安徽巢湖沉积物的地球化学特征
(安徽省地质调查院，合肥230001)
摘要:巢湖沉积物中营养元素和重金属含量较低，富含铈、锶和Na2O。元素分布形成三个地球化学区，主要受湖泊地质背景和沉积环境控制。河流携带元素的沉积顺序为:Cd、P、Pb、Zn、As、S沉积在湖口附近；Ni、Cr、Cu、N沉积在来水两侧和前3 ~ 8 km处；Zr沉积在湖的边缘，Ti沉积在湖的中心。中庙-崂山隆起限制了污水向东半湖的扩散。
关键词:巢湖；沉积物；地球化学特征
1简介
安徽省江淮流域生态地球化学调查横跨长江和淮河，区域内湖泊众多，包括淮河流域的瓦埠湖、何瑶湖、焦刚湖、安丰堂湖，长江流域的巢湖、龙感湖、大观湖、博湖、五常湖、坡岗湖、菜子湖、白荡湖、丰沙湖、黄陂湖、金圣湖、石臼湖等。由于工农业污染的影响，巢湖污染严重，已成为国家重点控制的“三湖三河”之一。本次调查系统在上述16个湖泊中采集了633个0-20cm湖底沉积物样品和168个深层沉积物样品(1.5m以下或基底以上20cm)，测定了54项指标，获得了巢湖湖底沉积物基本地球化学调查数据，为不同地质背景下湖泊沉积物元素地球化学特征的对比研究提供了基础数据。
2巢湖水文环境和地质背景特征
巢湖具有城市供水、水产养殖、农田灌溉、旅游、航运等多种功能，也是规划中的引江济淮工程中的重要调水水源。根据湖泊水深和沉积物厚度，整个湖泊可分为西、中、东三个沉积(沉降)中心，西部以中庙镇-北闸镇为界，东部以花塘镇-高林桥镇为界(图1)。巢湖由南淝河等八大河流补给，主要污染河流为流经合肥市的南淝河、十五里河，水质劣于ⅴ类；流经肥西县的排河为二类，水质为ⅳ ~ ⅴ类；其他河流一般为ⅲ~ⅳ类水质。巢湖水污染区域主要分布在西部，水质多为V ~劣V类，超标指标主要是TN、TP和CODMn，东部水质明显好于西部。
巢湖是一个断陷湖。郯庐断裂带沿北岸中庙-南北门贯穿巢湖，湖泊沉积基底多为第三纪-第四纪地层。巢湖周边地质背景特征:东南部巢湖市-散兵镇沿岸湖滨带主要由寒武-二叠纪碳酸盐岩组成；北部何昌林-中庙沿海湖滨带分布有侏罗纪和白垩纪碎屑岩、元古宙浅变质岩和变质岩浆岩；北部和西部何昌林-罗大营沿海湖滨带主要为第四纪河流冲积物，其他地区多为晚更新世黄土(图2)。入巢湖河流源区地质背景特征:西北部南淝河、十五里河为晚更新世黄土；西部的排河和丰乐河远源为大别群变质岩，近源为火山岩、碎屑岩和晚更新世黄土。南部的白石山河和赵贺河主要为侏罗纪火山岩和晚更新世黄土。东北部高哲河以晚更新世黄土为主，局部出露震旦系-寒武系碳酸盐岩。总的来说，物源的地质背景主要是晚更新世黄土。
图1巢湖沉积物等深线
图2巢湖周围成土母质分布图
3巢湖沉积物中元素的地球化学特征
3.1元素含量特征
巢湖表层和深层沉积物地球化学参数见表1。表层沉积物中As、Hg、CaO的变异系数在0.5 ~ 0.76之间，反映了这些元素在表层沉积物中的分布不均匀。Cd、Cu、Mo、Ni、P、S、Sb、Zn、MgO和有机质的变异系数在0.25 ~ 0.50之间，这些元素分布均匀，而其他元素的变异系数均小于0.25，呈均匀分布。
表1巢湖表层和深层沉积物地球化学参数统计表
注:氧化物、N、P为%，pH为无量纲，其他元素为mg/kg；表层/深度(表层沉积物平均值/深层沉积物平均值)；表层/土壤(表层沉积物/黄土母质分布区表层土壤平均值)。
巢湖表层沉积物元素平均含量高于深层沉积物(比值系数≥1.5)，而As、Mo、S、Sr高于深层沉积物(比值系数1.1 ~ 1.5)，Ni和TFe2O3明显较低(比值系数0.8 ~ 0)
与上游黄土母质分布区表层土壤平均值相比，富含Cd、Sr、Na2O和CaO(比值系数为1.2 ~ 1.5)，Cr、Cu、Mo、N、Ni、P、Pb、S、Sb、TFe2O3和Al2O3含量低于表层土壤(比值系数为0.6 ~ 0.9)
与沿江湖泊表层沉积物相比(表2)，Na2O、Zr、ce、Sr明显高于沿江湖泊(比值系数≥1.2)，Ti、B、U、SiO2 _ 2与沿江湖泊相近(比值系数0.9 ~ 1.2)，其他元素低于沿江湖泊(比值系数< 0.9)。
表2巢湖和长江沿岸湖泊表层沉积物平均比值系数
3.2元素的地球化学分布特征
根据表层沉积物中Cu、Cd、Zr、ti、N等多元素地球化学场的分布特征，将巢湖划分为三个地球化学区(图3、图5)，与巢湖的三个沉积(沉降)中心(图1)有很好的对应关系。说明湖泊的沉积环境直接影响元素在湖泊中的沉积和分布。
图3巢湖沉积物地球化学分区图
注:下图为Cu元素地球化学图。
图4巢湖沉积物和湖水的pH值图。
注:下图为沉积物的pH值，标注数字为水的pH值。
