天山乌鲁木齐河源1号冰川积雪内痕量金属元素的季节变化及-中国科学.PDF

中国科学 D 辑:地球科学 2007 年 第37 卷 第5 期: 676~681 SCIENCE IN CHINA PRESS 天山乌鲁木齐河源1 号冰川积雪内痕量金属 元素的季节变化及其环境意义 * 李传金 李忠勤 李月芳 王飞腾 ( 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冰冻圈与环境重点实验室天山冰川站, 兰州 730000) 摘要 对天山乌鲁木齐河源1 号冰川雪坑样品中痕量金属Pb, Cd, Zn, Fe, Al 的季节变化和淋融 作用进行了研究. 2002 年9 月~2003 年9 月在1 号冰川东支海拔4130 m 粒雪盆, 共采集113 个雪 坑样品, 用于痕量金属分析. 结果表明 1 号冰川表层雪中Pb, Cd, Zn, Fe, Al 的平均浓度分别为 2.48, 0.04, 9.34, 122.70, 131.07 ng ·g− 1. 分析表明, 这些金属主要来自岩石风化物和土壤粉尘及人 类活动对大气的污染. 痕量金属输入具有明显的季节变化: 冬季高, 夏季低, 春、秋季为过渡时期. 初步分析有两个原因: (1) 冬季人类活动对痕量金属输入的贡献比其他季节显著; (2) 夏季减弱的 NE 和ENE 风减少了对各种物质输送, 且本时期较大的降水量对大气中各种元素有较强的淋洗作 用. 淋融作用强烈的改变了痕量金属元素在雪层中的分布. 各种金属的雪坑平均浓度亦呈现明显 的季节变化: 冬季高, 夏季低, 且与同期气温呈明显反相关关系. 关键词 1 号冰川 痕量金属 季节变化 EFc 值 淋融作用 冰雪中保存的痕量金属可以用来指示大气物质 高原、阿尔卑斯山及热带山地冰川地区雪冰中痕量金 传输路径, 揭示区域和全球范围内的人类活动对环 属研究也引起了人们很大的兴趣. 已有研究资料显示, 境的污染等 [1]. 极地雪冰中痕量金属的研究可以追溯 由于物质来源及传输途径的不同, 山地冰川地区痕 到 20 世纪 60 年代中后期 [2]. Murozumi等 [3]第一次给 量金属浓度变化趋势与极地地区存在显著差异 [8]. 出北半球大气层已经受到人类活动释放的Pb 的污染 天山乌鲁木齐河源 1 号冰川( 以下简称 1 号冰川) 证据, 发现 20 世纪 60 年代中期Greenland雪冰中Pb 位于天山山脉东段, 这是亚洲粉尘的源区且临近人 的含量比 2800 a BP增加了 200 倍, 比工业革命前夕 类活动区( 图 1)[9~11]. 20 世纪 60 年代以来, 河源区气 增加 20 倍. Boutron[4]和Candelone等 [5]利用保存在 候变化给 1 号冰川带来了深刻的影响 [12], 但人类活 Greenland雪冰中痕量金属记录(主要是Pb)恢复了历 动影响冰川变化的研究尚不多见, 且迄今为止, 1 号 史上几次人类文明时期人类活动对环境的影响. 南 冰川仍是痕量金属研究的空白区. 2002 年 7 月, 天山 极地区远离人类污染源, 加之南极辐合带的屏障作 冰川观测试验站在 1 号冰川开展了冰川过程研究, 简 [6] 用, 使其成为地球上受人类活动污染最轻的地区 , 称为PGPI(the Program for Glacier Processes Investiga- 但其冰芯资料仍很好的记录