太湖北部沉积物金属和营养元素的垂向变化及其影响因素

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1、第15卷第3期湖泊科学Vol.15,No.32003年9月JournalofLakeSciencesSep.,2003太湖北部沉积物金属和营养元素*的垂向变化及其影响因素12121陆敏张卫国师育新俞立中郑祥民(1:华东师范大学地理系上海200062;2:华东师范大学河口海岸国家重点实验室上海200062)210提要通过对太湖北部2个柱状沉积物进行了Pb粒度金属元素有机碳总氮总磷及磷的形态分析探讨了其垂向分布特征及其影响因素.粒度分析表明沉积物呈210现随深度变浅而变细的总体趋势.Pb分析显示该区域表层沉积物扰动较为强烈并存在侵蚀现象.CuZnNiLiVF

2、eAl垂向上的变化主要与粘土含量呈正相关其含量表明金属污染不显著.沉积物C/N比值显示有机质主要为陆源性质磷以无机磷占绝对组分有机磷含量向表层明显升高反映了表层沉积物有机磷的输入较多或更好的保存条件.210关键词金属营养元素Pb粒度太湖分类号P595P343.3太湖是中国第三大淡水湖由于其所在的长江三角洲是我国人口密集经济发达的地区人类活动对太湖的干扰较为严重其中最突出的表现便是太湖的富营养化问题[1].为了保护治理太湖的水环境不少单位已开展了大量的研究.但从研究内容看多集中在水体的营养元素研究方面对沉积物的研究相对较少且主要集中在氮磷等营养元素上[2,

3、3]有关金属元素的报道也多限于表层沉积物[4].研究沉积物地球化学组成的垂向变化可以深入理解沉积物对水体污染的贡献并有可能提供污染变化的历史信息.太湖北部由于邻近无锡常州等工业经济发达城市地区是太湖污染较为严重的地区[3,5].本文通过该区域柱样的地球化学和粒度分析结合210Pb测年探讨了金属元素和营养元素CNP在沉积物中的垂向累积特征及其影响因素.1样品与方法1.1样品采集2001年8月在太湖北部采集了两个柱样TH-131°23¢48²N120°08¢55²ETH-231°21¢24²N120°08¢45²E图1长约40cm.现场密封好后带回实验室按1

4、cm间隔分样所得样品于40低温烘干后研磨备用.1.2样品分析方法金属元素分析采用硝酸氢氟酸高氯酸全消化法处理[6]在ICP-AES(Perkin-ElmerPlasma2000)上测定Zn,Cu,LiNiVTiFeMn和Al.*国家自然科学基金40001020上海市重点学科联合资助项目.2001-12-02收稿2003-03-24收修改稿.陆敏女1963年生讲师硕士.Email:lumnn@online.sh.cn.214湖泊科学15卷营养元素分析包括有机碳总氮总磷并对部分样品作了磷的形态分析.有机碳用重铬酸钾硫酸外加热法测定总氮采用半微量开氏法分析总磷

5、采用高氯酸硫酸消煮处理样品钼锑抗显色比色法测定[7].分级磷采用Ruttenberg[8]AndersonandDelaney[9]的连续分级提取方案并作一些修改具体步骤为a铁氧化物结合磷用0.1mol/L氢氧化钠0.05mol/L碳酸钠提取4hb自生钙结合磷用1mol/L醋酸钠提取2hc碎屑磷用1mol/L盐酸提取16hd有机磷将上一步残渣在550高温下灰化6h再用1图1研究区域及采样站位mol/L盐酸提取24h.各步提取Fig.1Mapofstudyareashowingsamplingsites离心后的溶液用磷钼兰比色法测定.所有样品分析中均进行标

6、样GSD9的分析并作了空白和平行样的分析.对于所有元素标样GSD9的测值均与推荐值的差值不超过10%样品的分析精度好于10%.四步分级磷提取之和与总磷的差值在10%以内.210Pb测年采用g能谱法[10].称取3g左右样品装入直径1cm圆柱状样品管中装样高度为4cm密封3周后,使用EG&GORTEC生产的井型探头GWL-120210-S测量利用46.5keV351.9keV特征峰作为总210Pb和补偿210Pb的比活度计算二者的差值即为过剩210Pb的比活度.测量时间一般为80000s左右.粒度分析采用激光粒度分析仪CoulterLQ-100Q进行.2结

7、果与讨论2.1粒度组成两孔沉积物皆以粉砂为主含量为58.0%79.4%其次为粘土含量18.9%41.7%砂含量甚微不足1%.沉积物类型属粉砂粘土质粉砂.平均而言TH-1孔粘土含量较高.垂向上两孔沉积物自底部向表层粘土含量呈上升趋势但TH-1孔35cm深度粘土含量有一明显下降趋势.粉砂粒级的垂向变化正好呈相反的趋势图2.2.2210Pb的垂直分布表1显示补偿210Pb比活度为35.856.7Bq/kg与他人在本地区所报道的值非常吻合40.5-56.2Bq/kgAppleby私人通讯.但总210Pb比活度仅为29.953.6Bq/kg因此过剩210Pb比活度

8、很低甚至为负值.TH-1孔中表层沉积物过剩210Pb比活度不存在而3期陆敏等太湖