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第15卷第5期 2008年9月 地学前缘中国地质大学北京;北京大学 Earth Science Frontiers China University of Geosciences,Beijing; Peking University Vo1. 15 No. 5 Sep. 2008 太湖流域土壤重金属元素污染历史的重建以Pb、 Cd为例 成杭新1，2，赵传冬2庄广民2夏威岚3刘英汉2杨柯2聂海峰2 1.北京大学化学与分子工程学院，北京100871 2.中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所，河北廊坊。65000 3.中国科学院南京地理与湖泊研究所，江苏南京210008 Cheng Hangxin1,2 , Zhao Chuandong2, Zhuang Guangmin2, Xia Weilan3, Liu Yinghan2, Yang Ke2, Nie Haifeng2 1. College of Chemistry and Molecular Engineering, Peking University, Beijing 100871, China 2. Institute of Geo户hysicaland Geochemical Ex户loration，Chinese Academy of Geological Science, Langfaηg 065000, China 3. KeyLαboratory of Lake Sedimentation and Environment, Nanjing Institute of Geogra户hy while si日cethen the concentrations have become considerably higher, which is just basically corresponding to the industrializatio日progressthere. It is thus inferred that the industri alization has been the main reason for the increase in Cd and Pb concentrations i日thelake sediments. The accu mulated amou日tsof Cd and Pb i日thelake sediments have been 146 t and 25980 t respecti飞relysince 1900, a mo日gthem 40 t and 6777 t were due to the i日takefrom Tiaoxi river, 36 t and 6023 t from Yili river, and 71 t and 13179 t from other rivers say Tiao river, Ge river and the Grand Canal , respecti飞rely.It is seen that the above mentio日edother rivers have been the mai日sourcesfor the accumulated Cd and Pb i日theTaihu Lake. The peak period of the accumulation was 80-90s of the last century. The outputs of Cd and Pb from the Grand Canal have been 28.26 t and 3419 t since 1980, respecti飞rely;while the total outputs of Cd and Pb from the ba SI日ofTiao river have been 13. 70 t and 1585 t, amo日gthem 8. 90 t of Cd and 610 t of Pb have been due to hu man activities, corresponding to 64. 