长江口颗粒态金属元素分布特征及其影响因素的探究

为了探究不同水情条件下颗粒态金属元素的河口地球化学行为。在长江口洪季(2013年7月)与枯季(2014年1月)共采集34个站位(洪季16个,枯季18个)的表层水样,测定了洪枯季悬浮物中金属含量(包括Al、Fe、Mn、Cr、Co、Ni、Cu、Pb、Zn、Cd和稀土元素)以及金属可提取态组分含量。分析了洪枯季长江口颗粒态金属总量及其非残渣态组分的平面分布特征,结合长江口盐度场、SPM场等不同参数,探讨长江口颗粒态金属元素自淡水端元到口外海域的变化特征以及不同因子对其含量分布的影响。结果表明:(1)无论洪枯季,长江口颗粒态金属含量均呈现带状分布。自口内向外,含量逐渐降低。其中Cu、Pb、Zn、Cd等金属元素分带性相对显著。口外水域颗粒态金属含量分布也呈明显的带状特征,大部分金属含量为南部高、北部低。(2)长江口悬浮物中Cr、Co、Ni三种元素以残渣态为主存在,其中Cr、Ni非残渣态含量占其总量比例不及20%,残渣态组分占据绝对主导。Cu、Zn非残渣态含量占比达30%~40%。Pb、Cd的非残渣态含量占总量比例在55%~65%。可见金属Cu、Pb、Zn、Cd在长江口受人类活动输入影响相对显著。(3)长江口不同区域,颗粒态金属分布控制因素有所不同。口内低盐度区,颗粒态金属含量受SPM浓度影响大,洪季SPM浓度大于枯季,稀释效应相对较强。Cu、Pb、Zn、Cd等金属含量枯季高于洪季,且几种金属的非残渣态组分占比也表现为枯季高、洪季低的特征,其中非残渣态Pb的比例洪枯季分别为51.3%和66.5%,非残渣态Cd的比例洪枯季分别为77.2%和84.9%。可见长江流域向河口的人类活动金属输入存在显著的洪枯季差异。枯季,流域水沙减少,人类活动金属输入影响相对较大。口门高浊度区,Cu、Pb、Zn、Cd等金属含量洪枯季差异小,且几种金属的非残渣态组分占比洪枯季差异不显著。口门高浊度区SPM浓度较口内低盐度区增加了 5~10倍,高浊度区大部分金属含量较低盐度区显著减少,其中Cu含量降幅洪枯季分别为13%和27%;Pb含量降幅洪枯季分别为16%和21%;Cd含量降幅洪枯季分别为57%和73%。流域输入金属经过口门高浊度区,在大量再悬浮泥沙的稀释下,金属总量及其形态的洪枯季差异减小。可见口门高浊度区对入海物质有一定的调制作用。口外高盐度区,随着径流作用的减弱,颗粒物逐渐沉降,Cu、Zn、Cd等金属平均含量继续降低。颗粒态金属含量分布主要受粒度影响,尤其是细颗粒物组分。口外南部水域,颗粒态金属含量及其非残渣态组分含量显著高于高浊度区。从已有的长江口底质沉积物金属分布来看,口外南部水域沉积物中Cu、Pb、Zn、Cd等金属含量较高;再加上长江口三角洲如今以侵蚀为主的沉积环境。泥沙再悬浮影响下,可能是导致表层颗粒态金属"二次污染"的重要因素。相比于Cu、Pb、Zn、Cd等金属含量分布在长江口的区域带状特征,Cr、Co、Ni等以残渣态组分占据绝对主导的金属元素,其总量与形态分布的区域差异相对较小。(4)长江口悬浮物中REEs平均含量洪季为168.32μg/g,枯季为175.18μg/g,含量水平与黄河下游及河口地区沉积物、后太古宙澳洲页岩以及世界河流REEs平均值接近。经北美页岩标准化,其洪枯季配分曲线从La到Lu标准化值均接近于1,说明长江口悬浮物中REEs组成与北美页岩组成相似,伴有轻微的Ce亏损与中等程度的Eu富集。在稀土形态研究中,非残渣态存在明显的MREEs富集,占总含量的19~48%。悬浮物中稀土非残渣态比例显著高于沉积物,很可能与样品类型差异有关。

长江口; 颗粒态金属; 河口分布; 赋存形态; 河口最大浑浊带; 稀土;

邓兵;

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