珠江（廣州河段）表層沉積物粒度分布特征

1、珠江（廣州河段）表層沉積物粒度分布特征牛紅義1, 2，吳群河1，陳新庚11. 中山大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，廣東 廣州 510275，2. 廣州市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究所，廣東 廣州 510620摘要：沉積物的粒度是控制沉積物中污染物分布的主要因素之一。在珠江（廣州河段）表層沉積物粒度組分監(jiān)測(cè)結(jié)果的基礎(chǔ)上，運(yùn)用矩法計(jì)算公式對(duì)各粒度分布參數(shù)（平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、偏度和尖度）進(jìn)行了計(jì)算，并對(duì)沉積物粒度分布特征進(jìn)行了全面的分析。結(jié)果表明：全河段沉積物中砂的平均含量最高，粉砂其次，粘土的含量普遍較低。平均粒徑的平均值為0.50 mm，屬于砂的粒級(jí)范圍。在22個(gè)斷面中，有5個(gè)斷面的分選系數(shù)超過0.5，屬于分選中等級(jí)

2、別；其余17個(gè)斷面的分選系數(shù)均小于0.5，屬于分選好的級(jí)別。在22個(gè)斷面中，出現(xiàn)正偏度和負(fù)偏度的斷面各占一半。各斷面的尖度值在1.0013.70之間，除1個(gè)斷面為正態(tài)曲線外，其余均為窄峰型。 關(guān)鍵詞：珠江；沉積物；粒度 中圖分類號(hào)：X82 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-2175（2007）05-1353-05沉積物是水體的重要組成部分，在水體沉積物系統(tǒng)中，水體沉積物既是各種污染物的匯集地，又是對(duì)水質(zhì)有潛在影響的次生污染源1-7，在環(huán)境條件改變時(shí)，束縛在其中的污染物可被釋放出來，造成二次污染8。沉積物的粒度組成反映了其礦物組成、表面物理化學(xué)性質(zhì)、比表面積和表面自由能的差異，這對(duì)污染物的吸附

3、、解吸和遷移有重要影響9。沉積物的粒度往往直接影響沉積物中污染物的含量，是沉積物中污染物分布的主要控制因素之一10。通常情況下，沉積物的粒度越細(xì)，污染物的含量也越高11。另外，不同的沉積物粒度參數(shù)代表著不同的外動(dòng)力作用和物源影響12。一般情況下，沉積物粒度大小與水動(dòng)力強(qiáng)度相適應(yīng)，粒度分布可以反映水動(dòng)力強(qiáng)弱、物質(zhì)來源及沉積環(huán)境的變化13。在國家“七五”環(huán)?？萍脊リP(guān)項(xiàng)目中，曾對(duì)珠江（廣州河段）沉積物的粒度特征進(jìn)行了監(jiān)測(cè)和研究，但僅布設(shè)了6個(gè)采樣點(diǎn)，未能反映出該區(qū)域沉積物中重金屬分布的全貌及特征，并且采用了相對(duì)落后的圖解法對(duì)粒度分布參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，其計(jì)算結(jié)果與粒度真實(shí)分布狀態(tài)的距離較大。本次研究在該河

4、段共布設(shè)22個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，運(yùn)用矩法計(jì)算公式對(duì)珠江（廣州河段）表層沉積物在沿程方向上的粒度分布特征進(jìn)行了全面的分析，這對(duì)于研究該區(qū)域沉積物中污染物的分布、沉積物的來源以及沉積環(huán)境的變化都具有重要的意義。1 材料與方法1.1 布點(diǎn)與采樣珠江廣州河段（113°30±30E, 23 °10±10N），起于鴉崗，經(jīng)廣州市流至黃埔新港。該河段屬感潮河段，在枯水期漲潮時(shí)，珠江口鹽水楔可以到達(dá)本河段，干旱年份鹽水楔可到達(dá)廣州市區(qū)。本次監(jiān)測(cè)范圍包括珠江（廣州河段）及市區(qū)主要內(nèi)河涌，共布設(shè)22個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，其分布見圖1。考慮到珠江（廣州河段）水文水質(zhì)特點(diǎn)、河道走向和彎道、支流和

