海南島東北部紅樹林地區(qū)沉積物常量元素的含量及分布特征

王 鵬，趙志忠，王軍廣，張忠偉，魯雙鳳

（海南師范大學(xué) 地理與旅游學(xué)院，海南 ?？?571158）

海南島東北部紅樹林地區(qū)沉積物常量元素的含量及分布特征

王 鵬，趙志忠*，王軍廣，張忠偉，魯雙鳳

（海南師范大學(xué) 地理與旅游學(xué)院，海南 ?？?571158）

對(duì)海南島東北部東寨港、清瀾港、新盈港等地區(qū)紅樹林沉積物常量元素含量特征進(jìn)行了分析，結(jié)果表明：不同區(qū)域紅樹林沉積物中常量元素組成差別較大，說明沉積物的物源對(duì)沉積物中常量元素成分組成的橫向分異具有很大影響；且元素的分異特征與元素化學(xué)性質(zhì)和人類活動(dòng)有關(guān).相關(guān)性分析表明，海南島東北部紅樹林地區(qū)沉積物中常量元素含量相關(guān)性明顯，其中SiO2含量與Al2O3的含量負(fù)相關(guān)性顯著，說明SiO2主要傾向于富集在粗顆粒沉積物中，而Al2O3則傾向于富集在細(xì)顆粒沉積物中.相關(guān)分析結(jié)果顯示出Al2O3、Fe2O3、MgO、MnO的陸源特征和CaO、Na2O的海源特征.

紅樹林沉積物；常量元素；含量組成和分布；海南島

紅樹林是分布于熱帶、亞熱帶河口潮間帶的重要植被類型，是河口生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)者之一[1].由于受紅樹植物枝葉的凋落以及周期性潮汐的影響，其紅樹林潮灘的沉積物主要來源于兩個(gè)方面：（1）紅樹林通過其捕沙促淤功能導(dǎo)致潮水?dāng)y帶的泥沙在紅樹林潮灘大量沉積，即陸源輸入；（2）來自紅樹林的凋落物，即紅樹林自生來源[2].且沉積物具有鹽度變化大、有機(jī)質(zhì)和硫含量高以及含氧量低等不同于陸地沉積物的獨(dú)特特征[3].

近年來，隨著人口的增加和沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類活動(dòng)對(duì)元素地球化學(xué)的影響越來越大，大量研究表明人類活動(dòng)對(duì)位于河口灣潮灘上的紅樹林區(qū)沉積物中元素的分布與富集區(qū)影響增大[4-5].而沉積物中的元素地球化學(xué)信息，在一定程度上可以反映人類活動(dòng)對(duì)其產(chǎn)生的影響，元素地球化學(xué)也漸漸成為環(huán)境沉積學(xué)研究的一個(gè)重要方面.

一般認(rèn)為，常量元素在河口的分布不僅可以反映河口的水動(dòng)力環(huán)境特點(diǎn)，而且在很大程度上影響著重金屬等污染物在河口的分布和遷移[6].而且常量元素在河口沉積物中的分布和遷移，對(duì)于豐富對(duì)河口沉積物元素的地球化學(xué)基本特征的認(rèn)識(shí)，以及深化對(duì)河口沉積環(huán)境質(zhì)量的認(rèn)識(shí)，具有重要的理論和實(shí)際意義.

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于海南島北部，包括東寨港紅樹林濕地、清瀾港紅樹林濕地和臨高新盈港紅樹林濕地的部分地區(qū)紅樹林沉積物.研究區(qū)屬熱帶海洋性季風(fēng)氣候，年平均氣溫17.1℃，海水表層平均溫度24.5℃，年均降水量1 700～1 933 mm.區(qū)內(nèi)海水呈現(xiàn)不規(guī)則全日潮，平均潮差約1 m，紅樹林的面積約3 800 hm2.區(qū)內(nèi)沉積物表層呈酸性，pH值5～6；沉積物中有機(jī)質(zhì)含量豐富[7].

