福州河道表層沉積物磁學(xué)特征及其環(huán)境意義

李金嬋，陳秀玲，方 紅，張雪瓊，楊紅玉

（1.福建師范大學(xué) 地理研究所，福州350007；2.福建省濕潤亞熱帶山地生態(tài)省部共建國家重點(diǎn)實(shí)驗室培育基地，福建師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院，福州350007）

福州河道表層沉積物磁學(xué)特征及其環(huán)境意義

李金嬋1，2，陳秀玲1，2，方 紅1，2，張雪瓊2，楊紅玉1，2

（1.福建師范大學(xué) 地理研究所，福州350007；2.福建省濕潤亞熱帶山地生態(tài)省部共建國家重點(diǎn)實(shí)驗室培育基地，福建師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院，福州350007）

利用沉積物的磁學(xué)特征提取環(huán)境信息，進(jìn)行污染評價是環(huán)境磁學(xué)的研究領(lǐng)域之一，本文對福州河道表層沉積物50個樣品進(jìn)行環(huán)境磁學(xué)和重金屬元素分析，探討福州河道沉積物磁學(xué)特征及其環(huán)境意義。結(jié)果表明：福州河道表層沉積物以亞鐵磁性礦物為主，也含有一定的反鐵磁性礦物，磁性礦物顆粒較粗，以多疇和假單疇顆粒為主；重金屬與磁學(xué)參數(shù)相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)污染輕的沉積物重金屬與χ、SIRM相關(guān)性較差，與χARM、χARM/χ、SIRM/χ相關(guān)性較好，污染重的沉積物重金屬與χ、SIRM相關(guān)性較好，與χARM、χARM/χ、SIRM/χ相關(guān)性較差，表明沉積物在清潔狀態(tài)下重金屬易于與細(xì)顆粒磁性礦物共存，在重金屬含量達(dá)到一定閾值時與磁化率相關(guān)性較好，與磁疇參數(shù)相關(guān)性則出現(xiàn)紊亂。因而，磁化率能夠明確指示接近中度以及中度以上的重金屬污染狀況，而對污染相對較輕的污染狀況指示不靈敏。

河道沉積物；環(huán)境磁學(xué)；重金屬；閩江；福州市

福州市是福建省的省會，也是海峽西岸經(jīng)濟(jì)區(qū)的政治、經(jīng)濟(jì)、文化中心，位于閩江的下游，市區(qū)內(nèi)河道縱橫交錯，內(nèi)河總長99.3 km，主要有晉安河、白馬河、光明港等（張美絢等，2003）。這些內(nèi)河貫穿福州主要的居民區(qū)、商業(yè)區(qū)，與閩江河道相連，承擔(dān)著主要的排澇、排污功能。市區(qū)內(nèi)商業(yè)、交通等活動帶來的廢塵，廢渣等污染物可以通過徑流進(jìn)入沉積物，造成沉積物污染的累積。然而沉積物既是水體污染物的歸屬地，一定條件下又可能二次污染水體，因而有效監(jiān)測分析沉積物污染對治理水體污染有著重要的科學(xué)意義（Hakanson，1992；Dauvalter，2001）。目前常規(guī)的沉積物監(jiān)測方法主要是有機(jī)物、重金屬等化學(xué)方法，具有周期長、價格昂貴的缺陷（聶海峰，2012；尚林源，2012）。近年來環(huán)境磁學(xué)以其簡便、經(jīng)濟(jì)、非破壞性的優(yōu)點(diǎn)，而被應(yīng)用于提取環(huán)境信息和污染評價（張衛(wèi)國，2000；張春霞等，2005；王博等，2010，2012；郭利成等，2013）。但是由于污染物的多源性、污染物磁學(xué)響應(yīng)機(jī)制復(fù)雜等原因，造成了利用磁學(xué)方法進(jìn)行定量地評價、監(jiān)測環(huán)境污染尚存在一定欠缺。例如，重金屬元素與磁學(xué)參數(shù)的響應(yīng)關(guān)系在不同地區(qū)、不同尺度、不同污染介質(zhì)等均存在一定差異（呂達(dá)，2009；段雪梅，2009；董艷，2012；王博，2012；）。因而本研究以福州市主要內(nèi)河及其與閩江交匯處的表層沉積物為載體，通過磁學(xué)參數(shù)和重金屬元素的測定，探討福州河道表層沉積物磁學(xué)特征及其環(huán)境意義。

1 研究區(qū)概況及采樣點(diǎn)

閩江流入福州，自淮安起被南臺島分為南、北港兩支，北港貫穿市區(qū)與市區(qū)內(nèi)河相通，南港又稱烏龍江，南、北港在馬尾匯合。北港入江內(nèi)河有新西河、白馬河、洋洽河、晉安河，龍津河、光明港、浦下河、磨溪。南港入江內(nèi)河有岐頭江、白湖亭河。