96 and 38. 47 of the total outputs of Cd and Pb respecti飞rely.The to tal outputs of Cd and Pb from the basin of Yili river have been 10. 09 t and 1063 t since 1980, respectively, a mong them 6. 96 t of Cd and 500 t of Pb have been due to human activities, corresponding to 68. 68 and 收稿日期2007-10-18;修回日期2008 -06 -17 基金项目国家自然科学基金项目40673066;国家重点基础研究发展计划“973“项目G1999045707;国土资源大调查项目 200420130002,200414200011 作者简介成杭新1964 ，男，博士，教授级高级工程师，地球科学与信息技术专业，从事生态地球化学与地球化学勘查研究。E-maiLhan gxinvip. sina. com 168 成抗薪，赵传冬，庄广民，等/地学哲是在Eartn段1er町Fronters2008, 15 5 47.08 of the total outputs of Cd and Pb respectively. It shows that the accu日1Ulatio日ofCd due to human ac tivity has been over that of natural denudatio日inthe Taihu Lake drainage area. The key measures for impro ving the environmental quality of the lake sediments should be to decrease the total discharge of Cd and Pb from industrializatio日progressand to co日tr址theoutputs of Cd and Pb from the Gra口dCanal. Key words heavy metal pollution; reconstruction of history; regional soil; Taihu lake 摘要太湖是位于长江下游的一个大型浅水湖泊，通过对4个代表太湖不同沉积环境的湖底沉积剖面的 137CS和210Pb沉积定年，重建太湖湖底沉积物和太湖来水流域土壤Cd，Pb的污染历史。结果显示1980年以 前，太湖底积物中Cd，Pb含量与流域内的自然背景含量相当，1980年以后，湖底沉积物中的Cd，Pb含量显著 增高，这与我国大规模工业化进程的起始时间基本一致，推测工业化进程是湖底沉积物中Cd，Pb含量增加的 主要原因。1900年以来太湖湖底沉积物中累积含有Cd和Pb分别为146t和25980 t，其中若溪来水提供的 Cd和Pb分别为40t、6777 t，宜漾河来水提供的Cd，Pb分别为36t、6023 t，其他来水沈、漏、运河提供的 Cd、Pb分别为71t、13179t，其他来水是太湖Cd，Pd累积的主要输入途径。Cd，Pb累积的高峰期为20世纪 80-90年代，1980年以来，运河来水Cd，Pb的输出通量为28.26t、3419 t;若溪流域Cd，Pb的输出总量分别 为13.70t、1585 t，其中人为源的Cd，Pb为8.90t、610t，人为源输出的Cd，Pb运量占总输出量的64.96和 38.47 ;宜漾河流域Cd，Pb的输出总量分别为10.09t、1063 t，人为源的Cd，Pb分别6.96t和500t，人为源 输出的Cd，Pb运量占总输出量的68.68和47.08，表明太湖流域人类活动所导致的Cd已超过自然剥蚀 过程，因此削减工业化进程中的Cd，Pb排放总量，控制太湖运河来水的输出通量是改善太湖底积物Cd，Pb环 境质量的关键措施。 