2 樣品采集與處理

研究區(qū)紅樹林沉積物樣品采集時(shí)間2009年8—9月，在海南東寨港、清瀾港和新盈港自然保護(hù)區(qū)采集樣品，采集區(qū)覆蓋了海南島北部主要的紅樹林區(qū).利用沉積物采集器分別采集0～20 cm表層沉積物和40～50 cm處沉積物.試樣采集后，放入潔凈的自封袋內(nèi)密封.所有樣品在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)經(jīng)自然風(fēng)干、研磨，然后過160目尼龍篩，裝入潔凈的自封袋密封，以備分析使用.使用ME-XRF06，X熒光光譜測(cè)定常量元素氧化物的含量，全部分析項(xiàng)目在澳實(shí)分析檢測(cè)集團(tuán)（廣州）-澳實(shí)礦物實(shí)驗(yàn)室完成.

3 結(jié)果與討論

3.1 沉積物常量元素組成特征

對(duì)海南島東北部紅樹林地區(qū)沉積物常量元素組分含量（見表1）及分布（見圖1、圖2）進(jìn)行分析，可發(fā)現(xiàn) SiO2，Al2O3，F(xiàn)e2O3，CaO，MgO，Na2O，K2O，TiO2，MnO和P2O5等組分約占沉積物總量的88.14%（平均值）.其中SiO2含量變化為47.85%～92.25%，平均為67.22%.Al2O3含量變化在1.77%～20.79%，變化幅度相對(duì)較大.Fe2O3含量為0.78%～10.37%，變化幅度也較大.

表1 海南島東北部紅樹林地區(qū)沉積物常量元素組分含量 mg/kgTab.1The contents of major elements in the sediment from mangrove of Northeast Hainan Island mg/kg

圖2 常量元素CaO，MgO，Na2O，K2O，TiO2，MnO，P2O5的平面分布Fig.2Planar distribution of CaO，MgO，Na2O，K2O，TiO2，MnO，P2O5in the sediment from mangrove

其他常量元素的含量相對(duì)較低，表現(xiàn)模式為Na2O＞K2O＞TiO2＞MgO＞CaO＞P2O5＞MnO.其中，研究區(qū)內(nèi)常量元素 Al2O3，F(xiàn)e2O3，TiO2和 P2O5含量變化幅度較大，最大含量分別是最小含量的11.74，13.29，18.87，22.50倍.

進(jìn)一步對(duì)常量元素組成進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)東寨港、清瀾港和新盈港三個(gè)區(qū)域沉積物也各具不同的特征（見圖1、圖2）.與清瀾港和新盈港相比，東寨港沉積物中Al2O3，F(xiàn)e2O3，MgO，Na2O，K2O，TiO2，MnO和P2O5的含量最高，而SiO2和CaO含量最低.新盈港則正好相反.清瀾港沉積物中除Na2O外其他常量元素含量均介于東寨港和新盈港之間.東寨港沉積物中，TiO2和P2O5的含量顯著高于清瀾港和新盈港.已有研究表明，沉積物中的Ti在表生作用中比較穩(wěn)定，屬于惰性元素，風(fēng)化后難以形成可溶性化合物，可作為陸源碎屑組分的指標(biāo)[8-9]，因此，可推斷東寨港沉積物可能具有陸源輸入的特征.進(jìn)而說明沉積物的物源對(duì)沉積物中常量元素成分組成的橫向分異具有很大影響.而P2O5含量高可能是該區(qū)域有相當(dāng)一部分的外源磷的輸入，如當(dāng)?shù)厝丝诰奂廴疚锏呐欧旁龆嗪土姿猁}肥料的使用等，且磷元素的富集有加劇的趨勢(shì).清瀾港沉積物中Na2O含量最低，可能是因?yàn)樵摷t樹林區(qū)域鹽生植物茂盛，對(duì)Na2O的吸收較強(qiáng)，致使其在該區(qū)沉積物中含量較低.新盈港沉積物中CaO的含量最高，說明清瀾港沉積物中可能富含生物介殼碎屑物質(zhì).

