南通地区干流季节性悬浮物CIA组成的控制因素及其环境示踪意义

2023-08-17 理论教育版权反馈

【摘要】：南通地区长江干流悬浮物的平均粒径为7.4±0.3Ф，明显比流域悬浮物要细。相比长江流域干、支流沉积物中CIA 与平均粒径的关系，南通干流季节性悬浮物CIA 与平均粒径的相关性更高，暗示了细粒级组分中CIA 与平均粒径的相关性更好。南通干流悬浮物在不同季节来源上的差异，推测是导致其CIA 产生季节性变化的主要原因。

南通地区长江干流悬浮物的平均粒径为7.4±0.3Ф，明显比流域悬浮物要细(5.7±1.6Ф)。相比长江流域干、支流沉积物中CIA 与平均粒径的关系，南通干流季节性悬浮物CIA 与平均粒径的相关性更高(图3-6)，暗示了细粒级组分中CIA 与平均粒径的相关性更好。

根据上一节分析可知，在长江流域干流不同地区悬浮物的CIA 有明显差别，上游悬浮物的CIA 平均值为71±2，中下游干流悬浮物平均值为74±2。南通干流悬浮物在不同季节来源上的差异，推测是导致其CIA 产生季节性变化的主要原因。在东亚夏季风的影响下，长江流域的雨季每年从4月—5月份开始，10月份结束，雨带由东南向西北推进。通常情况下，4月份期间，长江中下游以南地区，尤其是洞庭湖、鄱阳湖流域雨季最先开始。5月份上游雨季也逐渐开始(张录军等，2004)。气象统计资料显示，2008年4月份，长江下游安庆降雨已经开始增多，而此时上游宜宾地区降雨量还较低，南通悬浮物物源组成上、中下游供应所占比例较高，因此，CIA 相对较高;进入5月，各流域降雨继续增加，而上游的宜宾地区降雨增加更为显著(图3-8)。所以，此时整个流域内降雨由中下游地区渐渐向上游推进，沉积物来源也相应改变，上游贡献逐渐增加，表现为CIA 逐渐降低(图3-7)。

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图3-8　2008年1月—12月长江流域主要城市的月降水量

6月—7月，长江中下游地区开始经历梅雨季节，雨带徘徊于干流两岸，东西分布。同时雨带继续向西北移动，长江流域全面进入雨季。中游宜昌地区降雨突增，在强降雨冲刷下，下游供应有所增加，上游和中下游供应的物质相当。因此，6月—7月期间南通的悬浮物CIA 值有短暂升高趋势，但还是基本维持在全年平均水平上下波动(图3-7，图3-8)。

7月末—8月，雨带移至四川和汉江流域，呈东北—西南方向向分布，此时长江中下游和川东地区受副热带高气压控制，出现伏旱天气(张录军等，2004)。降雨数据显示(图3-8)，中游、上游的宜昌和宜宾降雨都达到全年最大值，上游物质贡献显著增加，此时，南通的CIA 明显低于全年平均值。9月份，中下游地区如宜昌和安庆降雨量相对8月份开始回落，尤其宜昌地区降雨大幅减少。上游宜宾降雨量虽然较8月有所下降，但仍高于中下游城市降雨量。上游供应在南通入海物质中达到全年最大，南通CIA 出现全年最低(2008-9-19样品，图3-7)。

10月份，全流域雨季先后结束。降雨数据显示，各城市降雨量基本降至4月份水平甚至更低。上游物质的供应恢复到雨季前的水平，南通悬浮物中来自中下游物质显著增多甚至主导，所以CIA 逐渐升高，并稳定在下游平均水平左右(CIA 大约为74)，一直持续到第二年4 月份。另一方面，随着三峡大坝在2008年9月28日175 m 蓄水开始(水利部长江水利委员会，2008)，上游泥沙逐渐在水库淤积而难以到达下游。宜昌和大通水文站输沙量数据显示，10月份大通输沙量约为900万t，而宜昌水文站显示输沙量则不足100万t(图3-9)，说明上游供应的入海物质可能不足10%。

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图3-9　2008年长江宜昌、大通水文站月输沙量变化(水利部长江水利委员会,2008)

总之，CIA虽然是反映化学风化强弱的指标，但长江下游南通地区干流悬浮物CIA的季节性变化并不是反映季节性季风气候影响下的流域“瞬时风化”，并未出现夏季高而冬季低的趋势，甚至表现出相反趋势，这说明长江干流悬浮物的CIA主要反映了流域降水时空上的不同，及三峡蓄水导致入海物质来源的改变。这一结论也再次证明沉积物中CIA反映的是累积的化学风化历史，因此，CIA在使用过程中一定要注意时间尺度的问题。

南通地区干流季节性悬浮物CIA组成的控制因素及其环境示踪意义

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