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第1 2卷 第1期 2 0 0 5年3月 地学前缘 中国地质大学, 北京;北京大学 E a r t hS c i e n c eF r o n t i e r sC h i n aU n i v e r s i t yo fG e o s c i e n c e s,B e i j i n g;P e k i n gU n i v e r s i t y V o l . 1 2N o . 1 M a r .2 0 0 5 长江流域沿江镉异常源追踪与定量评估的研究框架 成杭新1, 杨忠芳 2, 奚小环 3, 赵传冬 1, 吴新民 4, 庄广民 1, 刘英汉 1, 陈国光 5 1 .中国地质科学院 地球物理地球化学勘查研究所, 河北 廊坊0 6 5 0 0 0 2 .中国地质大学 地球科学与资源学院, 北京1 0 0 0 8 3 3 .中国地质调查局, 北京1 0 0 0 2 6 4 .江苏地质调查院, 江苏 南京2 1 0 0 1 8 5 .南京地质矿产研究所, 江苏 南京2 1 0 0 1 8 CHE NG H a n g - x i n 1, YANGZ h o n g - f a n g 2, X IX i a o - h u a n 3, Z HAOC h u a n - d o n g 1,WUX i n - m i n4, Z HUANGG u a n g - m i n 1, L I UY i n g - h a n 1, CHE NG u o - g u a n g 5 1.I n s t i t u t e o fG e o p h y s i c a la n dG e o c h e m i c a lE x p l o r a t i o n,C A G S,L a n g f a n g0 6 5 0 0 0,C h i n a 2.S c h o o l o fE a r t hS c i e n c ea n dM i n e r a lR e s o u r c e s,C h i n aU n i v e r s i t yo fG e o s c i e n c e s,B e i j i n g1 0 0 0 8 3,C h i n a 3.C h i n aG e o l o g i c a lS u r v e y,B e i j i n g1 0 0 0 2 6,C h i n a 4.T h eJ i a n g s uI n s t i t u t eo fG e o l o g i c a lS u r v e y,N a n j i n g2 1 0 0 1 8,C h i n a 5.N a n j i n gI n s t i t u t eo fG e o l o g ya n dM i n e r a lR e s o u r c e s,C G S,N a n j i n g2 1 0 0 2 8,C h i n a C H E N GH a n g - x i n,Y A N GZ h o n g - f a n g,X IX i a o - h u a n,e t a l .Ar e s e a r c hf r a m e w o r kf o r s o u r c e t r a c k i n ga n dq u a n t i t a t i v ea s s e s s - m e n t o f t h eC da n o m a l i e sa l o n g t h eY a n g t z eR i v e rB a s i n .E a r t hS c i e n c eF r o n t i e r s,2 0 0 5,1 21 2 6 1 - 2 7 2 收稿日期2 0 0 4 1 0 1 0; 修回日期2 0 0 4 1 2 2 8 基金项目 国家重点基础研究发展规划项目G 1 9 9 9 0 4 5 7 0 7 ; 国土资源大调查项目2 0 0 4 2 0 1 3 0 0 0 2;2 0 0 4 1 4 2 0 0 0 1 1 ; 科学技术部社会公益 项目2 0 0 1 D I A 1 0 0 2 1 作者简介 成杭新1 9 6 4- , 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铂矿地球化学勘查研究。 