3.2 常量元素含量垂向分布特征

對(duì)海南島東北部東寨港、清瀾港、新盈港三個(gè)區(qū)域紅樹林沉積物淺層和深層常量元素含量比（見表2）進(jìn)行對(duì)比分析（見圖3—圖5），可以發(fā)現(xiàn)以下幾點(diǎn)規(guī)律：①同一剖面淺層和深層Al2O3，F(xiàn)e2O3，CaO，Na2O和P2O5含量變化較大，而同一剖面淺層和深層K2O、TiO2和MnO含量變化幅度相對(duì)較小.②在東寨港三個(gè)采樣點(diǎn)的沉積物中，除個(gè)別元素外（如鋪前鎮(zhèn)深層的Al2O3和Fe2O3相對(duì)富集），同一剖面淺層和深層常量元素的含量變化有一定的相似性.③與東寨港和清瀾港沉積物相比，新盈港三個(gè)采樣點(diǎn)淺層和深層常量元素含量變化普遍較大.如在彩橋村采樣點(diǎn)，除SiO2和CaO含量在深層發(fā)生了輕度的富集外，其余常量元素氧化物均是在研究區(qū)的淺層發(fā)生了不同程度的富集，同樣在在泊藻村采樣點(diǎn)，除SiO2在淺層發(fā)生了輕度富集外，其余均是在深層發(fā)生了不同程度的富集，而Al2O3，MgO，Na2O，K2O和TiO2深層明顯富集.④相對(duì)于沉積物深層來說，P2O5趨于在沉積物淺層富集，而Al2O3，F(xiàn)e2O3、Na2O等常量元素在沉積物淺層更趨于虧損.

我們認(rèn)為，造成海南島東北部東寨港、清瀾港和新盈港三個(gè)區(qū)域紅樹林沉積物剖面常量元素呈現(xiàn)以上變化特點(diǎn)的主要原因是：①在沉積物的形成發(fā)育過程中，Al2O3和Fe2O3容易發(fā)生淋失遷移，故淺層和深層含量差異較大；②Ti和Mn元素因其活潑性較差，在沉積物形成過程中難以溶解遷移，因而在淋濾過程中未受影響而得到保存，從而顯示出深層和淺層含量差異不大；③Ca，Na和P元素本身的活動(dòng)性較強(qiáng)，在沉積物的形成過程中容易淋失，再加上人類活動(dòng)的影響，如化學(xué)肥料、洗滌劑等的使用，因此這些元素在淺層和深層含量變化普遍較大；④P2O5趨于在淺層富集原因可能是人類活動(dòng)所致.

3.3 元素的相關(guān)性分析

本文采用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS進(jìn)行常量元素相關(guān)性分析，相關(guān)程度的度量采用Pearson相關(guān)系數(shù).從分析結(jié)果來看（見表3），研究區(qū)內(nèi)常量元素之間具有較強(qiáng)的相關(guān)性.

表2 海南島東北部紅樹林地區(qū)沉積物常量元素上下層含量均值及比值 mg/kgTab.2The average content and ratio of major elements in the sediment from mangrove mg/kg of Northeast Hainan Island

表3 海南島東北部紅樹林地區(qū)沉積物常量元素相關(guān)系數(shù)Tab.3The correlation coefficients of major elements in the sediment from mangrove of Northeast Hainan Island

SiO2是研究區(qū)內(nèi)沉積物中占主導(dǎo)的地球化學(xué)組分，其含量的變化直接影響到其他元素的含量，因此，SiO2與其他常量元素均呈不同程度負(fù)相關(guān)，即SiO2的“稀釋劑”作用[9].Al2O3也是研究區(qū)沉積物中的重要組分，與SiO2含量之間多呈互相消長(zhǎng)的態(tài)勢(shì).同時(shí)SiO2主要賦存于粗粒沉積物組分中，而Al2O3是粘土礦物的特征組分[10]，因此，兩者存在顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)高達(dá)到-0.950.Al2O3與Fe2O3，MgO，TiO2之間呈現(xiàn)強(qiáng)的正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)均在0.70以上，反映了這幾類元素的親粘土性.