本研究于2014年5月在閩江流經(jīng)福州市區(qū)之前的侯官村采集上游樣品“MJ-1～MJ-3”，在流出福州市區(qū)的馬尾船政局附近采集下游樣品“MJ-40”。在福州市區(qū)選擇10條主要內(nèi)河，在內(nèi)河匯入閩江之前的河口位置采集內(nèi)河樣品10個，新西河（XXH）、白馬河（BMH）、洋洽河（YQH）、晉安河（JAH）、龍津河（LJH）光明港（GMG）浦下河（PXH）磨溪（MX）、岐頭江（QTJ）白湖亭河（BHT），并在內(nèi)河匯入閩江的河口位置的上游和下游分別采集閩江表層沉積物樣品36個，編號為“MJ-4～MJ-39”。其中MJ-4～MJ-9為新西河附近的閩江樣品；MJ-10～MJ-13為白馬河附近的閩江樣品；MJ-14～MJ-18為洋洽河附近的閩江樣品；MJ-19～MJ-20為晉安河附近的閩江樣品；MJ-21～MJ-24為龍津河附近的閩江樣品；MJ-25～MJ-26為光明港附近的閩江樣品；MJ-27～MJ-30為浦下河附近的閩江樣品；MJ-31～MJ-35為磨溪附近的閩江樣品；MJ-36～MJ-37為岐頭江附近的閩江樣品；MJ-38～MJ-39為白湖亭河附近的閩江樣品?？偣膊杉瘶悠?0個。

圖1 采樣點(diǎn)分布圖Fig.1 Sketch map of the sampling sites

2 實(shí)驗方法

環(huán)境磁學(xué)參數(shù)測定：磁化率采用Bartington MS2 磁化率儀測定，非磁滯剩磁（ARM）、等溫剩磁（IRM）采用D-2000交變退磁儀、IM-10-30脈沖強(qiáng)磁儀和MolspinMinispin旋轉(zhuǎn)磁力儀測定。重金屬元素測定：將去除雜質(zhì)后的樣品用瑪瑙研缽磨至200目，加入HNO3-HF-HClO4電子級混合酸，用高壓消解釜消解，之后用美國熱電公司的X-SERIES2型ICP-MS質(zhì)譜儀測定重金屬元素含量，平行測試RSD％＜5％，并用國家水系沉積物標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW07309）進(jìn)行監(jiān)測，測試值與標(biāo)準(zhǔn)值偏差在10％以內(nèi)。以上所有實(shí)驗在福建師范大學(xué)濕潤亞熱帶山地生態(tài)省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗室完成。

3 實(shí)驗結(jié)果

3.1 福州河道表層沉積物磁性礦物特征

磁化率是反映樣品中磁性礦物種類、粒度和含量的參數(shù)，常被用于粗略地估計磁性礦物的含量（Thompson et al，1986；周文娟等，2006）。飽和等溫剩磁（SIRM）本研究中是指樣品在1T磁場中磁化后所保留的剩磁，主要是由亞鐵磁性礦物和不完整反鐵磁性礦物貢獻(xiàn)（Tompson et al，1986； 符 超 峰 等，2008）。福州河道表層沉積物χ和SIRM整體偏低（見表 1），χ在 25.61×10-8～271.06×10-8m3·kg-1，平 均 值 91.86×10-8m3·kg-1，SIRM 在131.17×10-5～1917.82×10-5Am2·kg-1， 平均 值 847.30×10-5Am2·kg-1； 閩 江 沉 積物 χ在 25.61×10-8～253.63×10-8m3·kg-1，平 均 值 8458×10-8m3·kg-1，SIRM 在131.71×10-5～1699.99×10-5Am2·kg-1； 內(nèi) 河 沉積 物 χ在 44.2×10-8～271.06×10-8m3·kg-1，平 均 值 121.00×10-8m3·kg-1，SIRM 在264.47×10-5～1917.82×10-5Am2·kg-1， 平 均 值1078.34×10-5Am2·kg-1，內(nèi)河沉積物的χ和SIRM明顯高于閩江沉積物。χ和SIRM在空變化上相似，SIRM與χ相關(guān)系數(shù)R=0.81，說明大部分樣品中亞鐵磁性礦物占主導(dǎo)，但部分樣品也含有一定的反鐵磁性礦物。F-300 mT％是樣品在300 mT磁場下所獲得剩磁占飽和等溫剩磁的百分比，可用于指示亞鐵磁性礦物的相對含量（盧升高，2003；王濤等，2014）。剩磁矯頑力Bcr指示樣品SIRM降低到零所需反向磁場的強(qiáng)度，亞鐵磁性礦物Bcr較低，磁鐵礦的Bcr一般低于50 mT（盧升高，2003）。福州河道表層沉積物F-300 mT％在90.46％～99.20％，平均值95.69％。剩磁矯頑力Bcr在23.61 mT～45.74 mT，平均值37.35 mT，說明樣品以亞鐵磁性礦物占主導(dǎo)。

