西江水体悬浮物颗粒有机碳稳定同位素组成及时空变化.doc

西江水体悬浮物颗粒有机碳稳定同位素组成及时空变化
魏秀国1,2,3,卓慕宁1,郭治兴1,朱立安1
1. 广东省生态环境与土壤研究所,广东广州510650;2. 广东商学院资源与环境学院,广东广州510320;
3. 华东师范大学河口海岸国家重点实验室,上海200062
摘要:通过对西江下游马口水文站多年的定点观测以及对虎门、梧州、江口等全流域多个河流断面悬浮物样品的稳定碳同位素分析,报道了近年来人类活动对西江流域影响的观测结果。研究发现:西江水体悬浮物颗粒有机碳稳定同位素组成从中游的-‰到河口-‰,逐渐变“重”,此结果基本反映了流域植被覆盖及土壤侵蚀状况;西江马口水文站1999—2005年悬浮物样品δ13C值的季节循环值为(-±)‰,其波动与流域侵蚀、物源组成相关。根据观测结果,西江流域土壤侵蚀主要发生于下游以及源头区域,悬浮物稳定同位素比值较“重”,而中游区域则相对较“轻”。河口地区的同位素值可能受工农业生产及生活废水影响较大,同位素值异化,其物质来源与河流上游和海洋不同。
关键词:西江;悬浮物;颗粒有机碳;稳定同位素;时空变化
中图分类号:P593;X142 文献标识码:A 文章编号:1672-2175(2008)06-2127-05
河流中的生源要素和各类污染物经历着非常复杂的迁移、转化等环境生物地球化学过程[1-4],并导致不同的生态效应,揭示它们的环境行为,在区域尺度上阐明其分布特征具有重要的科学意义和现实意义[4-6]。河流悬浮物中POC的丰富程度以及δ13C值的研究都显示河流中碳的物质组成来源于流域内的植被[7-11],其δ13C值的大小也强烈地依赖于生物群落的C3植物(δ13C值约为-28‰)和C4植物(δ13C值约为-12‰)的组成[12]以及流域土壤循环过程[13-15],因此碳稳定同位素被广泛应用于流域土壤侵蚀和植被变化的示踪研究[16]。
本文以天然存在的河流悬浮物颗粒有机碳稳定同位素为示踪剂,初步研究了它们在河流有机物质物源判别方面的应用,并探讨了西江水体悬浮物稳定碳同位素组成的季节和空间变化。
1 流域概况
西江是我国南方最大的河流——珠江的最重要组成部分,全长2214 km,×105 km2(图1)。流域濒临南海, 北回归线横贯流域中部,属于湿热多雨的热带、亚热带气候,同时还受到东亚季风和南亚季风的影响[17]。流域植被以常绿季雨林、阔叶林为主,流域森林遭破坏后代之而起的是面积广阔的草坡地以及农田系统。
2 样品采集和实验方法
样品采集
图1 西江流域采样点分布示意
Fig. 1 Location of the sampling sites of the Xijiang drainage basin
本工作以西江马口、梧州、江口、武宣、都安、蔗香、巴结及河口断面虎门为采样点。分别于2000—2001、2003—2004年,按水文季节于每年5月开始按5月、7月、11月至次年3月采集水体样品,在马口断面共采样8次;2004年3月采集到西江从上游到中游不同河段巴结、蔗香、都安、武宣、江口等河段的悬浮物样品,每断面采样1次;2005年度的3月、7月在马口、悟州、虎门断面各采样2次。采样时将河流断面分为上、中、下三个层面, m