关键词重金属污染;历史重建;区域土壤;太湖 中图分类号P595文献标识码A文章编号1005 - 2321200805 - 0167 -12 我国正在大规模开展1 25万多目标区域地球 化学调查，其实质是对地球表层生态系统进行多元1太湖及太湖流域自然地理特征 素地球化学填图口3J。区域生态地球化学评价是针 对区域地球化学调查发现的、可能影响生态环境安 全的重大问题而开展的一项以河流、农田、城市、湖 泊湿地及草原等生态系统为主要评价单元，以元素 成因来源、迁移途径、生态效应和预测预警为主要内 容的研究工作[3-4J。 湖泊沉积物因能记录流域内元素的自然地质背 景及人类活动对环境影响的信息，使它成为重建湖 泊汇水流域内土壤环境变化历史的重要途径[5-8J。 因此查明湖泊沉积物中的物质组成、成因来源、输入 途径，自然源与人为源分辨的表征方法，重建湖泊及 汇水流域内土壤污染的演变历史，预测未来发展趋 势已成为湖泊生态系统区域地球化学评价的主要任 务之一。 本文以太湖底积物中的Cd、Pb为例，围绕湖泊 生态系统区域生态地球化学评价的任务，对如何利 用湖底沉积物重建湖泊及汇水流域内土壤污染的历 史、自然源与人为源分辨的表征方法进行讨论，目的 是为我国其他湖泊生态地球化学评价提供思路和研 究案例。 太湖与都阳湖、洞庭湖、洪泽湖、巢湖并称为中 国5大淡水湖，湖泊面积2338k时，平均深度1.89 m，最大深度2.6m，湖泊总蓄水量44.3X 10 8 时， 为典型浅水湖泊。 太湖流域包括太湖、太湖平原及西部丘陵地区， 它地处我国东部长江河口段南侧与钱塘江、杭州湾 之间，北靠长江，南接杭州湾，东临东海，因为天目山 地与宜漂山地。流域面积约36500km 2 。流域内有 上海、杭州、苏州、无锡、常州、嘉兴、湖州等大小城市 38座，人口3337. 52万，平均人口密度达917人/ k时，工农业产值占全国1/7。 太湖水系大致以太湖为界划分上、下游。北部、 南部以无锡的直湖港和吴江县的吴楼港为界，以西河 流以入湖为主;以东河流以出湖为主。太湖上游来水 包括茜溪、宜漂河水系和桃、漏、运河来水图1。太湖 入湖水系的多年平均流量为6.3326. 8时/S[9J。 茜溪水系，受水面积6000 k时，分合溪、东茜 溪、西茜溪三条河流，其中东茜溪、西茜溪长分别为 165 km和145km，总流量的70入太湖。宜漂河 成抗薪，赵传冬，庄广民，等/地学哲是在EartnScence Fronters2008, 15 5 169 图1太湖来水和出水水系分布图 Fig. 1 Distribution of tributaries and output of stream around Taihu lake 水系，受水面积约6000k时，在大浦口附近入太湖。 桃、漏、运河来水在总入湖水量中所占比例较小。 太湖出水水系包括运河水系、黄浦江水系，主要 分布在太湖的东半部湖岸。京杭大运河的江南段与 长江及纵横交错的江河、湖港组成大运河水系，它是 长江水系的组成部分。黄浦江水系位于太湖流域的 最下游，它承纳吴叶企江、澄湖、淀山湖、太浦河及杭嘉 湖区东西茜溪的部分来水。历年平均资料显示东太 湖的出水量占太湖总出水量的65，因此黄浦水系 为太湖的主要出水通道。 图2太湖湖底沉积柱采样位置图 Fig.2 Sampling sites of sediment cores in Taihu lake 2.2 样品分析 中国科学院南京地理与湖泊研究所沉积与环境 开放实验室采用ORTEC高纯错低本底γ能谱仪进 行沉积物样品的山Cs和川Pb同位素测年，测试过 程中采用中国原子能研究院提供的山Cs定年标准 样对测试结果进行校正。 采用1 25万多目标区域地球化学调查中的配 套分析方案，在中国地质科学院地球物理地球化学勘 查研究所中心实验室测试Ag、As，Cd、日g、Pb、Zn、 Cu、Ni、Sn和V等元素口。]。用国家一级标准物质 GBW07301a、GBW07423、GBW07309、GBW07310进 2 样品采集与分析测试行分析质量全程监控。以预先集中抽取密码重复样 的分析结果评定分析精密度R，以密码插入的同 2.1样品采集类国家一级标准物质的测试结果检验分析的准确度 根据太湖主要来水、出水水系的分布状况，分别RE。结果显示，分析准确度RE为1. 93 在大浦、小梅口、西山、青口湾附近布置了编号为3.07，分析精密度R为3.1918.60表1。 