表1 福州河道表層沉積物磁性參數(shù)統(tǒng)計Table 1 Summary of magnetic parameters of river sediment in Fuzhou

頻率磁化率χfd％反映了樣品中超順磁顆粒（SP）的存在和相對含量（盧升高，2003），χfd％＜2％表明樣品中幾乎不含SP顆粒，χfd％＜5％表明樣品中SP顆粒不占主導(dǎo)地位（Xie et al，2001；王博等，2011）。福州河道表層沉積物χfd％在0.00％～3.55％，反映了樣品中幾乎不含SP顆粒。非磁滯剩磁磁化率χARM通常與單疇（SD）亞鐵磁性礦物的含量呈正相關(guān)（Dearinget al，1997；王濤等，2014）。χARM/χ和SIRM/χ可指示亞鐵磁性礦物晶粒的大小，對于大于SP的顆粒而言，顆粒越細(xì)比值越大（Evanset al，2003；王博等，2012）。福州河道表層沉積物χARM在25.68×10-8～345.70×10-8m3·kg-1，χARM/χ在0.16～3.88，說明樣品中SD顆粒含量較少。SIRM/χ可以用來估算樣品中幾個μm磁性礦物的晶粒粒度（Tompson，1986），福州內(nèi)河沉積物SIRM/χ平均值為9.89×103A·m-1，根據(jù)Thompson的研究可認(rèn)為樣品磁性礦物顆粒度為5 μm。χfd％和χARM/SIRM散點(diǎn)圖可以半定量化地指示磁性礦物顆粒大小（Dearing et al，1997）。如圖2（a）所示，福州河道表層沉積樣品大多位于MD和PSD區(qū)域內(nèi)，少部分樣品位于SSD區(qū)域內(nèi)，而King圖（見圖2（b））分析則表明（King et al，1982），沉積物磁性礦物顆粒大多集中在＞1.0 μm區(qū)域，因而福州河道表層沉積物磁性礦物顆粒整體比較粗，以MD和PSD顆粒為主，部分樣品也含有一定量的SSD顆粒。

圖2 福州河道表層沉積物樣品散點(diǎn)圖（a）χARM/SIRM與χfd％的散點(diǎn)圖；（b）為King 圖Fig.2 Scatter plot of river sediment in Fuzhou

3.2 福州河道表層沉積物磁學(xué)參數(shù)空間分布

根據(jù)磁性參數(shù)的特征差異，本文將福州河道分為四個河段：Ⅰ河段為MJ-1～MJ-9，有新西河匯入閩江；Ⅱ河段為MJ-10～MJ-20，有白馬河、洋洽河、晉安河匯入閩江；Ⅲ段為MJ-21～MJ-35，有港頭河、光明港、浦下河、磨溪匯入閩江。Ⅳ河段為MJ-36～MJ-40，有岐頭江和白湖亭河匯入閩江。

圖3顯示了福州河道表層沉積物的磁學(xué)參數(shù)空間分布，由圖3可以看出χ和SIRM在空間分布上較為一致：Ⅰ河段的χ和SIRM整體相對較低，但MJ-1、MJ-3的χ和SIRM相對較高；Ⅱ河段χ和SIRM相對較高，波動較大，白馬河、洋洽河、晉安河的磁化率明顯高于其附近閩江樣品；Ⅲ河段χ和SIRM相對較低，光明港和晉安河附近的MJ-29樣品磁化率較高；Ⅳ河段，岐頭江及其附近MJ-36、MJ-37的χ和SIRM較高，白湖亭河和MJ-38、MJ-39的χ和SIRM則較低?？偟膩碚f，Ⅱ和Ⅲ河段的χ和SIRM相對高于Ⅰ和Ⅳ河段，內(nèi)河樣品的χ和SIRM明顯高于其附近閩江樣品。χ/ARM、χARM/χ、SIRM/χ均是指示磁性礦物顆粒大小的參數(shù)，由圖3可以看出福州河道沉積物χARM、χARM/χ、SIRM/χ均是Ⅱ河段和Ⅲ河段較高，Ⅰ河段和Ⅳ河段偏低，說明Ⅱ河段和Ⅲ河段樣品磁性礦物顆粒較Ⅰ河段和Ⅳ河段細(xì)。