5、障礙物的位置、沿程污染源分布以及河道中污染物的回蕩等因素，在主干流河道從上游至下游依次布設(shè)的斷面有：1#（雅崗）、2#（硬頸海）、15#（珠江大橋）、6#（黃沙）、19#（中大碼頭）、8#（華南大橋）、20#（琶洲大橋）、9#（長洲）和10#（黃埔新港）共9個(gè)斷面。在主要內(nèi)河涌上布設(shè)的監(jiān)測(cè)斷面主要有：石井河上的11#（石井公路橋）和12#（石井河南出口）、棠溪涌上的13#（棠溪涌橋）、增埗河上的14#（增埗橋）、花地涌上的7#（橫滘）、16#（花地涌北出口）和17#（花地涌南出口）、東平水道上的18#（平洲）、烏涌上的21#（石崗新村）和22#（珠村）、水口水水道上的3#（水口水）和5#（黃歧

6、）以及雅瑤水道上的4#（雅瑤大橋）。本次采樣于2004年7月11至12日兩天進(jìn)行。采用抓斗式采樣器對(duì)河床中央表層沉積物進(jìn)行采樣。樣品儲(chǔ)于聚乙烯袋中，編號(hào)、貼好標(biāo)簽帶回實(shí)驗(yàn)室，在室溫條件下風(fēng)干。1.2 粒度測(cè)定方法根據(jù)海洋調(diào)查規(guī)范海洋地質(zhì)地球物理調(diào)查（GB/T 13909-1992）對(duì)樣品進(jìn)行粒度組分的測(cè)定，先用六偏磷酸鈉對(duì)沉積物樣品進(jìn)行分散處理，然后根據(jù)樣品粗細(xì)分別采用篩析法、吸管法或綜合法，所有樣品均作平行樣分析，同粒級(jí)頻率之差均在±5%范圍之內(nèi)。1.3 粒度參數(shù)計(jì)算方法與其它方法相比，矩法參數(shù)對(duì)粒度分布和沉積環(huán)境的描述更為全面和敏感，且在計(jì)算機(jī)上運(yùn)算方圖1 珠江廣州河段監(jiān)測(cè)斷面分

7、布Fig. 1 Distribution of monitoring sections便，越來越多地得到采用14。本文采用矩法計(jì)算公式對(duì)各粒度分布參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，平均值（）、標(biāo)準(zhǔn)差（）、偏度（SK）和尖度（K）的計(jì)算公式15如下： （1） （2）（3） （4） 上面各式中，為粒級(jí)組中值；為頻率百分?jǐn)?shù)。2 結(jié)果與分析2.1 沉積物粒度組分分布特征在粒度測(cè)定中，將其分成<0.001 mm、0.0010.004 mm、0.0040.016 mm、0.0160.032 mm、0.0320.063 mm和0.0632 mm共6個(gè)粒級(jí)進(jìn)行測(cè)定，并計(jì)算粒度參數(shù)。本文對(duì)粒徑分組采用了如下的劃分方案。粒徑分

8、組：砂（20.063 mm）、粉砂（0.0630.004 mm）和粘土（<0.004 mm）。砂、粉砂和粘土的百分含量在各監(jiān)測(cè)斷面的分布情況見圖2。從圖2可以看出，砂含量的最低值出現(xiàn)在18#斷面（6.35%），最高值出現(xiàn)在22#斷面（83.52%），全河段砂含量的平均值為47.68%。粉砂含量的最低值出現(xiàn)在22#斷面（8.37%），最高值出現(xiàn)在18#斷面（72.55%），全河段粉砂含量的平均值為34.03%。粘土的含量普遍較低，最高值出現(xiàn)在15#斷面（1.92%），最低值出現(xiàn)在4#斷面（0.11%），全河段粘土含量的平均值為0.73%。2.2 沉積物粒度參數(shù)分布特征沉積物的粒度參數(shù)是研究

9、沉積特征及判定沉圖2 珠江廣州河段表層沉積物各粒級(jí)百分含量分布Fig. 2 Percentage of grain sizes of the surface sediments 積環(huán)境的一種重要方法。它除具有統(tǒng)計(jì)學(xué)方面的意義外，還有著沉積學(xué)方面的地質(zhì)意義16。本文所選用的粒度參數(shù)有平均粒徑（粒度平均值）、分選系數(shù)、偏度和尖度。 平均粒徑圖3 珠江廣州河段表層沉積物平均粒徑分布Fig. 3 Distribution of of the surface sediments圖4 珠江廣州河段表層沉積物分選系數(shù)分布Fig. 4 Distribution of of the surface sedime