A b s t r a c tC a d m i u mi sa nc u m u l a t i v e t o x i ce l e m e n t,w h i c hc o u l dr e s u l t i nc h r o n i cp o i s o n i n gw i t ha n i n c u b a t i o n p e r i o do f a s l o n ga s1 0～3 0y e a r s . T h e r e s u l t so f t h ec u r r e n t l y i m p l e m e n t e dm u l t i - p u r p o s eg e o c h e m i c a l s u r v e y s h o wt h a t t h e r ea r eC da n o m a l i e ss p r e a d i n ga l o n gt h ew h o l eY a n g t z eR i v e rB a s i n .Ap r e l i m i n a r ys t u d yo f t h e c o n t e n t so fC d i na l l u v i u mo nu p p e r,m i d d l ea n dl o w e rr e a c h e so f t h eY a n g t z eR i v e rr e v e a l st h a t t h e s eC da - n o m a l i e sa r em a i n l yc a u s e db yn a t u r a lw e a t h e r i n g . O nt h eb a s i so f au n i f i e dt e c h n i c a l r e g u l a t i o na n da i m i n ga t t h e f e a t u r e so f t h eC da n o m a l i e s,w ep r o p o s e das p a t i a la n dt e m p o r a lv a r i a t i o nm o d e l f o rt h eq u a n t i t a t i v ea s - s e s s m e n to f t h eC di n p u tf l u xf r o mt r i b u t a r i e s . T h em o d e l i se s t a b l i s h e db ya p p l y i n gt h es u s p e n d e dp a r t i c l e m a t t e rs u r v e yd u r i n g l o w - a n dh i g h - w a t e rp e r i o d s,t h e s t r a t i f i c a t i o ns a m p l i n go f s e d i m e n t a t i o nc o l u m no no v e r - b a n ks e d i m e n t s/f l o o d p l a i ns e d i m e n t s,a n dt h e i s o t o p i cd a t i n g . T h u s,t h eC di n p u t f l u xf r o mt r i b u t a r i e sc o u l d b ec a l c u l a t e du n d e rau n i f i e dr e g u l a t i o na n dt h er e g i o n a lg e o c h e m i c a la s s e s s m e n t sf o rt h ep r o v i n c e sa l o n gt h e Y a n g t z eR i v e rc o u l db em a d eu n d e rau n i f i e ds t a n d a r d,T h i ss h o u l dc r e a t et h ec o n d i t i o n sf o rac o m p r e h e n s i v e s t u d yo f t h em e c h a n i c so f t h eC da n o m a l i e sa l o n gt h eY a n g t z eR i v e r . K e yw o r d ss o u r c e t r a c k i n go fC da n o m a l y;i n p u t f l u x;q u a n t i t a t i v ea s s e s s m e n t;r e s e a r c hf r a m e w o r k;Y a n g t z e R i v e rB a s i n 摘 要C d属于积蓄性有毒元素, 引起慢性中毒的潜伏期可达1 0～3 0年之久。中国正在进行的多目标地球 化学调查成果显示, 长江流域存在全流域的C d异常。对长江上、 中、 下游冲洪积物中C d质量分数的初步研 究, 发现长江流域C d异常以自然风化作用为主。