TL9、TLll、TLlO和TL8等4个湖底沉积柱样品。 其中TL9、TLl1分别代表宜漂河流域和茜溪流域 太湖来水的沉积环境，TLlO位于太湖湖心区，代表 整个太湖的沉积环境，而TL8则代表太湖出水口的 沉积环境图2。 用沉积物泥心采样器采集湖底沉积柱剖面样， 采样管为有机玻璃管，直径54mm，长100cm。选 取沉积物表面平整的柱状样，采用0.5cm或1cm 间隔现场进行样品分割。对每个分割样品，称取沉 积物的湿重，经自然风干再称取每层沉积物的干重， 获得每层沉积物的含水率和干重，并送实验室进 行川町、川Cs测定和元素含量分析。 表1各元素分析检出限与测试精密度RD、准确度RE Table 1 Detectio日limits，monitoring limits of accuracy and precision 元素分析方法检出限RE/ RD/ Ag ES 20 1. 33 18.60 As AFS 1 1. 93 4.26 C过ICP-MS 20 1. 65 13.09 Hg AFS 2 0.74 7.08 Pb XRF 2 。136.62 Zn XRF 2 0.43 3. 19 Cu XRF 1 O. 81 3.47 Ni XRF 2 3.07 3.50 Sn ES 1 1. 09 9. 76 V XRF 5 O. 96 3. 18 注Ag，Cd, Hg检出限单位为ng倍;其他为f1g倍。 170 成抗薪，赵传冬，庄广民，等/地学哲是在Eartn段1er町Fronters2008, 15 5 3 沉积物沉积速率与地球化学特征 3.1 沉积速率 表2示出的是采用川Pb和山Cs同位素定年1去 测得的太湖不同湖区湖底沉积物的平均沉积速率和 沉积年龄。表中表明太湖不同湖区湖底沉积物的平 均沉积速率为0，280， 41 cm/a，沉积时间区间为 1864-2002年，即为138a，与文献中太湖沉积速率 较低的报道基本一致[1]-13]。从沉积柱所在的湖区 位置分析，沉积速率呈现入水口湖心区出水 口的变化规律，表明所采集的沉积柱基本未受明 显扰动。 表2太湖不同湖区底积物平均沉积速率 Table 2 Average rate of sedimentation in different segments of Taihu lake 编号地理位置湖区位置 沉积速率 沉积年限 /cm a 1 TL8 青口湾太湖南区，出水口0.28 1887 2000 TL9 大浦太湖北区，入水口0.41 1855 2002 TLlO 西山太湖南区，湖心0.31 1907 2001 TLll 小梅口太湖南区，入水口0.41 1864 2002 年，累积通量逐年增加，1977年达到最高峰，累积通 量为318，4mg cm-2 a-] 0 1977年以来，累积通 量迅速下降，到2002年己下降到72，7 mg cm -2 a-]。因此尽管茜溪是太湖的主要来水流域，但在早 期宜漂河流域地表土地的利用程度应高于茜溪流 域，而在20世纪50-70年代，也即文化大革命时 期，茜溪流域地表土壤的开垦程度显著提高，茜溪水 系中的含砂量应显著高于宜漂河流域。 湖心沉积柱TLlO的累积通量显示，在 1907-1937年间的30a间，累积通量变化不大，累 积通量变化区间为285，3324， 4 mg cm-2 a-], 平均累积通量为310，6mg cm-2 a-]。从1937 年到1972年，累积通量显著增加，平均速率高达 383,8 mg cm-2 a-]。从1972年至今，累积通量 从424，6mg cm-2 a-]下降到77，5mg cm-2 a l，呈显著下降趋势。TLlO代表的湖心累积通量 显示，在20世纪40-90年代，湖心累积通量明显大 于宜漂河和茜溪水系来水的累积通量表明，尽管宜 漂河流域和茜溪流域是太湖的主要供水源，但太湖 的其他来水，尤其是运河来水所携带的泥砂量应远 大于宜漂河和茜溪流域的泥砂量。 3.2累积通量太湖出水口TL8的沉积速率变化模式与湖心 图3示出的是太湖湖底沉积物时代累积通量区TLlO的沉积速率变化模式基本一致，仅在2000 变化图。从图中可以看出，在1855年至1955年的年以来，出水口的沉积速率有所回升，而湖心沉积速 100 a间，宜漂河流域TL引来水中含砂量较高，其率则呈下降趋势。 