河口离子交换过程对流域化学风化通量估算的影响

作者：刘楚青; 杨承帆^*; 杨守业

来源：地球化学, 2023, 1-13.

DOI：10.19700/j.0379-1726.2023.01.008

• 长江口
• 悬浮物
• 阳离子交换
• 风化通量
• 元素循环

大陆风化是构造尺度上维持地球系统气候稳定的重要机制， 河水主要离子组成分析是约束流域风化类型和速率的主要方法， 然而悬浮物与水体间阳离子置换对风化通量评估的重要性并未得到足够重视。本研究使用NH4Cl及Mg(NO3)2溶液提取长江入海口悬浮物可交换态组分， 探讨离子交换过程对元素循环及流域风化通量评估的影响。研究发现， 悬浮物向口门外搬运过程中， 可交换态Ca2+含量降低了9.3×10-2 meq/g， 约占河流端元悬浮物可交换态Ca2+含量的53.8%， Na+、Mg2+、K+含量分别增加了19.7×10-2 meq/g约(～3266.7%)， 8.9×10-2 meq/g约(～89.9%)和1.1×10-2 meq/g约(～220.0%); 离子交换量与颗粒粒径、矿物组成以及有机C含量等参数无明显相关性， 主要受控于水体阳离子组成; 根据可交换态阳离子含量变化以及长江入海泥沙通量， 我们估算长江悬浮物入海过程中可释放Ca2+通量约为7.9×109 mol/a ， 吸附的Na+、Mg2+和K+通量分别为26.3×109、6.0×109和1.4×109 mol/a， 相当于长江每年输入这些阳离子通量的2.5%、9.2%、4.4%和2.3%; 大河河口离子交换过程是海陆间元素地球化学循环的重要环节， 流域内海相沉积岩或沉积物吸附的Na+和K+再释放到河水中会导致硅酸岩风化通量的高估， 初步估算现在长江流域的硅酸岩风化通量被高估15%， 考虑到近几十年流域内人类活动导致入海泥沙量显著下降， 地质历史时期该占比可能显著增大。因此， 未来流域风化与河口元素循环研究应充分考虑水体和沉积物阳离子交换和人类活动的可能影响。

• 单位
  同济大学; 海洋地质国家重点实验室