研究背景

随着高新技术的发展，稀土元素对环境的污染逐渐引起社会的关注，尤其是对水环境的污染。丰乐河作为新安江流域的上游支流，对长江三角洲下游具有决定性的影响。本文对研究两个时期丰乐河林区、工农区地表水中稀土元素的时空分布、来源及形态进行了研究，该研究可以为地方政府管理提供了科学依据，并为稀土来源识别提供了新方法以及为全球数据库提供了数据。

图1 丰乐河采样点分布

研究结果和讨论

稀土元素含量的时空分布分析结果显示（图1），两个时期工业区的SREEs和REEs含量均高于其他地区，除Er、Lu外，枯水期的SREEs和REEs含量均高于平水期。REE分布模式分析结果显示，枯水期各采样点的REEs_N趋势明显且相似，枯水期稀土元素表现为轻稀土富集（高Pr_N），平水期表现为重稀土富集。

图2 SREEs和REEs在枯水期和平水期的分布

稀土元素来源目前主要基于元素含量采用数理统计模型进行分析，而本研究结合稀土元素异常值（Pr和Eu）、人为稀土元素（Pr_anth和Eu_anth）和传统示踪指标（NO₃^-/Cl^-）对稀土元素的来源进行分析，创新性的针对新安江流域提出了稀土元素新型示踪方法。Pr和Eu异常值分析结果显示（图3），枯水期所有采样点Pr均显示为正异常，平水期则只有少部分采样点Pr显示为正异常，工业区少数采样点Eu显示为负异常，平水期大部分采样点Eu显示为负异常。Pr_anth、Eu_anth与NO₃^-/Cl^-的相关性结果发现NO₃^-/Cl^-与Eu_anth呈显著负相关，表明Eu_anth鉴定的来源可能与NO₃^-/Cl^-相反。

图3 Pr_anth、Eu_anth与NO₃^-/Cl^-在枯水期((a),(c),(e))和平水期((b),(d),(f))的分布

稀土元素在水中的形态主要受到氧化还原条件、温度和阴阳离子的影响，不同形态的稀土元素对环境产生的影响不同，本研究利用冗余分析和水文地球化学模拟等方法对水中稀土元素的形态进行分析来探讨稀土元素在环境因子的影响下所发现的迁移转化机制。冗余分析结果显示（图4），SO₄^2-和NO₃^-分别在枯水期和平水期对稀土元素的影响最为显著。相关分析结果表明，研究区稀土元素来源主要为玻璃、陶瓷、稀土材料和高新技术产业。水文地球化学模拟结果表明，在枯水期，REESO₄⁺在人类活动频率高的点位中占有较高的比例，表明REESO₄⁺可以作为评价人类活动影响程度的重要指标。

图4 枯水期(a)和平水期(b)REEs、阴阳离子和理化指标间的冗余分析

未来开展方向

本研究结果发现稀土元素可作为地表水污染源追踪的重要指标，未来我们将通过对整个盆地沉积物、土壤和生物中稀土元素分布和形态的研究，探讨稀土元素的迁移转化机制。

论文信息

该研究成果发表于地质学领域科技期刊《Marine Pollution Bulletin》上，论文第一作者为全讯600cc大白菜教师何苗。

论文网址

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0025326X24010804?via%3Dihub=