累积通量介于277，2359， 2 mg cm-2 a-]，平均3.3 地球化学特征 累积通量高达332，5mg cm-2 a-]; 1955年至今TLl1、TL9湖积物沉积剖面位于太湖西部小梅 50 a来累积通量介于55，6313， 2 mg cm-2 口和大浦，它分别记录了茜溪和宜漂河来水水动力 a l，平均累积通量为186，1mg cm-2 a-]，明显条件和物质组成的变化历史，两者沉积速率均为 小于早期的累积通量。茜溪流域太湖来水TLll0,41 cm/a，同属太湖沉积速率最快的地区之一。 在1865-1950年间的平均累积通量为252，3mg 图4、5示出的是TLll和TL9沉积剖面中Cd、 cm-2 a-]，小于宜漂河流域;从1950年至1977Pb元素含量和累积通量分布图。图中显示以1980 年为界，可以划分为两个明显不同的时段，即1980 500 400 . 300 aEEil55 u 今200 口 λ100 年前沉积物中Cd、Pb元素含量以背景范围内的正 常波动为特征，1980-2002年的沉积物中元素含量 以显著增高为特征，1980年以来沉积物中Cd、Pb 含量分别比1980年前沉积物中增加2.52. 6倍、 1.71.8倍表3;无论是1980年前还是1980年 以来，TL9沉积剖面中的Cd、Pb均显著高于TLll， 19告台2000 非05表明宜漂河流域的Cd、Pb地球化学背景较茜溪流 域高。两条沉积剖面中各元素含量时间变化的协 图3太湖不同湖区不同时段累积通量变化图 调性证实TL9、TLll沉积剖面基本未受扰动。 Fig. 3 Change history of a.ιcumulation fluxes rate in Taihu lake 元素含量的时间变化趋势与我国改革开放、开 成抗薪，赵传冬，庄广民，等/地学哲是在EartnScence Fronters2008, 15 5 171 AV AU 0.735，n二11，α 二0.01，TL11沉积剖面沉积物中Cd各自独立成 类，而TL9沉积剖面沉积物中Cd、Pb均与常量元 素不相关表。，表明宜漂河和茜溪流域内的Cd、 Pb主要为人为源，人类活动应是1980年以来沉积 物中Cd、Pb显著增加的主要原因。 TLlO沉积剖面位于中心湖区，水动力学条件 相对稳定，湖积物沉积速率为0.31cm/ a，明显小于 反应太湖来水的TL9、TLl1沉积剖面。该沉积剖 面一方面受到茜溪、宜漂河流域来水中物质成分 的影响，同时也叠加有其他来水运河中的物质 组成。 湖心沉积剖面CTLlO中Cd、Pb含量时间由线 显示图7，1970年前主要为背景范围内的正常起 伏，沉积物中的Cd、Pb峰值浓度始于1970年，前后 持续20a，1990年后开始下降，1970年后沉积物中 Cd、Pb平均含量分别337ng怡和42.6同悟，是 1970年前沉积物中Cd、Pb含量的2.8倍和1.5倍。 与TL9、TLl1剖面相对比，TLlO较TL9、TLl1剖 面中Cd、Pb峰值浓度早10a。表明在20世纪70 年代，运河来水是太湖沉积物中Cd、Pb的重要输 入源。 TL8沉积剖面代表的是太湖出水处的沉积环 境，该剖面沉积物中Cd、Pb含量时间分布模式与 2 TL9、TLl1类似，1980年前主要为背景范围内的 波动，1980年以来沉积物中Cd、Pb含量显著增 加，但持续时间仅为10a，1990年后开始迅速下降 图的。 同一时段TL9、TL11、TLlO、TL8沉积物中 Cd、Pb含量对比发现，TL8沉积物中Cd、Pb含量明 显小于TL9、TLl1、TLlO。沉积剖面中Cd、Pb元 素在含量时间空间变化的协调一致性表明TL9、 TL11、TLlO、TL8沉积剖面受扰动作用不明显。 4 区域土壤重金属污染历史的重建 元素的累积通量是指单位面积内，每年沉积物 中元素的重量，通常用mg/Cm 2 a、同/Ccm 2 a 或ng/Ccm2 a来表示。由于它与元素浓度、沉积 速率成正比，因此在元素含量一定的前提下，它可用 作度量沉积物物源区环境条件的变迁，如剥蚀速率、 洪水大小、植被发育、气候变迁等条件的变化。当沉 积速率一定的前提下，它可用来度量自然地质作用 和人类活动强度，区分物源区物质来源的类型人为 源和自然源。