3.3 福州河道表層沉積物重金屬污染特征

目前常用的沉積物重金屬污染評價方法有地累積指數(shù)法（Muller et al，1981）和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法（Nemerow，1974）。地累積指數(shù)公式為Igeo=log2（Cn/kBn），Cn為沉積物重金屬元素實(shí)測值，Bn為重金屬元素地球環(huán)境背景值，本文采用福建土壤環(huán)境背景值，k為修正系數(shù)一般取1.5。地累積指數(shù)Igeo分為七個級別，1～2屬于無污染～中度污染，2～3為中度污染～強(qiáng)污染。內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)公式為，C

圖3 福州河道表層沉積物磁學(xué)參數(shù)圖Fig.3 Magnetic parameters of river sediments in Fuzhou

表2和圖4顯示了福州河道表層沉積物地累積指數(shù)和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)分析結(jié)果，由表2可以看出福州河道存在一定的重金屬污染，P（綜合污染指數(shù)）=1.18為輕度污染，Ni、Cu、Zn、Pb的地累積指數(shù)均大于1，在無污染～中度污染之間。閩江河道沉積物重金屬污染相對較輕，P（綜合污染指數(shù)）=1.01為輕度污染，Ni、Zn、Pb地累積指數(shù)大于1，在無污染～中度污染之間。內(nèi)河河道重金屬污染相對較重，P（綜合污染指數(shù)）=1.89，Cr、Ni、Cu、Zn、Pb地累積指數(shù)均大于1，在無污染～中度污染之間，其中IZn=2.02，為中度污染～強(qiáng)污染。圖4可以看出福州河道沉積物重金屬主要為單元素污染和點(diǎn)污染，重污染點(diǎn)主要為城市內(nèi)河。例如白馬河的Cu、Zn、Pb，洋洽河的Zn，晉安河的Cr、Cu、Zn，光明港的Cu、Zn，岐頭江的Ni，白湖亭河的Cu、Zn的地累積指數(shù)均大于2為重污染。

表2 福州河道表層沉積物重金屬元素的P（綜合污染指數(shù)）與地累積指數(shù)Table 2 Index of PNand Igeoof river sedimentin Fuzhou

4 討論

4.1 福州河道表層沉積物磁學(xué)參數(shù)特征

Ⅰ河段磁性礦物含量相對較少，重金屬污染也相對較輕。MJ-1～MJ-3點(diǎn)在侯官村采樣，閩江還未分成南北兩支，上游閩江流經(jīng)閩侯縣，沿岸多為村莊、農(nóng)田，因而此處重金屬污染較低。MJ-1和MJ-3兩處樣品的χ和SIRM很高，可能是因為采樣點(diǎn)附近有采砂船停泊造成的干擾。新西河附近的MJ-4～MJ-9磁性特征表現(xiàn)為χ、SIRM、χARM、χARM/χ、SIRMχ/χ均較低。新西河較短，主要流經(jīng)福州鼓樓區(qū)，上游有左海和西湖活水注入，因而磁性礦物含量較少，顆粒較粗。Ⅱ河段的χ、SIRM、χARM、χARM/χ均為四個河段之最，說明此河段磁性礦物含量較高，磁性礦物顆粒相對較細(xì)。此處位于二環(huán)以內(nèi)，是福州中心城區(qū)，開發(fā)較早，交通擁堵，商業(yè)活動密集，交通、商業(yè)、居民活動均可能造成磁性礦物輸入河道，因而此河段磁性礦物含量較高。Ⅲ河段的χ、SIRM低于Ⅱ河段，但是高于Ⅰ和Ⅳ河段，χARM、χARM/χ、SIRM/χ較高，說明此河段磁性礦物含量相對于Ⅱ河段較少，但是顆粒較細(xì)。此河段流經(jīng)區(qū)域在三環(huán)以內(nèi)，為福州高新技術(shù)園區(qū)，開發(fā)相對較晚，因而此河段磁性礦物累積對于Ⅱ河段較少。Ⅳ河段在閩江北港，流經(jīng)福州郊區(qū)，有岐頭江和白湖亭河流入閩江。岐頭江的χ和SIRM比較高，但重金屬污染比較輕，除Pb和Zn有輕微富集外，其他元素?zé)o污染。此處位于閩侯縣大學(xué)城附近，遠(yuǎn)離市中心，此處的χ和SIRM較高可能是由于采樣時江邊正在進(jìn)行施工，大量外來沙子、石頭等傾倒入江造成的干擾。白湖亭河的χ和SIRM較低，χARM、χARM/χ、SIRM/χ較高，但是此處重金屬污染嚴(yán)重。白湖亭河流經(jīng)倉山區(qū)的蓋山投資區(qū)，此處自九十年代起有橡膠廠、造紙廠、鞋廠、機(jī)械加工廠等入駐，并且在采樣點(diǎn)附近有垃圾處理廠，水體發(fā)黑惡臭，因而重金屬污染嚴(yán)重。此處磁性礦物含量較少可能是由于該區(qū)開發(fā)時間較短，磁性礦物累積的不多。MJ-41點(diǎn)在馬尾船政局附近采樣，此處χ、SIRM均較低，重金屬含量也較低，可能是由于東海的潮汐沖刷稀釋作用，使得近入海處的閩江河道較為清潔。