针对长江流域C d异常的特点, 在统一技术规范的基础上, 2 6 2 成杭新, 杨忠芳, 奚小环,等/地学前缘（E a r t hS c i e n c eF r o n t i e r s） 2 0 0 5，1 2（1） 采用枯、 丰水期悬浮物测量技术、 河漫滩/泛滥平原沉积物沉积柱分层采样技术, 同位素测年技术来建立长江 各支流C d输入通量的时空变化模型和定量评估方法, 估算长江各支流的C d输入通量, 使分散于沿江各省的 区域地球化学评价置于同一平台, 从而为全面研究长江流域C d异常的形成机理创造条件。 关键词C d异常源追踪; 输入通量; 定量评价; 研究框架; 长江流域 中图分类号P 5 9 5;X 8 2 文献标识码A 文章编号 1 0 0 5 2 3 2 12 0 0 50 1 0 2 6 1 1 2 0 引言 地球表层系统研究已成为中国未来中长期发展 纲要中的重要内容之一, 江河流域具有流域面积巨 大、 土地肥沃、 淡水资源丰富、 人口众多、 城镇密集、 工 农业生产发达等特征, 因此以江河流域为对象进行的 环境评价正日益成为地球表层系统研究的核心内容。 如欧洲的莱茵河[ 1,2]、 印度的恒河流域[3～6]、 北美的密 西西河流域[ 7～9]、 巴西的亚马逊流域[1 0～1 3]、 俄罗斯的 贝加尔湖流域[ 1 4～1 6]等江河流域的环境问题, 均已成 为各国政府和科学家共同关注的重点。这从2 0 0 4年 6月在挪威奥斯陆召开的全球地球化学填图专家会 议的“ 全球地球化学填图- - -世界主要河流的沉积通 量” 会议主题也得到进一步印证①。 中国地质调查局从1 9 9 9年开展覆盖区1r2 5 万多目标地球化学试点调查以来, 已先后在长江流 域的四川、 重庆、 湖北、 湖南、 江西、 安徽、 浙江、 江苏、 上海9个省及直辖市部署1r2 5万多目标地球化学 调查面积3 6万k m 2[1 7,1 8], 占长江流域规划部署总 面积的6 3 . 1 6 规划面积5 7万k m 2 图1 。初步 调查结果显示②, 从长江源头的沱沱河至宜昌的上 游地区、 从宜昌至湖口的中游地区及湖口以下的下 游地区, 沿江及两岸平原区出现宽度达几十至数百 k m、 贯穿全流域的C d等重金属异常带。 农作物对C d吸收和累积的显著特点表现为, 有时农作物生长尚未受到影响, 而农产品含C d已 大大超过卫生标准几倍甚至十几倍[ 1 9], C d污染极 其严重时, 可形成流域性的C d公害病, 如日本富山 县通川流域由C d引起的痛痛病 骨痛病 就是典型 例案之一[ 2 0], 因此查明长江主要支流 C d异常的物 质来源、 迁移形式和输入通量, 分辨自然源与人为源 各自所占份额及沿江C d的时空变化与未来发展趋 势, 已成为沿江各省开展区域生态地球化学评价的 主要任务之一。 目前异常源追踪主要有两种方法, 一是利用特 征元素 包括同位素 质量分数、 元素对比值变化进 行示踪, 确定可能的物质来源[ 2 1～2 3]; 二是利用元素 的空间分布特征, 通过逐步缩小靶区的方法, 查明引 起异常的确切地质体[ 2 4]。前者以研究为主, 后者以 调查为主; 就所获结论的可靠性而言, 以调查为主的 异常源追踪不但可获得直接的证据, 而且也能明确 到具体地质体及其所在的空间位置, 而以研究为主 的异常源追踪更多的是推测性结论; 从方法技术的 易掌握程度看, 前者需要研究人员对研究区的地质 背景极其熟悉, 其中正确选择地质单元及其端员组 分是关键, 后者则为一些简单易行的成熟方法技术; 但就工作量而言, 以逐步缩小靶区法明显大于元素 及同位素示踪法。两者的共同缺点均不能定量评估 支流对主干河流的输入通量。 笔者根据中国地质调查局对长江流域C d异常 地球化学评价的要求[ 2 5,2 6], 就长江流域沿江 C d异 常源追踪研究中所涉及的定量评估方法作简要探 讨, 目的是为中国沿江各省市正在开展的生态地球 化学评价提供一个研究框架。 1 自然异常源的定量估算方法 对长江流域进行全流域C d异常源的地球化学 追踪和评价, 目标是查明长江主要支流C d异常的 输入通量和迁移形式, 判断各支流C d对长江C d异 常的贡献份额。在此基础上, 通过对各支流C d异 常源的追踪, 查明引起C d异常的主要地质背景, 研 究自然源与人为源的相对贡献份额, 建立长江流域 百年来C d异常时空变化的地球化学模式, 预测C d 变化的未来趋势。开展这类研究的关键在于选用何 种采样技术和何种采样介质, 以便快速获得长江各 支流C d的输入通量和沉积速率。 1 . 1 江河流域异常源追踪的采样介质 文献中针对江河流域一个或多个元素异常物质 ① ② 出席此次会议的中国专家为谢学锦院士和成杭新博士。 据1r2 0万沱沱河等2 0幅1r2 0万水系沉积物测量报告、 四川 成都经济区、 重庆、 湖北江汉平原、 湖南长株潭地区、 江西鄱阳湖 地区、 安徽江 淮流 域、 江 苏省 国土 生 态 地 球 化 学 调 查 与 评 价 2 0 0 4年设计。 