因此元素累积通量，是污染历史重建 的基本参数之一。 4.1 Cd、Pb累积通量特征 各沉积剖面沉积物中Cd、Pb累积通量的变化 由线示于图4、5、7、8，按10a间隔统计的累积通量 变化示于图9。从图中可以看出，从有记录的1900 年以来，各沉积剖面中湖积物中Cd、Pb累积通量逐 步增高，到20世纪80年代达到高峰，其中湖心沉积 剖面和出水口沉积剖面中的Cd、Pb累积通量均高 于宜漂河和茜溪流域的累积通量，说明尽管宜漂河 流域和茜溪流域是太湖的主要来水，但来水中所携 带的Cd、Pb总量应小于运河来水，运河来水应是太 湖Cd、Pb污染的途径。 172 E 20 S ..c; D- a 30 成抗薪，赵传冬，庄广民，等/地学哲是在Eartn段1er町Fronters2008, 15 5 no i 40 E 20 3 占2 D- a 30 AV AMV Wpi弘g 20 40 60 80 Auv l 40 50 20 40 60 80 Q 4 令在 在10 了im在.CI汇， . kg叫 台5 8 G 5号 2号 坦 白 马运 D- 态 30 Auv i 40 50 图5太湖TL9沉积剖面沉积物中元素含量与累积通量图 Fig. 5 Contents and accumulations of C才andPb in profile of TL9 表31Lll、1L9、1L8沉积剖面1980年前、后沉积物中Cd、Pb含量 Table 3 Cd and Pb contents of sediments in profiles of the TLll, TL9 and TL8 TL11 TL9 TL8 时段特征值 C过Pb C过Pb C过Pb 最小值151 25. 3 240 22. 9 181 22. 3 1980年后 最大值467 69. 3 548 69.0 333 40. 6 平均值293 40. 3 348 44. 9 281 33.0 标准离差122 12.5 174 11. 5 55 7.0 最小值103 21. 3 93 21. 3 70 19. 6 1980年前 最大值146 26. 1 278 35. 5 145 24.4 平均值118 23. 9 134 24. 7 91 22.0 标准离差9 1.3 34 2.3 18 1.4 注.Cd含量单位为ng倍;Pb含量单位为μg/go 成抗薪，赵传冬，庄广民，等/地学哲是在EartnScence Fronters2008, 15 5 173 I-I恶 P MgO K,O CaO A5 F怠203 FeO N Zn 人hOl TC 。rgC Cd Cu 飞J 人喜 Sn Pb N纭。 表41L9沉积剖面沉积物中Cd、Pb与常量元素相关系数表 Table 4 C8rrelatio日coefficientsof Cd, Pb and major elements in profile of TL9 相关系数R 元素及氧化物Cd Pb Si02 Ah03 Fe203 MgO CaO Na20 K20 FeO Cd 1 Pb 0.57 1 SiO O. 06 -0. 26 1 Ah03 -0.06 0.33 -0.69 1 Fe203 -0.18 0.16 -0.80 0.31 MgO O. 02 O. 26 -0.95 0.61 CaO 0.11 0.05 -0.70 0.25 Na20 0.23 0.19 -0.01 -0.48 K20 -0.16 0.11 -0.87 0.91 FeO -0. 28 -0. 02 -0.94 0.68 注.黑体为α二0.01时相关系数，指示显著相关。 R 以20.0台2一0.40.6 TLll-19始于手段 图6太湖TLll沉积剖面1980年前、后 元素聚类分析谱系图 Fig. 6 Cluster analysis deposited before and after 1980s in profile of TLll 0.8 1 0.69 0.37 0.20 0.51 0.76 a♀ 奈之j 与5￡吨2运, L 201- \ 主 1 0.81 1 O. 20 0.24 1 0.81 0.53 0.35 1 0.86 0.61 O. 14 0.91 1 主，扩2告 30 G 4母80 120 Yfng cm-2 . 