前已述及，Ti屬于惰性元素，可作為陸源碎屑組分的指標(biāo)[8]，因此，與TiO2顯著相關(guān)的Al2O3、Fe2O3、MgO、MnO等元素均具有陸源輸入的特征.Al2O3與CaO，Na2O相關(guān)性較差，體現(xiàn)了后兩者的海洋來源特征.

4 結(jié)論

1）海南島東北部紅樹林不同區(qū)域沉積物中常量元素組成差別較大，可能與沉積物的物源有關(guān)，說明沉積物的物源對(duì)沉積物中常量元素成分組成的橫向分異具有很大影響.

2）Al、Fe、Ca、Na和P元素本身的活動(dòng)性較強(qiáng)，在沉積物的形成過程中容易淋失遷移，再加上人類活動(dòng)的影響，故在不同區(qū)域含量差異普遍較大.

3）活潑性較差的Ti元素和Mn元素，在沉積物形成過程中難以溶解遷移，因而在淋濾過程中基本未受影響而得到保存，從而顯示出不同區(qū)域含量相對(duì)穩(wěn)定.

4）相關(guān)性分析表明，SiO2與其他常量元素均呈不同程度負(fù)相關(guān)，顯示了SiO2的“稀釋劑”作用.尤其是SiO2與Al2O3的含量呈明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系，因?yàn)镾iO2主要存在于粗粒級(jí)沉積物中，而Al2O3則是細(xì)粒級(jí)粘土礦物的特征組分.與Ti顯著相關(guān)的Al2O3、Fe2O3、MgO、MnO等元素均具有陸源輸入的特征.Al2O3與CaO、Na2O相關(guān)性較差，體現(xiàn)了后兩者的海源特征.

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Contents and Distribution of Major Elements in Sediments from the Mangrove of Northeastern Hainan Island

WANG Peng，ZHAO Zhizhong*，WANG Junguang，ZHANG Zhongwei，LU Shuangfeng
（College of Geography and Tourism，Hainan Normal University，Haikou571158，China）

Major elements content characteristic of sediments from mangrove of DongZhai,QingLan and XinYing port of Northeast Hainan Island is analyzed.It is showed that there exist great discrepancy in the composition of major ele?ments from different area and the transverse distribution of major elements from sediments may be related to the element sources,and the geochemical characteristics of the major elements reflect the impact of the elemental chemistry proper?ties and human activities.The result showed that the sediments from the Hainan Island mangrove had obvious correla?tion,SiO2showed a strong negative correlation with Al2O3.It indicated that SiO2tend to be enriched in the coarse-grained sediments,whereas Al2O3is abundant in the fine-grained sediments.Correlation analysis show that Al2O3、Fe2O3、MgO、MnO are originated from terrestrial source and CaO、Na2O are mainly derived from marine source.

Mangrove sediments；Major elements；Content composition and distribution；Hainan island

P 736.4+1

A

1674-4942（2011）01-0096-05

2010-10-22

海南省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(40879)；海南省教育廳高等學(xué)?？蒲谢痦?xiàng)目（HJKJ2010-28）；教育部留學(xué)回國(guó)人員科研啟動(dòng)基金項(xiàng)目；海南師范大學(xué)“地圖學(xué)與地理信息系統(tǒng)”、“自然地理學(xué)”重點(diǎn)學(xué)科聯(lián)合資助項(xiàng)目

*通訊作者

黃 瀾