成杭新, 杨忠芳, 奚小环,等/地学前缘（E a r t hS c i e n c eF r o n t i e r s） 2 0 0 5，1 2（1） 2 6 3 图 1 长江流域农业地质调查规划图 据中国地质调查局,2 0 0 4年 F i g . 1 S k e t c hm a po fa g r o - g e o l o g i c a l s u r v e yp r o g r a mi nC h a n g j i a n gY a n g t z eR i v e rB a s i n 来源追踪的专门报道很少见到。颗粒悬浮物在随水 体搬运、 沉积过程中存在平均化效应[ 2 7,2 8], 随水体搬 运的悬浮物沉淀形成河漫滩 /泛滥平原沉积物, 因此 洪泛期较大流域内形成的河漫滩沉积物 /泛滥平原沉 积物, 相当于随水体迁移的悬浮物[ 2 9], 而取自各个汇 水盆地出口处的泛滥平原沉积物 /河漫滩沉积物样品 中的元素质量分数能代表各汇水盆地的元素平均质 量分数[ 3 0～3 2]。图2为浙江全省泛滥平原沉积物与区 域化探扫面资料S b元素质量分数的对比图, 从图中 可以看到, 泛滥平原沉积物中S b质量分数与该汇水 域内1 r 2 0万区域化探扫面的S b平均质量分数高低 变化趋势基本一致, 尤其是S b质量分数低于平均值 的浅灰色区域, 两者的相关系数高达R 20 . 5 5 89; 而 泛滥平原沉积物中大于平均值的S b地球化学空间分 布模式与1 r 2 0万区域化探扫面完全一致。这表明, 水中悬浮物可以定量搬运S b等元素。因此, 水体悬 浮物、 泛滥平原沉积物 /河漫滩沉积物可以定量反演 汇水盆地各类基岩平均化学组成。 1 . 2 累积速率的定量估算方法 1 3 7C s为人工大气核试验 或核电站泄漏 释放 到环境中的核素, 半衰期为t 1/23 0. 2a, 常用于冰 川、 湖泊和近海沉积物的事件定年。 2 1 0P b是2 3 8U系 列中的产物, 是地壳中扩散出来的2 2 2R n衰变的产 物。 2 1 0P b产生后被迅速吸附到大气微粒上。2 1 0P b 在对流层中停留几天或一个月, 然后沉降到地表, 以t 1/22 2. 3a的速率进行衰减, 常用于湖泊、 河 口、 近海沉积物的沉积速率测定, 测年上限为1 0 0 余年。 1 3 7C s和2 1 0P b常用于湖泊沉积物的计年[3 3,3 4], 且时间分辨率可以达到几年的精度[ 3 5～4 0]。近年来, 国内外学者开始将1 3 7C s和2 1 0P b的计年标尺技术运 用到河漫滩沉积物/泛滥平原沉积物[ 4 1～4 6], 从而为 研究全球主要河流的年沉积速率和年搬运量铺平了 技术道路。 2 6 4 成杭新, 杨忠芳, 奚小环,等/地学前缘（E a r t hS c i e n c eF r o n t i e r s） 2 0 0 5，1 2（1） 图 2 浙江省泛滥平原沉积物与1r2 0万水系 沉积物中锑地球化学对比图 F i g . 2 C o m p a r i s o no fS bg e o c h e m i c a ld i s t r i b u t i o ni nf l o o d p l a i ns e d i m e n t sa n ds t r e a ms e d i m e n t s,Z h e j i a n gP r o v i n c e a -泛滥平原沉积物采样密度1个泛滥平原沉积物/10 0 0～60 0 0k m 2; b-水系沉积物采样密度1个水系沉积物/k m 2 图3示出的是印度阿萨姆邦雅鲁藏布江河用 1 3 7C s和2 1 0P b定年技术研究河漫滩沉积速率的实例。 图 3 印度B r a h m p u t r a河泛滥平原沉积物沉积柱1 3 7C s 和2 1 0P b精确测年 据F r o c h l i c h数 据 重 新 制 图, 全 球 地 球 化 学 填 图 专 家 会 议, 2 0 0 4 F i g . 3 T h es e d i m e n t a t i o n r a t e se s t i m a t e d u s i n g 1 3 7C sa n d 2 1 0P bm e a s u r e m e n t so nt h eB r a h m p u t r an e a rG u w a h a t iA s s a m, I n d i a 剖面垂深1 2 0c m, 样品分割间隔为2c m。从图中可 清晰地看到, 1 3 7C s在剖面上有两个峰值分布区。自 上而下, 它们分别对应了1 9 8 6年切尔诺贝利核电站 的核泄漏和1 9 5 4年的核爆炸事件, 据此估算出的河 漫滩沉积速率为2. 0 9c m/a; 图中2 1 0P b活度随剖面 深度增加呈指数形式衰减, 估算出的河漫滩沉积速 率为2. 2 4c m/a。 由此可见, 利用1 3 7C s和2 1 0P b计年技术可定量 估算河漫滩/泛滥平原沉积物的沉积速率。如对样 品中元素质量分数进行详细测定就可研究元素质量 分数随时间变化的特征。 1. 