不同粒径颗粒物在高浑浊河口生物地球化学过程中的作用研究

认识河口区颗粒物粒径大小与承载的营养盐、重金属等的含量之间的准确关系及其比例变动，是深刻理解河口淡咸水混合过程中营养元素及环境污染物生物地球化学行为和输运通量的关键。本研究拟以长江口为重点研究区域，采用水淘选法对悬浮颗粒物及沉积物按照粒径大小进行分级分离，最大限度地保持颗粒物的"原始状态"，剖析长江口颗粒物的来源、迁移转化及其归宿，揭示生源要素、重金属及有机物与颗粒物粒度谱/浓度之间的依存关系，特别是有关细颗粒物质在河口生物地球化学过程中的作用。结合长江口的水动力特征，研究水动力环境与泥沙运动的耦合对化学物质迁移的作用，揭示长江口颗粒态物质的输送特征，建立长江口生源要素和重金属的输运模式。本项目的实施将为高浑浊河口元素生物地球化学过程研究提供新的切入点，丰富高浑浊河口生物地球化学理论。

本课题以长江口和黄河下游水体颗粒物为研究对象，围绕化学元素与颗粒物粒度谱/浓度之间的依存关系这一关键科学问题，采用水淘选法对悬浮颗粒物进行粒度分级，对分粒级悬浮颗粒物中各形态磷、重金属、有机碳的含量进行了分析测定，系统研究了分级后的样品中各形态磷、重金属、有机碳的含量及其与粒径之间的关系，并尝试联合运用适宜于不同时间尺度的多核素（7Be、210Pb、234Th、137Cs等）研究颗粒物的来源和运移。.研究发现，颗粒物中磷的形态分布与粒径密切相关，可交换态磷、有机磷、自生磷灰石磷以及难分解有机磷随颗粒物粒径的减小含量逐渐增加，而碎屑磷随颗粒物粒径的减小含量逐渐降低。不同粒径颗粒物中生物可利用磷的含量差别很大，颗粒物粒径越小，生物可利用磷含量越高，其占总磷的比例也越高；颗粒物粒径越大，生物可利用磷含量越低，其占总磷的比例也越低。长江口、黄河下游颗粒中重金属的含量与颗粒物粒径密切相关，Zn、Cu、Pb、Cd、Cr的高含量主要集中于粒径小于32µm的细颗粒物中。长江口颗粒有机碳主要集中于粒径小于32µm的粒级，这些较细的粒级具有较高的矿物比表面积，而32-63µm的粗颗粒物矿物比表面积明显较低。从河口内向外，颗粒物的矿物比表面积、C/N比及估算的陆源有机质贡献率等都逐步减小，显示陆源输入的影响逐渐减弱。.本研究阐明了不同粒径颗粒物在河流与河口水体中磷酸盐、重金属和有机碳迁移转化过程中的作用，深化了对高浊度河口生源要素和重金属生物地球化学过程的认识。