红枫湖沉积物-水界面Fe-Mn的分布和迁移特征

红枫湖沉积物一水界面、的分布和迁移特征’陈振楼黄荣贵万国江中国科学院地球化学研究所,环境地球化学国家重点实验室,贵阳,。。关健词沉积物一水界面、一。、分布和迁移、红权湖沉积物一水界面是天然水体中物质输送和交换的重要边界之一,对这一界面及其附近发生的各种物理、化学及生物等地球化学过程的研究已列人地球科学的前沿课题之一山在水环境中,、。是典型的氧化还原敏感性元素,对其它微量元素及核素的地球化学循环起着一定的控制作用。一,一般认为,朋水中的、受氧化还原边界层的控制图但是,迄今为止,对于、在沉积物一水界面及其附近的地球化学行为所知甚少〔一为此,本文根据贵州红枫湖深水区两个沉积物孔柱及其上覆湖水的系统研究,给出沉积物一水界面及其附近、的垂直分布图式,并着重探讨、在界面的沉降和扩散迁移特征一、样品的采集和分析红枫湖位于黔中高原,属断裂峡谷式断陷盆地的河流型深水水库,面积戏二,,平均水深,最大水深约,。湖区岩溶地貌发育,石灰土和黄壤广布,植被覆盖程变良好以红枫湖是一个典型的季节性缺氧湖泊,在年月一日进行采样时,湖底缺氧层已消失,此时氧化还原界面基本上与沉积物一水界面相一致采样工作在红枫湖深水区两个不同位置,和分别进行,所采样品包括沉积物孔柱和相应的孔隙水及上覆湖水,覆水深度均为左右采样装置均为自行设计研制,以防止表层沉积物样品的丢失和氧化效应对孔隙水、的影响,所采沉积物柱完整,规则的沉积韵律层理清晰可见,表层悬浮层末经扰动,界面湖水清亮透明沉积物和孔隙水均按或的间距现场精细分截或提取,界面湖水则按或间距密集采样孔隙水和湖水以,。微孔滤膜过滤,然后酸化至湖水经浓缩处理后与孔隙水一起用一型原子吸收谱仪火焰法直接测定、沉积物低温干燥,研磨成粉,经酸溶处理后用原子吸收分析、总量二、结果和讨论沉积物一水界面、垂直剖面特征图绘出了红枫湖,和两个沉积物孔柱中、在沉积物一水界面及其附近的沉积物、孔隙水以及上覆一一收稿,一一次修改稿国家自然科学基金资助项目陈振楼等,湖泊沉积物孔隙水隔气提取装置的研制待发表夕科学通报年反,馆解,了。和朔水总奸甲川‘皿,挤解。。,和湖水总,吧‘,七林君工,馆解叮。和湖水总林‘,寸口挤解。和湖水总”值,〕】一一婆挂,。,‘一里。‘有甘昌几加分日任两户。侧班固相一名名、右王曲固扣〕‘川,几,固相叮‘,,、固相八‘矛﹄,葬阵书图红枫湖和沉积物孔柱中沉积物、孔隙水及上覆湖水,▲的、。垂直剖面界面湖水中的垂直分布由图可见,采自红枫湖深水区不同位置的两个沉积物孔柱具有类似的、垂直分布图式,说明、在沉积物,一水界面的分布具有一定的规律性湖水中。、的总浓度和溶解态浓度均很低,、主要以微粒形态存在沉积物中在界而出现高值,而在界面以下。深度含量突降,并在。一。深度之间基本上维持这一低值,深度以下随深度又有所递增则在界面略显高值,界面以下随深度含量俏呈递减趋势孔隙水中,自界面以下,、的浓度在一定深度范围内均随深度迅座递增达一个数量级以上,并形成特征的峰值分布,但峰位不同其中,峰位于界面附近一深度,峰则位于沉积物较深层次一深度还在一深度形成一谷值分布深度以下、浓度均趋于稳定由此可见,在界面附近的沉积物和孔隙水中,、的垂直分布存在较大差异峰值分布表明,、存在经由孔隙水向上覆湖水和沉积物较深层次双向扩散迁移的趋势由图可见,在沉积物和孔隙水中的垂直分布具有很好的相关性,因而双向扩散可能是在界面和沉积物较深层次出现双向富集的主要迁移机制之一但是,的行为比要复杂虽然孔隙水中。也存在峰值分布,但并没有因此而引起沉积物中的双向富集,仅仅是在界面出现轻微的富集这可能与扩散迁移通量的相对大小有关,由于的扩散通量很小,因而对沉积物中的分布没有多大影响在后面我们将通过通量估算予以证实孔隙水、峰值约形成可能与沉积物有机质的分解有关,、施在这一过程中因充当氧化剂而由沉积物还原释放进入孔隙水中【川而、峰位的差异则与、的氧化还原性质有关,的氧化电位比高,因而优先充当有机质分解的氧化剂〔刀关于沉积物内部、的迁移和转化的详细机制我们将另文讨论下面着重讨论沉积物一水界面、第期科学通报的迁移特征沉积物一水界面、沉降和扩散通在深水湖泊中,稳态条件下,沉积物一水界面元素的迁移方式有种,即孔隙水中元素的溶解态通过浓度梯度向上覆湖水的分子扩散和伴随孔隙水向下的平流迁移、以及湖水中元素伴随固体微粒向界面的沉降扩散通量由定律确定一币,平流通量与孔隙水的迁移速率有关。币,沉降通量则取决于固体微粒在界面的沉降速率,价,,上述方程中,和,分别为沉积物中元素的溶解态和微粒态浓度,和分别为孔隙水的平流速率和固体微粒在界面上的沉降速率。,相对于界面向下流动时,取值为正是沉积物深度,取界面,向下为正币为孔隙度是元素的分子扩散系数各通量的单位为·一,·一、对于、,由于《‘,所以平流通量可略去不计,这样沉降和扩散就成了