3 河流输入通量的定量估算方法 江河流域因汇水面积巨大, 支流数量众多, 迁 移距离长, 只有获得各支流较精细的基础资料和 数据, 才有可能对整个江河流域进行异常评价。 虽然目前国外所研究的江河流域范围还较小, 但对各支流的研究工作比较系统、 精细, 研究思路和 目标清晰、 明确, 为全流域进行输入通量和异常源追 踪奠定了基础。 图4显示的是英国O u s e流域研究输入通量的 一个实例。从图中可以看到, 通过2 6个泛滥平原沉 积柱的精确测年和5个悬浮物样品的采集, 获得各 支流对主河道输入通量的贡献 表1 。 从图4和表1可以看出, 流向O u s e河主河道的 支 流 有S w a l e河 、N i d d河 和U r e河 , 其 中S w a l e河 成杭新, 杨忠芳, 奚小环,等/地学前缘（E a r t hS c i e n c eF r o n t i e r s） 2 0 0 5，1 2（1） 2 6 5 表1 英国O u s e流域主河道与各支流中沉积通量比较 T a b l e1 Ac o m p a r i s o no f e s t i m a t e so f s e d i m e n td e p o s i t i o n o nt h e f l o o d p l a i n sb o r d e r i n g t h em a i n c h a n n e l s y s t e m s o f t h e r i v - e rO u s e a n d i t sm a j o r t r i b u t a r i e s a n d t h e r i v e rw h a r fw i t h t h e e s - t i m a t e ds u s p e n d e ds e d i m e n t l o a d so f t h e s e r i v e r s 河流 每年沉 积量/t 每年悬 浮物量/t 每年河道 输入量/t 输入 损失率/ S w a l e1 92 1 44 23 5 26 15 6 63 1. 2 N i d d75 7 377 1 91 52 9 64 9. 5 U r e1 51 2 52 88 8 74 40 1 23 4. 4 T o t a lO u s e4 90 4 17 51 1 11 2 41 5 23 9. 5 Wh a r f e1 03 2 51 08 1 62 11 4 14 8. 8 据W a l l i n g,2 0 0 4年未发表资料。 图 4 英国O u s e流域泛滥平原沉积柱和悬浮物采样位置图 据W a l l i n g, 全球地球化学填图专家会议,2 0 0 4 F i g . 4 T h es a m p l i n gs i t eo f f l o o d p l a i ns e d i m e n ta n ds u s p e n d e d m a t t e r i nO u s er i v e rb a s i n,UK 每年携带的悬浮物为4 23 5 2t, 这些悬浮物中仅有 1 92 1 4t在S w a l e支流中沉积, 剩余的2 31 3 8t悬浮 物直接进入O u s e主河道, 而由N i d d支流和U r e支 流输入的悬浮物分别为1 4 6t和1 37 6 2t, 因此, 在 O u s e流域,O u s e主河道的悬浮物输入主要来自 S w a l e和U r e支流。由于悬浮物颗粒极其细小, 能 吸附大量重金属和有机污染物, 因此可据此判断异 常源主要来自哪条支流, 并据此计算出英国2 0条主 要河流的河漫滩/泛滥平原沉积物中过去4 2a来总 P质量分数的增长速率 表2 。 2 长江流域沿江C d异常成因的初步 判别 1 9 9 9年以来, 长江流域各省的多目标地球化学 调查结果显示, 沿江两岸长江冲洪积物中存在C d 等重金属的异常富集, 从目前调查的结果可以初步 表2 英国河流悬浮物携带的P与河漫滩 沉积物中的P质量分数比较 T a b l e2 M e a na n n u a lf l o o d p l a i ns e d i m e n t a t i o nr a t e s e s t i m a t e df o rr e p r e s e n t a t i v es i t e so n2 1B r i t i s hr i v e r su s i n g 1 3 7C sa n de x c e s s2 1 0P bm e a s u r e m e n t s 河流及位置 1 9 6 3年后 总P平均 质量分数 / m g k g - 1 1 9 6 3年以 来总P增 加量 / g m- 2a - 1 1 9 5 0 - 1 9 9 2 年P增长 速率 / R i v e rV y r n w yn e a rL l a n y m y n e c h7 6 01. 