楊立新，李世勇，等.蘇丹哈佳吉金礦床稀土元素地球化學(xué)特征[J].地質(zhì)調(diào)查與研究，2011，34(3):215-219.

[25]陸松年，李惠民，李懷坤,等.膠南新元古代花崗片麻巖中淡色脈體的鋯石年代學(xué)和稀土元素研究[J].地質(zhì)調(diào)查與研究，2011，34(3):215-219.

[26]MullerG.Index of Geoaceumulation in Sediments of the Rhine River[J].Geojournal,1969,2:108-118.

[27]ForstnerU.Contaminated sediments:Leetures on environmental aspects of particle-associated Ehemicals in aquatic systems.Leeture Notes in Earth Sciences(Vol.21)[M].Berlin: Sp ringer-Verlag,1989107-109.

[28]秦延文，張雷，鄭丙輝，等.太湖沉積物重金屬元素賦存形態(tài)分析及污染特征[J].環(huán)境科學(xué),2012,33(12):4291-4299.

Geochem icalCharacteristicsof Elements in the Sediments of Zhubugang Xiangjiang River

WU Ya-Ji，PENG Bo，YANG Xia，ZANG Kun，KUANG Xiao-Liang，WU Bei-Juan，ZHAN Ting
(CollegeofResourcesand EnvironmentScience,Hunan NormalUniversity,Changsha410081,China)

The Xiangjiang River is one of themost serious heavy metal pollution river in China.Concentration of majorelements and tractelements in sediments from the Zhubugang Xiangjiang River in Hunan Province(China) were analyzed using the XRF and ICP-MS techniques.Results show that concentration ofmajor elements in the sedimentsare relatively less variable,i.e.the chem ical composition of the sediments is characterized by significant depletion of CaO、Na2O,and by relative enrichmentof MnO、P2O5、Fe2O3、A l2O3、LOI.Concentration of trace elements in the sediments arew idely variable,i.e.the chem ical composition of the sediments is characterized by depletion of Ba,Sc,Mn,Sr and by enrichmentof other rare elements.Major elements and REEwere analyzed and the results show that the resourceof the sediments areupstream weathering granite.By factoranalysis,and correlation analysismethod,the elements of sediments were analyzed and the results show that the source of sediments aremainly terrigenous detritalm inerals,and authigenic accessorym ineral like phosphorite and pyrolusite are included,and Ni、Pb、Cumay from the anthropogenic process.The Geo-accumulation Index indicate thatBa isno contam ination;relatively the study area has been slightly contam inated by heavymetal V、Cr、Co、Ni、Th、U w ith the degree of uncontam inated tomoderately;elements Cu、Pb、Zn、Mn has themoderately contam ination degree;besides,it has been moderately to heavily contam inated by Sc.So the heavy mental Cr、Ni、Cu、Pb、Zn、Mn、Sc polution should be payedmoreattention to.

geochem ical characteristicsof element;provenance discrim ination;heavymental contam ination;sediment

P595

：A

：1672－4135（2014）04－0274-09

2014-07-01

國家自然科學(xué)基金(41073095)；湖南省教育廳重點(diǎn)項(xiàng)目(07A039)；2014年湖南省研究生科研創(chuàng)新項(xiàng)目（CX2014B225）

吳雅霽(1988-)，男，碩士，從事環(huán)境地球化學(xué)研究，E-mail:296717088@qq.com；通訊作者:彭渤（1965-），男，教授，博士生導(dǎo)師，從事礦床地質(zhì)及環(huán)境地球化學(xué)教學(xué)和科研工作。