长江河口沉积物中的Fe循环研究及环境示踪意义

2023-08-17 理论教育版权反馈

【摘要】：因此，大河流域的风化作用作为表生环境中元素地球化学循环的一个重要组成部分，在陆源物质从源到汇研究中必须深入考虑。另一方面，河流溶解态物质和颗粒态物质反映的风化尺度也不相同，溶解态反映的是短时间尺度上的风化产物，在地质历史时期来看，几乎是瞬时的。

河流是沟通陆地和海洋的重要桥梁，河流的碳通量是全球碳循环的一个重要环节。目前对一些主要大河流域二氧化碳溶解的研究显示在这些河流中的CO2浓度大约是预期的大气浓度(370 ppm)平衡时所获得的浓度的10～15 倍，尤其是在河流下游最为明显(Gaillardet等，1999;Watson等，2000;Mortatti和Probst，2003)。这些观察资料显示，河流并不是简单地把碳从陆地搬运到海洋，同时也是接受大气CO2的去气源(因为CO2在水中的停留时间为4 d)，因而在全球的碳循环研究中必须关注大河流域的作用。

除了碳循环研究，大河在物质源汇研究中扮演的角色更是举足轻重。岩石风化作用的产物主要是由河流搬运至海洋，据估算，世界每年由河流输送入海洋的颗粒沉积物和溶解物总量分别约为15.5×109 t和4×109 t(Martin和Whitfield，1983;Milliman和Meade，1983)，二者的输送总量相当于大气途径入海物质量的100倍(李晶莹等，2002)。因此，大河流域的风化作用作为表生环境中元素地球化学循环的一个重要组成部分，在陆源物质从源到汇研究中必须深入考虑。

Martin和Meybeck(1979)根据全球表面岩石与河流的平均组成计算得到，河流中常量元素(大于1 mg/kg)即K、Na、Ca、Mg、Si、Al、Fe、Ti等主要来自陆地岩石的风化作用。将河流水化学研究集中在常量元素上，首先因为它们是溶解态的主要组成部分，而相对于痕量元素，它们对人为活动的敏感性差，不容易受人类污染的干扰。但需要注意的是，河流中溶解的离子既有来自大气的输送，也有人类活动的贡献(Meybeck，1987;Gaillardet等，1999b)，因此在研究河流中元素的风化作用时，一定要扣除大气输入和人类排放的份额。据Meybeck(1987)的估算，来自化学风化作用的河流总溶解载荷为2.14×109 t/y。但是，相对于易溶元素，如K、Na、Ca等，岩石风化后产生的难溶元素，如Al、Fe、Ti主要还是以颗粒态的形式存在。Poulton和Raiswell(2002)的计算结果表明，作为海洋生产力的限制元素之一，Fe主要通过河流颗粒态输入到大洋中(表3-1)。另一方面，河流溶解态物质和颗粒态物质反映的风化尺度也不相同，溶解态反映的是短时间尺度上的风化产物，在地质历史时期来看，几乎是瞬时的。而颗粒态物质反映的是一个综合的风化历史，可能是经历了多个沉积旋回之后的风化产物(Li和Yang，2010)。

表3-1　全球入海Fe的通量(Poulton and Raiswell,2002)

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注：[1]数据引自Jickells等(2005)

长江河口沉积物中的Fe循环研究及环境示踪意义

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