10、nts平均粒徑（粒度平均值）代表粒度分布的集中趨勢(shì)，代表搬運(yùn)營力的平均動(dòng)能。各監(jiān)測(cè)斷面沉積物的平均粒徑分布見圖3。從中可以看出平均粒徑的最小值出現(xiàn)在18#斷面（0.08 mm），最大值出現(xiàn)在22#斷面（0.86 mm），平均為0.50 mm，屬于砂的粒級(jí)范圍。 分選系數(shù)分選系數(shù)用標(biāo)準(zhǔn)差（）表示，是分選性的指標(biāo)，用來區(qū)分沉積物的分選程度。0時(shí)，大，分選差；小，分選好；=0時(shí)說明樣品是絕對(duì)均勻的。然而不存在絕對(duì)均勻一致的沉積物，故都>017。具體來說，<0.5，分選好；=0.51，分選中等；=12，分選差；>2，分選很差18。研究河段各監(jiān)測(cè)斷面分選系數(shù)見圖4。從圖4可以看出，分選

11、系數(shù)的最小值出現(xiàn)在18#斷面（0.25），最大值出現(xiàn)在6#、10#、11#和19#斷面，其值均為0.51，研究河段分選系數(shù)的平均值為0.46。在22個(gè)斷面中，有6#、8#、10#、11#和19#共5個(gè)斷面的分選系數(shù)超過0.5，屬于分選中等級(jí)別；其余17個(gè)斷面的分選系數(shù)均小于0.5，屬于分選好的級(jí)別。 偏度偏度（SK）表示沉積物粒度頻率分布的不對(duì)稱性，并表明中位數(shù)與平均值的相對(duì)位置。當(dāng)SK=0，為對(duì)稱的分布；SK>0，沉積物粒度較粗、且有一個(gè)細(xì)尾部，稱為正偏度；SK<0，表示沉積物集中在細(xì)粒部分而有一個(gè)粗尾部，為負(fù)偏度。用這一參數(shù)能反映介質(zhì)類型及搬運(yùn)能力的強(qiáng)弱18,19。研究河段各監(jiān)

12、測(cè)斷面偏度的分布情況見圖5。從中可以看出有1#、3#6#、10#、15#18#和20#共11個(gè)斷面為正偏度，其余11個(gè)斷面為負(fù)偏度，出現(xiàn)正偏度和負(fù)偏度的斷面各占一半。其中18#斷面的正偏度最大（3.55），而負(fù)偏度的峰值出現(xiàn)在22#斷面（-1.81）。 尖度圖6 珠江廣州河段表層沉積物尖度分布Fig. 6 Distribution of K of the surface sediments圖5 珠江廣州河段表層沉積物偏度分布Fig. 5 Distribution of SK of the surface sediments尖度（K）代表曲線兩頭與中間分選性之間的比率，衡量沉積物粒度頻率曲線峰型

13、的寬窄程度。前人根據(jù)K的大小值劃分出峰型，K值等于1.0時(shí)為正態(tài)曲線，K值大于1.0為窄峰型，K值小于1.0為寬峰型19。研究河段各監(jiān)測(cè)斷面尖度的分布情況見圖6。從中可以看出，研究河段的尖度值在1.0013.70之間，除11#斷面為正態(tài)曲線外，其余均為窄峰型。其中，18#斷面的尖度值最大，達(dá)到13.70。3 結(jié)論從對(duì)珠江（廣州河段）表層沉積物粒度分布的分析可以看出，全河段沉積物中砂的平均含量最高（47.68%），粉砂其次（34.03%），粘土的含量普遍較低（0.73%）。平均粒徑的最小值出現(xiàn)在18#斷面（0.08 mm），最大值出現(xiàn)在22#斷面（0.86 mm），平均為0.50 mm，屬于砂的

14、粒級(jí)范圍。在22個(gè)斷面中，有6#、8#、10#、11#和19#共5個(gè)斷面的分選系數(shù)超過0.5，屬于分選中等級(jí)別；其余17個(gè)斷面的分選系數(shù)均小于0.5，屬于分選好的級(jí)別。在22個(gè)斷面中，有1#、3#6#、10#、15#18#和20#共11個(gè)斷面為正偏度，其余11個(gè)斷面為負(fù)偏度，出現(xiàn)正偏度和負(fù)偏度的斷面各占一半。各斷面的尖度值在1.0013.70之間，除11#斷面為正態(tài)曲線外，其余均為窄峰型。參考文獻(xiàn)：1 SINGH K P, MOHAN D, SINGH V K, et al. Studies on distribution and fractionation of heavy metals i

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