阿哈湖沉积物-水界面Fe-Mn的季节性释放特征

拼考五粗第卷第期卯年月阿哈湖沉积物一水界面,的季节性释放特征陈振楼华东师范大学地理系上海普勇黄荣贵万国江中国科学院地球化学研究所,贵阳印田关键词沉积物一水界面闷山释放过程阿哈湖已经归宿于沉积物的各种有毒、有害元素经由孔隙水向上覆湖水的再次释放,是影响和制约湖泊水质的地球化学过程之一,研究和认识这一过程的基本特征及其发生机制,对淡水湖泊的水质保护和污染治理具有重要的理论和现实意义,,均是地表水环境中典型的氧化还原敏感性元素,因在其他微量元素及核素表生循环过程中所起的关键作用而引人瞩目卜习本文以阿哈湖为例,根据湖水和沉积物孔隙水,及其相关组分高分辨浓度一深度剖面的季节性动态分析,揭示含氧条件下沉积物一水界面,的季节性释放特征,并初步探讨有关的影响和控制因素采样和分析方法阿哈湖位于贵阳市西南郊,是一座兼具蓄水供水和防洪功能的中型水库,于年竣工蓄水该湖水面面积为耐,集水面积为平均水深为,最大水深为侧库容耐,年来水量耐,湖水寄宿时间科湖区主要出露二叠系砂岩和煤系地层,以及部分三叠系碳酸岩表土以硅铝质和硅铁质黄壤、黑色和黄色石灰土为主阿哈湖是一个典型的季节性分层湖每年月初至月中旬湖泊水温随深度呈稳定的正温层结构,温跃层分布于水深一间,温度梯度约为℃恤采样工作于年月一年月间在阿哈湖湖心区进行,覆水深度约为湖水逐月按的间距自上而下分层采集,现场测定水温和,并用固定溶解氧孔隙水分别于冬季和夏季从孔径卫刀、长的沉积物孔柱中以的分截间距用离心法现场提取,并以林混合纤维素醋微孔滤膜过滤沉积物采样和分样装置均为自行设计研制网为防止氧化效应的干扰,孔隙水提取过程于氮氛装置中进行阴在湖水和孔隙水中滴加超纯,使湖水和孔隙水,均用原子吸收火焰法直接测定,湖水溶解氧用碘量法分析,孔隙水子和弼一用阴离子色谱法分析各组分分析误差分别为,,子和代一士士卯一收稿,卯一仁收修改稿国家自然科学基金资助项目科学通报第卷结果和讨论残”的释放迹象和持续时间根据湖水,浓度历时一年的逐月监测结果,发现在湖泊未分层的月至翌年月间,湖水含氧性良好,和始终低于压的浓度检测限但自月起,随着湖泊的热分层和的垂直分异,湖水浓度在中、下层出现显著的逐月增高现象,并随深度呈明显的递增趋势,从表层浓度低于检测限至湖底深处增至一压,递增幅度高达两个数量级图这一现象一直持续至月中旬湖泊分层事件结束才逐步消失递增分布表明,湖水浓度的季节性增高主要来源于沉积物的释放与此同时,湖水浓度却未出现类似于的相应变化图,两月依然低于检测限,直至月才出现超过地表水饮用标准压以上的较高浓度,但并不呈典型的垂直递增图式,而是在译度形成一个较小的浓度峰,说明这一高浓度不是由沉积物的释放造成的,可能与湖盆中输人量的季节性增高有关由此可见,在湖泊分层期间可自沉积物向上覆湖水持续释放,而则不存在明显的释放迹象·一,哩·一,·气一一一叮一‘夺弋卜辛奉杏去圈万王,可·一‘,石,·一’,·一’图阿哈湖湖水,和的浓度一深度剖面残妇的释放深度冬季和夏季的实测结果表明,沉积物孔隙水各组分不存在明显的季节性变化图是冬季孔隙水,,至和二一的浓度一深度剖面由图可见,孔隙水,浓度均随深度呈典型的峰值分布特征其中,峰就在沉积物一水界面附近,而峰则位于沉积物深度,峰值分别为压和压,均比上覆湖水高出一个数量级峰值分布表明,和均存在经由孔隙水向上覆湖水释放的趋势由峰位不难看出,的释放深度仅限于界面,而则涉及沉积物较深层次,的释放通量根据扩散方程凡二一毋叭,可估算,在界面的释放通量网沉积物一水界面附近一深度孔隙水,的浓度梯度△△,分别为压·一’和压·一’,巧℃时理想溶液中,的分子扩散系数分别为一和第期至一召一票一华一,·丫一长夕减·一’一·一侧姗图阿哈湖沉积物孔隙水,,子和代一的浓度一深度剖面阔在上述节中已经揭示仅在湖泊分层期间具有明显的释放迹象,假设的释放时间与相同,取孔隙度甲,则和的季节性释放通量几分别为平·一’和卜一’由沉积物释放的,主要累积于中、下层湖水中图假设水体平均厚度为则通过释放导致湖水,浓度的平均增高幅度分别为压和压,与实际观测结果基本一致图显然,由于的释放通量很小,不足以影响湖水浓度,所以在实际观测中未能见到明显的释放迹象阿哈湖,的平均沉降通量分别为咖尸·一’和刀尸·一”,因此,释放通量分别占其沉降通量的和可见的季节性释放对其沉积过程几乎没有影响,而则相当显著由于阿哈湖湖水的寄宿时间仅为科,基本上与的季节性释放时间相同,所以由湖水输人沉积物的通过季节性释放大部分仍随出湖水流失,只有左右最终归宿于沉积物中这就是为什么在许多湖泊中沉降微粒的触比为,而沉积物的肠比下降为的一个主要原因一乳残与,代一的藕合关系以往的研究表明,湖泊沉积物中的释放往往与湖水的季节性缺氧事件同步进行团因此,一般认为只有在缺氧条件下才能从沉积物中释放出来,而在含氧条件下不存在这