长江沉积物中Fe循环过程与环境示踪意义

2023-08-17 理论教育版权反馈

【摘要】：整体上看，长江中下游赤铁矿和针铁矿的含量比上游略高。推测赤铁矿与针铁矿变化的不同步与长江流域土壤发育特征和赤铁矿本身的矿物属性有关。随着降雨冲刷，部分土壤颗粒被带到长江中，所以南通长江干流悬浮物在8月—9月表现为赤铁矿含量的显著升高和针铁矿含量的降低。

由一阶导数特征峰高的变化可知，南通悬浮物中赤铁矿和针铁矿含量季节性波动明显(图6-9)。洪季期间，尤其是4月—8月，赤铁矿含量逐渐升高，8月底—9月初达到最大，之后缓慢降低。而针铁矿的变化刚好相反，8月和9月含量最低，另外1月和2月也有明显降低过程。

赤铁矿和针铁矿与CIA 的关系比较(图6-4，图6-8)显示针铁矿含量的变化与CIA 的相关性更高一些。由本书第3章讨论可知，长江流域的CIA 虽然受岩性、气候等多种因素的控制，但对降雨的影响更加敏感。针铁矿的变化与CIA 更相关，也反映了针铁矿对降雨的变化更加敏感。相比之下，赤铁矿的变化则对气温的变化响应更加灵敏。赤铁矿和针铁矿是土壤和沉积物中常见的含铁矿物，其在土壤中的分布和含量与成土气候环境密切相关(Schwertmann，1971;陈怀满，2005)。针铁矿通常是从水溶液中直接沉淀形成，潮湿环境有利于其发育(Cornell和Schwertmann，1996)，因此，针铁矿广泛地分布于从寒带至热带地区的各类土壤中;而赤铁矿的形成涉及脱水反应，干旱环境(蒸发量大于降雨量)有利于赤铁矿的形成，因此，赤铁矿则主要分布在热带和亚热带地区，氧化条件较强的土壤中(Kmpf和Schwertmann，1983;黄昌勇，2000)。在土壤中，这两个形成过程是相互竞争的，温度和湿度控制着赤铁矿和针铁矿的形成速度。

整体上看，长江中下游赤铁矿和针铁矿的含量比上游略高。由本书前几章讨论可知，长江流域降雨的不均匀导致的物源改变，对下游南通沉积物组成有着明显的控制。南通悬浮物中针铁矿含量的季节性波动，尤其是8月和9月的含量明显低于全年平均水平，表现出了明显的上游沉积物特征。这一结论也与前面的讨论相吻合。但赤铁矿的变化刚好相反，在洪水期，尤其是8月—9月反而高于全年平均水平，表现出下游沉积物特征。这与针铁矿变化规律反映的沉积物来源是不一致的。推测赤铁矿与针铁矿变化的不同步与长江流域土壤发育特征和赤铁矿本身的矿物属性有关。

长江以南的低山丘陵区，包括江西、湖南两省的大部分地区主要分布红壤，其中赤铁矿含量特别高(史德明，1983;李庆逵，1983;史志华等，2001)。8月和9月正值长江下游地区高温少雨季节，蒸发量大于降雨量，利于下游地区大面积的红壤中针铁矿向赤铁矿的转化。随着降雨冲刷，部分土壤颗粒被带到长江中，所以南通长江干流悬浮物在8月—9月表现为赤铁矿含量的显著升高和针铁矿含量的降低。另外，由图6-4可知，长江流域沉积物针铁矿一阶导数特征峰主峰与次峰的相关性高达0.90，而南通季节性样品中针铁矿一阶导数特征峰主峰与次峰的相关性只有0.67，也暗示了南通季节性样品针铁矿可能有其他来源，而不完全是长江上游或中游输入的。

长江沉积物中Fe循环过程与环境示踪意义

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