南四湖表层沉积物重金属的赋存形态及底部界面扩散通量的估算

第29卷�第5期2010年��9月环�境�化�学ENVIRONMENTALCHEMISTRYVo.l29,No.5September2010�2009年9月2日收稿.�**国家自然科学基金(40702058);中国科学院南京地理与湖泊研究所所长基金项目资助.�**通讯联系人,E�mai:lefliu@niglas.ac.cn南四湖表层沉积物重金属的赋存形态及底部界面扩散通量的估算*刘恩峰**�沈�吉�王建军�袁和忠(中国科学院南京地理与湖泊研究所,湖泊与环境国家重点实验室,南京,210008)摘�要�采用�SOFIE模拟装置,研究了南四湖污染程度不同的两个湖区(南阳湖及独山湖区)表层沉积物中重金属元素的形态组成,间隙水及界面上覆水中重金属浓度的变化特征.结果表明,南阳湖区沉积物间隙水及界面上覆水中Cr,Cu,N,iZn和Pb的浓度均高于独山湖区,这与沉积物中重金属元素的有效结合态含量变化一致,主要与人为污染有关.南阳湖及独山湖区沉积物�水界面!0.5cm范围内重金属元素具有较高的浓度梯度,间隙水中Fe与Mn浓度明显高于界面上覆水;Cu,N,iZn,Pb的浓度均低于界面上覆水;独山湖区沉积物间隙水中Cr浓度与界面上覆水相似,而南阳湖区沉积物间隙水中Cr浓度略高于界面上覆水.采用Fick第一定律,计算得到南阳湖及独山湖区沉积物�水界面附近Cu,N,iZn,Pb的扩散通量,分别为-0�23,-1�47,-2�57,-0.04mmol∀m-2∀d-1和-0.34,-0.67,-0.48,-0.01mmol∀m-2∀d-1,沉积物表现为重金属元素的�汇;而Cr的扩散通量分别为0.03mmol∀m-2∀d-1和-0.02mmol∀m-2∀d-1,说明污染较重的南阳湖区沉积物中Cr已表现出向上覆水体扩散的特征.关键词�重金属,沉积物�水界面,扩散通量,南四湖.水体沉积物中的重金属主要来自流域土壤和岩石的风化产物,并受到人为污染的影响,其浓度可达上覆水体重金属浓度的数百倍乃至数十万倍[1].沉积物中的重金属以不同的形态存在,在一定环境条件下可发生转化与迁移,并向上覆水体产生释放,造成�二次污染[2].沉积物�水界面重金属的扩散速率(通量)与间隙水和上覆水中重金属的浓度梯度有直接的关系,目前较多采用间隙水扩散模型法对沉积物�水界面重金属的扩散速率进行估算[2�6].采用传统的离心方