图5巢湖表层沉积物中锆、镉、氮和钛的地球化学图。
巢湖沉积物pH值自西向东逐渐升高(图4)，中西部呈中性，东部呈碱性。而西部的湖水pH值小于8，中东部大于8。沉积物和水体pH值的空间分布趋势基本一致。
东部的Zr、Ti、Hg、SiO2 _ 2、Pb为低背景区(图5)，N为背景区，其他元素分布在高背景。西部的Ti、Pb、N、Hg、Cd、K、Zn、As、Cu、P和有机质以高背景为主，CaO、Zr和SiO2 _ 2以低背景为主。中部大部分元素含量低于东、西部，除高背景的SiO2和Zr外，其他元素多分布在低背景。
4号元素在湖泊中的沉积规律。
由于湖岸平直，河水进入巢湖后，由于水动力和水化学条件的变化，元素具有明显的沉积序列。Zr一般沉积在河口和沿岸(图5)，而Cd、P、Pb、Zn、as、S等元素仅沉积在河口附近。与湖水交换后，Cu、Ni、Cr、N等元素一般沉积在湖水的两侧和前缘，而Ti等元素则向湖中心迁移。巢湖入湖河流河口元素沉积特征见表3。
表3入巢湖口河流元素沉积特征统计表
注:+沉积在河口附近，-一般不沉积在河口。
由于不同河流携带的元素形态不同，河水的化学性质不同，元素的沉积顺序也不同。南淝河和十五里河的污染物相对较高，河水(pH 7.7左右)中元素含量与正常湖水(pH 8.0左右)差异较大。Cd、Hg、As、S、Pb、P和有机质沉积在河口附近，一般在距河口4 ~ 6 km以内，而MgO、K2O、Al2O3、Mn一般在离河口较远的地方。
5受污染河流对巢湖水质的影响
流入巢湖污染严重的河流有南淝河和十五里河，其次是排河，均分布在西半湖。污染指标包括重金属元素、营养物质和有机物。污染物的主要来源是工业废水和生活污水，丰乐河是造成西半湖富营养化的P、K元素的重要来源。上述河流的大量污染物带入，使得西半湖水质大多为V ~劣V类，从而造成西半湖水质明显差于东半湖。
与沿江湖泊相比，巢湖Cd、Cr6+、Be、Mn、F、Se、Mo、氰化物含量明显偏高(图6)，Cd最高浓度为0.024mg/L，严重超标。
图6巢湖水与沿江湖泊的元素含量比较。含量单位:毫克/升。
河流污染水对巢湖水质的影响方式和范围。南淝河等污染水体流入巢湖后，Cd、Hg、Fe、Mn、Cr6++、Pb、Zn等元素沿湖北省西半部东侧向南扩散，形成连续分布、逐渐减少的污染带(图7)。污染范围主要局限在中庙-崂山隆起西部，也是蓝藻灾害多发区。
巢湖pH值也有类似的分布特征(图4)。以中庙-崂山隆起为界，西部大部分湖泊pH值小于8.0，沉积物pH值小于6.7。东部湖泊pH值在8.0以上，沉积物pH值在6.7以上，其中东部湖底表层沉积物pH值在8.0以上。
6结束语
巢湖沉积物富含Na2O、Zr、Ce和Sr，但大部分营养元素和重金属含量低于周边土壤和沿江沉积物，与稀土、稀有和化学稳定元素W、Ti、Zr含量基本接近。
巢湖沉积物地球化学分带明显，东、中、西部地区与湖泊的三个沉积中心一致。由于物源区分布着高背景的地质体，东部重金属含量高、分布范围广，说明湖泊沉积物中元素的含量和分布特征主要受物源区地质背景的控制，其次是沉积环境的影响，河流对地球化学场的影响有限。
输入巢湖的元素沉积顺序为:Zr——河口及沿岸地区——河口附近的Cd、P、Pb、Zn、As、S——湖中心的Ni、Cr、Cu、N-Ti。
图7巢湖镉地球化学图。镉的单位是毫克/升。
河流污染物对巢湖水质的影响大于沉积物。污染水体的扩散受湖底地形控制，其污染影响范围往往局限于湖的西半部，也是蓝藻灾害的多发区。
参考
[1]安徽省地质矿产局。安徽省区域地质。北京:地质出版社，1987。
[2]安徽省土壤普查办公室。安徽土。北京:科学出版社，1996。
[3]安徽省统计局。安徽统计年鉴(2002)。北京:中国统计出版社，2003。
[4]《安徽减灾年鉴》编辑委员会。安徽减灾年鉴。合肥安徽大学出版社2003
[5]安徽省水利厅，安徽省环保局。安徽省水功能区划。北京:中国水利水电出版社，2004
[6]合肥市环保局。安徽省合肥市环境质量报告(2001 ~ 2005)
巢湖沉积物的地球化学特征
、高、
(安徽省地质调查院，合肥230001)
摘要:巢湖沉积物营养元素和重金属元素含量较低，但富含铈、锶和Na2O。元素的分布导致三个地球化学带的形成，它们基本上受湖泊地质背景和沉积环境的控制。河流携带元素的沉积顺序为:Cd、P、Pb、Zn、As和S在河流入湖处，Ni、Cr、Cu和N在河流入湖两侧和前方3～8km处，Zr在湖泊边缘，T在湖泊中心。中庙-山姆隆起在限制污水向湖的东半部延伸方面发挥了作用。
关键词:巢湖；沉积物；地球化学特征