137丁s lfl f二〉 i争夺 20 30 图7太湖TLlO沉积剖面沉积物中元素 含量与累积通量图 Fig. 7 Contents and accu日mlationsof Cd and Pb in profile of TLlO 4.2 区域土壤Cd、Pb污染历史重建 160 太湖湖水面积2338k时，太湖来水以茜溪和宜 漂河水系为主，桃、漏、运河来水为辅。据1954 1988年太湖主要入湖水系年平均流量的统计阻，茜 174 成抗薪，赵传冬，庄广民，等/地学哲是在Eartn段1er町Fronters2008, 15 5 υ i 10 口FQ飞飞ZH 队。〔叫 20 20 30 台 AU υ 句tw Aυ 匀dM i 4自1216 YI/lg cm-2 . Auv i 20 30 30 图8太湖TL8沉积剖面沉积物中元素 含量与累积通量图 Fig. 8 Contents and accumulations of C才 and Pb in profile of TL8 了1I1 TL8 t分 局、 / 、、 气 b1 号称 号γ 〉、 G 立000币1号90而198命而i♀70而i♀60 2002 200自1989夺791969 年{分 i♀4位i争001♀00 l守491939 图9太湖不同时代湖积物中Cd，Pb 累积通量变化图 Fig.9日istoryof accumulation of Cd and Pb in Taihu lake 溪流域西茜溪、桂几东港的年平均入湖流量分别为 50 26.8 m3 / s、13.8m 3 /s;宜漂河流域的长兴港、袱溪 河、南仑河、j曹桥河的年平均流量分别为6.33时/ s、13. 5时/s、7.02时/s、7.10 时/s，而太福运河、 直湖港的年平均流量分别为10.2m 3 /s、11.9 m3/s, 累计入湖年平均流量为96.65时/s，其中茜溪流域 来水占42.01，宜漂河流域来水占35.12，桃、 漏、运河来水占22.87。据此假设各流域入湖来 水的比例即为对太湖底积物贡献的比例，因此茜溪 流域、宜漂河流域、运河来水覆盖太湖底积物的面积 分别为982km 2 、821km 2 、535k时，则各时段湖底 沉积物中的元素累积通量与湖底面积的乘积应等于 入湖水系中元素的输出通量。 4. 2. 1 太湖主要来水的Cd、Pb输出通量 TLl1、TL9沉积剖面中的沉积物主要来自茜溪 和宜漂河流域，分别记录了各自流域内的物质成分 和迁移通量的地球化学信息。因此沉积剖面中不 同时段元素的累积通量应分别与流域内的元素输 出通量相等。 茜溪和宜漂河流域不同时期Cd、Pb的输出通 量表明表5，1864年至今，茜溪水系向太湖输出的 Cd、Pb分别为48.51 t、8588 t，宜漂河流域的Cd、 Pb输出量为45.46t、8828 to 1950年2000年的 50 a间即解放以来，茜溪流域Cd、凹的输出通量 分别占总输出通量的51.06、44.15，而宜漂河 流域Cd、Pb的输出通量仅占总输出通量的 42.06、31.21，表明20世纪50年代以来茜溪流 域向太湖输入的金属总量相当于解放以前100a的 金属输入总量，而解放以来宜漂河流域Cd、凹的输 出速率小于解放前。 1980年以来，茜溪流域Cd、凹的输出通量分 别占解放以来输出通量的57.93、43.75，改革 开放以来的22al980-2002年，茜溪流域Cd、凹 的输出通量分别占改革开放前1950-1980年输 出通量的137.72、77.78，表明从20世纪80年 代实行改革开放以来，茜溪流域地表土壤中的Cd、 Pb含量显著增高;而茜溪水系流向太湖的Cd、Pb 输入总量已明显大于改革开放前30a间的输出总 量，表明20世纪80年代开始的大规模工业化进程 所带来的Cd、Pb总量已明显超过自然剥蚀过程，应 引起高度重视。 尽管宜漂河流域向太湖输出的Cd、Pb总量大 于茜溪流域，但改革开放以来宜漂河流域向太湖输 成抗薪，赵传冬，庄广民，等/地学哲是在EartnScence Fronters2008, 15 5 175 表5不同时期太湖主要来水的Cd，Pb输出通量t Table 5 flux of Cd and Pb of the major water streams in lake Taihu 时段 吝溪流域宜漂河流域太湖其他来水 α Pb cd Pb cd Pb α Pb 2000 2002 0.51 148 0.47 86 1. 