圖4 福州河道表層沉積物重金屬元素的P（綜合污染指數(shù)）與地累積指數(shù)Fig.4 Index of PNand Igeoof river sedimentin Fuzhou

4.2 福州河道表層沉積物磁學(xué)參數(shù)與重金屬元素

相關(guān)關(guān)系研究

將福州河道表層沉積物的重金屬元素與磁學(xué)參數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析（見表3 ），發(fā)現(xiàn)沉積物的χ、SIRM與重金屬含量無明顯相關(guān)，但是χARM、χARM/χ、SIRM/χ與Cr、Pb相關(guān)性較好。利用地累積指數(shù)法和單因子指數(shù)法（Pi=Ci/Si，Ci為樣品重金屬含量，Si為福建土壤背景值）對福州河道表層沉積物重金屬元素分析，將地累積指數(shù)和單因子指數(shù)指示有污染和相對清潔的樣品的元素含量與磁學(xué)參數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析（見表3和表4），發(fā)現(xiàn)污染較嚴(yán)重的樣品重金屬含量與χ和SIRM相關(guān)性較好，而無污染或污染較輕的樣品重金屬含量與χ和SIRM相關(guān)性較差，說明χ、SIRM只有在沉積物重金屬含量達(dá)到一定閾值時才會與重金屬呈現(xiàn)出良好的相關(guān)性，對強(qiáng)污染有較好響應(yīng)，而對輕微的污染則反映不靈敏。另外，圖3和圖4對比可以發(fā)現(xiàn)Ⅱ和Ⅲ河段重金屬污染狀況類似，但是Ⅲ河段的χ和SIRM明顯低于Ⅱ河段。Ⅱ河段流經(jīng)地區(qū)在福州市二環(huán)以內(nèi)，為開發(fā)歷史悠久地區(qū)，Ⅲ河段流經(jīng)地區(qū)在福州市三環(huán)附近，為開發(fā)較晚的高新工業(yè)園區(qū)。兩個河段重金屬元素和磁學(xué)反映的污染狀況的不同暗示χ和SIRM在反映污染上有一定的滯后性。Ⅳ河段的白湖亭河重金屬污染嚴(yán)重P綜合污染指數(shù)=4.26，其χ、SIRM則較低，岐頭江、MJ-1、MJ-3點(diǎn)的χ和SIRM較高，重金屬污染卻不嚴(yán)重，說明福州河道沉積物磁化率的變化與重金屬含量增加并不是完全同步，磁化率增強(qiáng)與重金屬污染之間的機(jī)制比較復(fù)雜，磁化率的增加可能除了重金屬污染以外還受其他因素的控制和干擾。因此使用磁化率和飽和等溫剩磁指示污染尚需進(jìn)一步研究。

旺羅等研究認(rèn)為非自然沉積物的磁性礦物具有高磁化率，低頻率磁化率的特征，如表3、4所示，福州河道污染較嚴(yán)重的沉積物重金屬元素含量與χfd％存在一定的反相關(guān)（Cr除外），并且福州河道沉積物幾乎不含SP顆粒，說明重金屬污染的沉積物的磁化率升高并不是由SP顆粒的增多導(dǎo)致的。另外，福州河道沉積物χARM、χARM/χ、SIRM/χ與無污染或污染較輕樣品重金屬含量有明顯的正相關(guān)性，與污染嚴(yán)重樣品的重金屬含量之間的相關(guān)關(guān)系則較差或是出現(xiàn)反相關(guān)。說明在沉積物無污染時，磁性礦物晶粒越細(xì)，重金屬含量越高，在沉積物出現(xiàn)重金屬污染時重金屬元素含量與磁性礦物的顆粒的關(guān)系則出現(xiàn)了紊亂?？赡苁怯捎诔练e物在較清潔或者自然狀態(tài)下重金屬元素可能較容易與細(xì)顆粒磁性礦物共生，而在受人類干擾較大，出現(xiàn)重金屬污染時，重金屬和磁性礦物的來源都比較復(fù)雜，受到的干擾因素也比較多，因而相關(guān)關(guān)系不明顯，因此利用磁性礦物粒度參數(shù)指示污染仍也需進(jìn)一步研究。