7 09 R i v e rS e v e r nn e a rA t c h a m7 1 79. 0 02 3 R i v e rW y en e a rP r e s t o no nW y e10 3 11. 6 01 7 R i v e rU s kn e a rU s k4 1 73. 8 02 5 R i v e rT e m en e a rB r o a d w a s5 0 72. 0 04 5 R i v e rT o r r i d g en e a rG r e a tT o r r i n g t o n9 5 56. 5 04 5 R i v e rT a wn e a rB a r n s t a p l e8 3 04. 8 07 5 R i v e rE x en e a rS t o k eC a n o n10 9 04. 8 06 5 R i v e rC u l mn e a rS i l v e r t o n26 6 08. 2 03 3 R i v e rS t a r tn e a rS l a p t o n19 3 18. 4 04 0 R i v e rT o n en e a rB r a d f o r do nT o n e10 4 75. 8 05 5 B r i s t o lA v o nn e a rL a n g l e yB u r r e l l12 6 65. 0 02 8 R i v e rT h a m e sn e a rD o r c h e s t e r15 3 27. 8 03 0 W a r w i c k s h i r eA v o nn e a rP e r s h o r e23 7 41 0. 6 02 3 R i v e rA x en e a rC o l y t o n14 6 67. 6 01 7 0 D o r s e tS t o u rn e a rS h i l l i n g s t o n e13 2 11 1. 6 05 3 R i v e rR o t h e rn e a rF i t t l e w o r t h18 9 52. 0 03 3 1 8R i v e rA r u nn e a rB i l l i n g s h u r s t14 3 65. 7 09 4 R i v e rA d u rn e a rP a r t r i d g eG r e e n7 9 54. 0 01 4 7 R i v e rM e d w a yn e a rP e n s h u r s t9 1 31. 3 01 0 据W a l l i n g,2 0 0 4年未发表资料。 判定, 造成沿江土壤中C d等重金属富集的原因主 要为富C d地质体的表生风化搬运作用, 局部地区 人类活动加剧了C d的富集程度。 2 . 1 空间上C d质量分数变化特征 沿江各省已完成的多目标地球化学调查资料和 1r2 0万区域化探资料的C d地球化学数据显示, 从 长江中上游到长江下游, 沿江土壤中的C d质量分 数变化幅度不大。土壤中C d的质量分数并不随工 农业发展程度、 人口密度大小和城市化进程而发生 显著变化, 如成都经济区涪江流域土壤C d平均值 为3 2 6n g/g; 长株潭地区土壤平均C d背景质量分 数为3 6 5n g/g; 中国地质科学院地球物理地球化学 勘查研究所1 9 8 2年在武汉采集长江冲洪积物样品, 其C d的平均质量分数为2 6 0n g/g [4 7]; 武汉地区 1 9 9 9年采集的长江水系土壤C d背景质量分数为 2 2 8n g /g; 江苏宁镇扬地区2 0 0 1年采集的长江冲洪 积物土壤C d背景质量分数为2 4 0n g/g。因此, 无 论是位于经济相对落后的西部四川地区以及经济相 对发达的中部湖北和湖南地区, 还是经济高速发展 的东部南京地区, 长江冲积物中的C d质量分数空 2 6 6 成杭新, 杨忠芳, 奚小环,等/地学前缘（E a r t hS c i e n c eF r o n t i e r s） 2 0 0 5，1 2（1） 图 5 南京地区长江冲洪积物土壤垂直剖面C d地球化学图 据吴新民,2 0 0 4, 未发表资料 F i g . 5 G e o c h e m i c a lm a po fC d i nf l o o d p l a i ns e d i m e n tp r o f i l e s f r o mY a n g t z eR i v e r,N a n j i n g 图 6 中国泛滥平原沉积物中的镉地球化学图 F i g . 6 G e o c h e m i c a lm a po fC d i nf l o o d p l a i ns e d i m e n t i nC h i n a 间上变化不明显。这说明, 沿长江两岸广泛分布的 C d等重金属主要与地质因素有关, 而与沿江的城市 化进程和工农业生产关系不密切。 