25 373 0.27 139 1990 1999 6.99 641 5.38 402 17.37 2184 5.00 1141 1980 1989 6.85 870 4.24 575 34.08 3584 22.99 2139 1970 1979 3.97 776 2.59 387 25.85 3354 19.29 2192 1960 1969 3.44 703 2.91 505 11.82 2790 5.47 1583 1950 1959 3.01 654 3.53 614 11.25 2543 4.71 1276 1940 1949 2.99 626 3.82 622 11.22 2684 4.41 1437 1900 1939 11.76 2359 13.20 2833 33.49 8466 8.53 3274 1864 1899 8.99 1811 9.32 2205 合计48.50 8589 45.46 8228 146.33 25980 70.67 13179 1950 2002年输出通量人51. 06 44. 15 42.06 31. 21 69.45 57.08 1980 2002年输出通量/19502002年输出通量/57.93 43. 75 52.77 41. 39 51. 86 41. 41 1980 2002年输出通量/19501980年输出通量/137. 72 77. 78 111. 74 70.61 107. 73 70.68 出的Cd、Pb仅占解放以来的52，77、4L39，略 小于茜溪流域，说明宜漂河流域较茜溪流域采取了 更为有效的环保措施。 4, 2, 2 人为源Cd、凹的输出通量 大规模工业化前沉积物中的含量可以代表自然 含量，因此对沉积物的同位素定年和元素含量的分 析即可获得流域内元素的自然地球化学背景山。 TL11、TL9沉积剖面沉积物中Cd、Pb含量时 间分布模式显示1980年前沉积物中的元素含量应 能代表大规模工业化前茜溪和宜漂河流域内各元素 的平均地球化学背景。对1980年前沉积物中Cd、 Pb元素含量的计算迭代剔除平均值2倍标准离 差，获得茜溪流域内Cd、Pb元素的地球化学背景 分别为118ng怡、24，。同悟，宜漂河流域内Cd、凹 的地球化学背景分别为134ng怡、24，1同/go 1980 年后湖底沉积物中元素含量显著增加应为人类源所 贡献，两者之差即为人类活动强度的表征。 茜溪和宜漂河流域人为源的Cd、Pb输出通量 示于表6。表中表明20世纪80年代以来，茜溪流 域人为源的Cd已接近或超出总输出量的50;进 入21世纪以来人为源的Pb占总输出通量的 62，59，表明茜溪流域的大规模工业化进程导致的 Cd、Pb输出通量已超过自然地质作用，且元素种类 已由单一的Cd污染发展到UCd、Pb复合污染。宜漂 河水系在20世纪90年代，人为源Cd占总输出量的 75，65，推测在20世纪90年代流域内以Cd含量 较高的工业结构为主，而2000年以来，工业结构开 始调整，人为源的Cd显著下降。 对比茜溪水系和宜漂河流域1980年以来Cd、 凹的总输出通量不难看出，宜漂河流域Cd、Pb的 总输出通量小于茜溪流域，茜溪流域人为源的Cd、 Pb输出通量也大于宜漂河流域，表明茜溪流域对太 湖Cd、Pb累积的贡献明显大于宜漂河流域。 表6太湖若溪和宜i栗河流域人为源 的Cd、Pb输出通量 Table 6 Output flux of Cd and Pb in Tiaoxi and Yilihe catchme口tsarea 时段特征 吝溪流域宜深河流域 α Pb cd Pb 总输出量/t0.51 148 0.47 86 2000 2002 人为源输出量/t0.24 93 0.21 41 人为源贡献/47.06 62.59 44.68 47.54 总输出量/t6.99 641 5.38 402 1990 2000 人为源输出量/t4.99 270
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