表3 福州河道表層沉積物重金屬元素含量與磁性參數(shù)相關(guān)系數(shù)Table 3 Correlations between magnetic parameters and heavy mental elements about river sediments in Fuzhou

表4 地累積指數(shù)不同的河道表層沉積物重金屬元素含量與磁性參數(shù)相關(guān)系數(shù)Table 5 Correlations between magnetic parameters and heavy mental elements with different Igeoindex about river sediments in Fuzhou

表5 單因子指數(shù)不同的河道表層沉積物重金屬元素含量與磁性參數(shù)相關(guān)系數(shù)Table 5 Correlations between magnetic parameters and heavy mental elements with different Piindex about river sediments in Fuzhou

5 結(jié)論

（1）福州河道表層沉積物主要磁性礦物為亞鐵磁性礦物（磁鐵礦），但也含有少量的不完整反鐵磁性礦物，磁性礦物顆粒較粗，以MD和PSD為主，部分樣品也含有一定量的SSD顆粒，χ平均值為91.86×10-8m3·kg-1，SIRM平均值847.30×10-5Am2·kg-1，內(nèi)河磁化率普遍大于閩江，流經(jīng)中心市區(qū)的Ⅱ河段明顯大于流經(jīng)高新園區(qū)的Ⅲ河段及流經(jīng)郊區(qū)的Ⅰ、Ⅳ河。

（2）福州河道表層沉積物的重金屬元素含量與磁性參數(shù)對比研究發(fā)現(xiàn)，無重金屬污染的沉積物重金屬含量與χ和SIRM相關(guān)性較差，而重金屬污染較嚴(yán)重的沉積物重金屬含量與χ和SIRM相關(guān)性較好，說明沉積物的重金屬元素含量只有在達(dá)到一定的閾值才能與χ和SIRM相關(guān)性較好。無重金屬污染的額沉積物重金屬含量與χARM、χARM/χ、SIRM/χ相關(guān)性較好，而重金屬污染嚴(yán)重的沉積物重金屬含量與χARM、χARM/χ、SIRM/χ相關(guān)性較差，說明沉積物在較清潔或是自然的條件下重金屬更容易與細(xì)顆粒磁性礦物共生。因而，磁化率能夠明確指示接近中度以及中度以上的重金屬污染狀況，而對污染相對較輕的污染狀況指示不靈敏。

陳衛(wèi)鋒，倪進(jìn)治等. 2012.閩江福州段沉積物中多環(huán)芳烴的分布、來源及其生態(tài)風(fēng)險[J]. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報，32（04）：878-884.[Chen W F，Ni J Z，Yang H Y，et al. 2012. Distribution，sources and ecological risks of PAHs in sediment of MinjiangRiver in Fuzhou City [J]. Acta Scientiae Circumstantiae，32（04）：878-884.]

陳振金，陳春秀，劉用清，等. 1991. 福建省土壤環(huán)境背景值研究[J].環(huán)境科學(xué)，13（4）：70-75.[Chen Z J，Chen C X，et al. 1991. Soil environmental background values research of Fujian province[J]. Environmental Science1，3（4）：70-75.]

段雪梅，胡守云，閆海濤，等. 2009.南京某鋼鐵公司周邊耕作土壤的磁學(xué)性質(zhì)與重金屬污染的相關(guān)性研究[J].中國科學(xué)：D 輯，（9）：1304-1312.[Duan X M，Hu S Y，Yan H T，et al. Relationship between magnetic parameters and heavy element contents of arable soil around Merishan steel mill，Nanjing[J]. Sci China Ser D-Earth Sci，（9）：1304-1312.]

符超峰，強(qiáng)小科，宋友桂，等. 2008磁學(xué)方法及其在環(huán)境污染研究中的應(yīng)用[J]. 東華理工大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），03：249-255.[Fu C F，Qiang X K，et al. 2008. Magnetism Method and its Application in Environmental Pollution Research Field[J]. Journal of East China Nstitute of Technology，03：249-255.]

董 艷，張衛(wèi)國，錢 鵬，等. 2012.南通市任港河底泥重金屬污染的磁學(xué)診斷[J]. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報，03：696-705. [Dong Y，Zhang W G，et al. 2012. Magnetic analysis of heavy metal pollution in Rengang River sediment，Nantong，China[J]. Acta Science Circumstantiae，03：696-705.]

郭利成，陳秀玲，賈麗敏. 2013. 福州市公園灰塵磁學(xué)特征及其環(huán)境意義 [J].中國環(huán)境科學(xué)，33（5）：775-785. [Guo L C，Chen X L，Jia L M. 2013. Magnetic properties of dust in FUzhou parks and their environmental signif cance [J]. China Environmental Science，33（5）：775-785.]