2 . 2 时间上C d质量分数变化特征 对南京八卦州长江冲洪积物垂直剖面进行C d 等重金属质量分数测定显示, 从地表至地下2m左 右, 土壤垂直剖面中的C d质量分数变化幅度基本 稳定, 质量分数变化为2 0 0～3 0 0n g/g 图5 。如果 按照2 . 0 0c m/a的沉积速度进行估算, 2m厚的沉 积应为1 0 0a左右的时间。由于中国大规模的工业 生产和现代化农业是从2 0世纪7 0年代后才开始, 因此, 2 0世纪6 0年代以前的土壤基本上受人类活 动干扰很少, 可以代表原生环境的土壤化学组成。 1 0 0年来长江冲积物中C d质量分数基本稳定不变, 成杭新, 杨忠芳, 奚小环,等/地学前缘（E a r t hS c i e n c eF r o n t i e r s） 2 0 0 5，1 2（1） 2 6 7 说明C d的来源与人类活动关系不大。 2 . 3 悬浮物中C d质量分数变化特征 长江流域不同地段不同年代悬浮物中的C d质 量分数也显示, 悬浮物中C d质量分数也基本稳定, 变化幅度不大 表3 , 由此说明长江流域C d异常的 形成具有比较稳定的物质供应源。 表3 长江流域不同地段不同年代悬浮物中的C d质量分数 T a b l e3 C dc o n t e n t i nf i n es u s p e n d e dp a r t i c l e s t a k e nf r o m Y a n g t z eR i v e ra td i f f e r e n t s i t e sa n dp e r i o d s 地点采样年代 WC d / n g g-1 资料来源 长江中游 大通 观测站1 9 8 0年6月-1 1月 3 3 0 文献[4 8] 1 9 8 0-1 9 8 4年3 3 0 文献[4 9] 长江入海口 南槽1 9 8 4年9月-1 0月 3 2 0 文献[5 0] 1 9 8 7年9月-1 0月2 8 0 文献[5 1] 1 9 8 8年9月-1 0月4 4 0 文献[5 1] 长江入海口 南槽 1 9 9 7年3月2 7 0 文献[5 2] 1 9 9 7年7月2 7 3 文献[5 2] 根据中国泛滥平原沉积物和基岩裸露区1r2 0 万区域化探扫面C d的地球化学图, 不难看出, 在长 江上游的沱沱河流域及川滇黔桂渝湘存在一个面积 近10 0 00 0 0k m 2 的C d地球化学域 图6 , 初步推 测中国长江流域C d异常主要受该C d地球化学域 制约, 其异常来源以自然源为主。 3 长江流域自然C d异常源输入通量 定量评估的技术要求 长江流域面积18 0 00 0 0k m 2, 全长约 63 0 0 k m, 汇集7 0 0多条大小支流, 其中流域面积在50 0 0 k m 2 以上的支流有1 0 1条, 1 00 0 0k m 2 以上的支流 有4 9条, 嘉陵江、 汉江、 岷江、 雅砻江4大支流的流 域面积均在1 0 00 0 0k m 2 以上。由于长江流域水系 极其复杂, 在进行长江流域C d异常源追踪和定量 评估时, 应统一工作部署和工作方法, 以便沿江各省 的资料可进行全流域对比。 3 . 1 采样布局 长江流域各支流横跨多个地貌单元, 由于从上 游至下游存在多个不同的气候带, 因此各支流的物 理和化学侵蚀作用明显不同[ 5 3]。即使在同一气候 景观带内, 也因各支流汇水盆地内植被覆盖、 岩石风 化程度、 地形坡度等地理地貌的差异, 河流所携带的 悬浮物量也会存在明显的差异, 并导致河漫滩/泛滥 平原沉积物中的元素质量分数与该汇水盆地内的平 均地质背景不尽一致 表4 。 表4 浙江各汇水盆地泛滥平原沉积物F L 和1 d 2 0万 区域化探R G N RC d的平均质量分数 T a b l e4 C dc o n t e n to f f l o o d p l a i ns e d i m e n t sa n ds t r e a m s e d i m e n t sw i t h i nc a t c h m e n tb a s i n s i nZ h e j i a n gP r o v i n c e 汇水盆地 编号 面积 /k m2 wR G N R - C d / n g g-1 wF L - C d / n g g- 1 [wF L - C d / wR G N R - C d ] / C 132 4 76 3 08 01 2. 7 0 C 331 2 47 7 03 4 04 4. 1 6 C 430 4 25 0 01 2 02 4. 0 0 C 537 7 92 2 09 04 0. 9 1 C 611 7 82 5 08 03 2. 0 0 C 742 9 412 7 02 0 01 5. 7 5 C 831 1 611 9 01 9 01
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