城市水系沉积物的同位素研究

未经扰动的湖底沉积物是现代地球环境变化信息的重要载体，通过对湖底沉积柱的研究，可以追溯现代环境变化的轨迹和现代人类活动的影响。

图16－18 成都大气降尘铅同位素组成(据高志友等，2004)

图16－19 西湖Ⅰ号沉积柱中铅同位素组成随深度的变化(据路远发等，2006)

1.现代湖相沉积物

现代湖相沉积物的铅同位素研究，可用于判断沉积物质的来源，示踪铅的污染源，确定污染范围、污染程度和过程，为治理污染提供依据。

路远发等(2006)研究了杭州西湖、运河沉积物及可能相关样品的铅同位素组成，发现:

西湖Ⅰ号沉积柱(深为0～450cm)45cm以下和Ⅱ号沉积柱(深为表层0～40cm)35cm以下的铅同位素组成相当稳定，变化范围很小，²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb比值在1.1875～1.1936之间，平均值为1.1906±0.0029(2δ)，²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb比值在2.0811～2.0954之间，平均为2.08585±0.0074(图16－19有斜线的阴影区部分)，可视为西湖沉积物的正常铅范围，说明下部沉积物的来源相当固定。在²⁰⁶Pb/(²⁰⁶Pb+²⁰⁷Pb)－²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb坐标系中，西湖沉积物的样品落在研究区的碎屑岩、中酸性火山岩和碳酸盐岩铅同位素构成的封闭三角形空间内，表明西湖沉积物是上述基岩风化后经充分混合、沉积形成的。

沉积柱上部(Ⅰ号柱45cm以上和Ⅱ号柱35cm以上)沉积物的铅同位素组成不同于上述下部沉积物。表层沉积物的²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb比值(1.1705～1.1726)明显低于下伏沉积物，而²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb比值(2.1052～2.1069)明显高于下伏沉积物。Ⅰ号柱的近表层约45cm深处一件样品的²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb为1.1815，⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb为2.0976，处在表层与下伏沉积物的铅同位素组成之间，可能是受到表层淤泥的混染造成的。Ⅱ号沉积柱的²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb变化范围为1.1802～1.1977，平均为1.1914±0.0110(2σ)，²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb比值在2.0720～2.0922之间，平均2.0792±0.0136。在0～32cm范围内，比值波动较大，并超出Ⅰ号沉积柱确定的正常铅范围，而且越上部的样品铅同位素偏离越大，明显朝表层沉积淤泥方向漂移。由上至下，最上部8件样品在正常铅范围外波动，到9号样品处才进入正常铅范围，表明上部沉积物的铅来源不同于下部沉积物，上部沉积物明显存在铅的污染。

若以沉积速率(4mm/a)推算沉积年龄，则可得出西湖铅的污染始于1910～1917年间，1970年起，铅污染明显加剧。

图16－20 西湖、运河沉积物与环境的铅同位素组成对比(据路远发等，2006)

运河(杭州段)沉积物的²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb和²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb两组比值都分布在西湖Ⅰ号沉积柱确定的正常范围外，两者铅的物源明显不同。运河、西湖表层沉积物和杭州表层土壤(陈好寿等，1999)的铅同位素组成类似，表明它们有相同的铅来源。在²⁰⁶Pb/(²⁰⁶Pb+²⁰⁷Pb)－²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb坐标系中明显展示出(图16－20)西湖沉积物²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb比值最高，但也有异常的样品朝²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb比值减少的方向飘移，其中表层淤泥偏离最远，它们都接近于或落在运河杭州段的铅同位素范围内，且与杭州市表层土壤铅同位素组成区间相重叠，它们的铅源近于相同。根据它们的铅同位素组成都处于杭州市区燃煤和汽车尾气铅所覆盖的范围内，当地燃煤铅相对富含²⁰⁸Pb，²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb变化范围较小等特征，以及运河沉积物和市区土壤均有朝富²⁰⁸Pb方向演化的趋势，推测西湖表层沉积物、运河杭州段沉积物和杭州市表层土壤都一定程度遭受到燃煤和汽车尾气铅的污染，而且燃煤铅的污染更严重些。

2.城市水系沉积物

城市水系沉积物是研究污染物质来源、迁移和污染程度变化的重要对象。

尚英男等(2005)研究过成都市沙河、府河和南河水系沉积物的铅同位素组成(图16－21至图16－23)。发现沙河上游淤泥样品的铅同位素组成接近崔家店热电厂降尘和柴油铅，下游样品放射性成因铅较高，表明华能电厂以下还有其他污染源存在。

图16－21 沙河淤泥²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb－²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb图(据尚英男等，2005)

图16－22 府河淤泥²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb－²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb图(据尚英男等，2005)

南河河道淤泥的铅同位素组成²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb全部落在崔家店热电厂降尘和华能热电厂燃煤飞灰的铅同位素组成范围内，表明成都市沙河、南河、府河水系沉积淤泥中铅的污染主要来源于燃煤热电厂。

图16－23 南河淤泥²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb－²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb图(据尚英男等，2005)