賈 英，方 明，吳友軍，等. 2013.上海河流沉積物重金屬的污染特征與潛在生態(tài)風(fēng)險[J].中國環(huán)境科學(xué)，（1）：147-153. [Jia Y，F(xiàn)ang M，Wu Y J，et al. 2013. Pollution characteristics and potential ecological risk of heavy metals in river sediments of Shanghai[J]. China Environmental Science，（1）：147-153.]

姜月華，殷鴻福，王潤華. 2004.環(huán)境磁學(xué)理論、方法和研究進(jìn)展[J]. 地球?qū)W報，25（03）：357-362. [Jiang Y H，Yin H F，Wang R H. 2004. The theory，method and research progress of environmental magnetism [J]. Acta Geoscientica Sinica，25（3）：357-362.]

盧升高. 2003.中國土壤磁性與環(huán)境[M].北京：高等教育出版社，1-240.[Lu S G. 2003.Chinese Soil Magnetism and Environment，Beijing：China Higher Education Press，1：40.]

聶海峰，趙傳冬等，2012，松花江流域河流沉積物中多氯聯(lián)苯的分布，來源及風(fēng)險評價[J]. 環(huán)境科學(xué)，33（10）：3434-3442.[Nie H F，Zhao C D，et al，2012，Distribution，Sources and Ecological Risk Assessment of Polychlorinated，Biphenyl in Sediments from Songhua River Basin[J]. Environmental Science，33（10）：3434-3442.]

尚林源，孫然好，等. 2012.海河流域北部地區(qū)河流沉積物重金屬的生態(tài)風(fēng)險評價[J].環(huán)境科學(xué)，33（2）：606-611. [Shang L Y，et al. 2012. Assessment of Heavy Metal Pollution in Surface Sediments of Rivers in NorthernArea of Haihe River Basin，China[J]. Environmental Science，33（2）：606-611.]

王 博，夏敦勝，余 曄，等. 2010.蘭州市城區(qū)河道表層沉積物磁性特征研究[J]. 環(huán)境科學(xué)，08：1740-1748.[WangB，Xia S，et al.2010.Magnetic Characters of River Sediment of Urban Area in Lanzhou[J]. Environmental Science，08：1740-1748.]

王 博，趙 爽，夏敦勝，等. 2011.蘭州市城區(qū)河道表層沉積物重金屬污染及磁學(xué)參數(shù)相關(guān)關(guān)系研究[J].環(huán)境科學(xué)，32（05）：1740-1748.[Wang B，Zhao S，Xia S，et al，2011. Characteristics of Heavy Metal Elements and Their Relationship with Magnetic Properties of River Sediment from Urban Area in Lanzhou[J]. Environmental Science，32（05）：1740-1748.]

王 博，夏敦勝等. 2012. 蘭州城市表層土壤重金屬污染的環(huán)境磁學(xué)記錄[J].科學(xué)通報，57（32）：3078-3089.[Wang B，Xia D S，et al. 2012. Magnetic records of heavy metal pollution in urban topsoil in Lanzhou[J]. China. Chin Sci Bull，57（32）：3078-3089.]

旺 羅，劉東生，呂厚遠(yuǎn). 2000.污染土壤的磁化率特征[J].

科學(xué)通報，45（10）：1091-1094.[Wang L，Liu T S，et al. 2000，Magnetic characteristics of pollution soil[J]. Chinese Science Bulletin，45（10）：1091-1094.

王 濤，劉秀銘，呂 鑌，等. 2014.新疆尼勒克黃土巖石磁學(xué)特征及變化機(jī)制研究[J].第四紀(jì)研究，34（3）：491-503.[Wang T，Liu X M，Lv B，et al. 2014. Study of rock magnetic properties and its variation mechanism of loess in Nileke，Xinjiang[J]. Quaternary Sciences，34（3）：491-503.]

張春霞，黃寶春. 2005. 環(huán)境磁學(xué)在城市環(huán)境污染監(jiān)測中的應(yīng)用和進(jìn)展[J]. 地球物理學(xué)進(jìn)展， 20（3）：705-711.[Zhang C X，Huang B C. 2005. The application and research progress of environmental magnetism in monitoring urban environment pollution [J]. Prgress in Geophysics，20（03）：705-711.]

張美絢，陳興偉. 2003. 福州內(nèi)河水環(huán)境治理及其研究的若干問題[J]. 福建地理，18（4）：35-37. [Zhang M X，Chen X W. 2003. Study on the Treatment of Water Environment in Urban Rivers of Fuzhou [J]. Fujian Geography，18（4）：35-37.]

張衛(wèi)國等. 2000，長江口南岸邊灘沉積物重金屬污染記錄的磁診斷方法[J]. 海洋與湖沼，31（6）：616-623. [Zhang W G，Yu L Z，et al. 2000. Magnetic Diagnosis of Heavy Mental Pollution Record in Coastal Sediments on the Southen Bank of the Changjiang River Estuary[J]. Oceanloogia et Limnologia Sinic，31（6）：616-623.]

周文娟，楊小強(qiáng)，周永章. 2006.環(huán)境磁學(xué)磁性參數(shù)簡介[J]. 中山大學(xué)研究生學(xué)刊（自然科學(xué)、醫(yī)學(xué)版），6（01）：82-89.[Zhou L J，Yang X Q，Zhou Y Z. 2006. Brief Introduction of Magnetic Parameter to Environmental Magnetism[J].Sun Yat-Sen University（Natural Science，Medicine，26（01）：82-89.]

Adamo P，Arienzo M，et al. 2005. Distribution and partition of heavy metals in surface sediments of Naples city port[J]. Chemosphere，61：800-809.

Dauvalter V，Rognerud S. 2001，Heavy metal pollution in sediments of the Pasvik River drainage[J]. Chemosphere，42（1）：9-18.

Dearing J A，Bird P M，Dann R J L，et al. 1997. Secondary ferromagnetic minerals in Welsh soils：a comparison of mineral magnetic detection methods and implications for mineral formation[J]. Geophysical Journal International，130（3）：727-736.

Evans M E，Heller F. 2003. Environmental magnetism：principles and applications of enviromagnetics[M]. Amsterdam：Acdemic Press.

Hakanson L. 1992. Sediment variability. IN：Sediment Toxicity Assessment. LewisPublishers，Boca Raton，F(xiàn)lorida.p 19-35.7 f g，5 tab，14 ref.

King J，Banerjee S K，Marvin J，et al. 1982. A comparison of different magnetic methods for determining the relative grain size of magnetite in natural materials：some results from lake sediments[J]. Earth and Planetary Science Letters，59（2）：404-419.

Muller G. 1981. Index of geoaccumulation in sediments of the Rhine River[J].Geojournal，5：417-432.

Nemerow N L. 1974. Scientif c stream pollution analysis[M]. McGraw-Hill.

Oldf eld F，Richardson N. 1990.Lake sediment magnetism and atmospheric deposition[J]. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. B，Biological Sciences，327（1240）：325-330.

Peters C，Thompson R. 1998. Magnetic identification of selected natural iron oxides and sulphides[J]. Journal of Magnetism and Magnetic Materials，183（3）：365-374.

Thompson R F，Oldf eld. 1986.Environmental Magnetism，[M] London：Allen.

Xie S，Dearing J A，Boyle J F，et al. 2001. Association between magnetic properties and element concentrations of Liverpool street dust and its implications[J]. Journal of Applied Geophysics，48（2）：83-92.

Magnetic properties of river sediments in Fuzhou and their environmental signif cance

LI Jin-chan1，2，CHEN Xiu-ling1，2，F(xiàn)ANG Hong1，2，ZHANG Xue-qiong2
（1.Institute of Geography，F(xiàn)ujian Normal University，F(xiàn)uzhou 350007，China； 2.Key Laboratory for Subtropical Mountain Ecology （Ministry of Science and Technology and Fujian Province Funded），School of Geographical Sciences，F(xiàn)ujian Normal University，F(xiàn)uzhou 350007，China）

Monitoring and assessing environment pollution by magnetic method has been one of the most important research areas of environmental magnetism. 50 samples of river sediment in Fuzhou have been collected as researching objects of magnetic property and heavy mental measure. The results indicate that：the primary magnetic minerals of river sediments in Fuzhou were identif ed to be ferromagneticmineral，even hematite was found in some samples.The magnetic domain size of the river sediment in Fuzhou is multi-domain and single-domain particles，but stability single domain particles also could be found in some samples； Thecorrelation analysis between heavy metals and magnetic parameters show that concentrationof heavy metal in clean sediments havepoor correlation with χ and SIRM，and good correlation with χARM，χARM/χ，SIRM/χ. While concentration of heavy mental in contaminated sediments have good correlation with χ and SIRM，and poor correlation with χARM，χARM/χ，SIRM/χ. So we can infer that heavy mental is more easily coexist withf ne particles，but when concentration of heavy mental reaches to a certain threshold which will show poor correlation with magnetic domain size，and good correlation with concentration of magnetic mineral.

river sediments； environmental magnetism； Minjiang River； Fuzhou City

X144

A

1674-9901（2015）01-0018-09

10.7515/JEE201501003

2014-10-09

福建省科技計劃項目公益類項目（K3-296）；福建省自然科學(xué)基金項目（2014J01151）；大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃創(chuàng)新訓(xùn)練項目（cxxl-2014097）

陳秀玲，E-mail：xiulingchen@163.com