海南岛东北部红树林地区沉积物常量元素的含量及分布特征

王 鹏，赵志忠，王军广，张忠伟，鲁双凤

（海南师范大学 地理与旅游学院，海南 海口 571158）

海南岛东北部红树林地区沉积物常量元素的含量及分布特征

王 鹏，赵志忠*，王军广，张忠伟，鲁双凤

（海南师范大学 地理与旅游学院，海南 海口 571158）

对海南岛东北部东寨港、清澜港、新盈港等地区红树林沉积物常量元素含量特征进行了分析，结果表明：不同区域红树林沉积物中常量元素组成差别较大，说明沉积物的物源对沉积物中常量元素成分组成的横向分异具有很大影响；且元素的分异特征与元素化学性质和人类活动有关.相关性分析表明，海南岛东北部红树林地区沉积物中常量元素含量相关性明显，其中SiO2含量与Al2O3的含量负相关性显著，说明SiO2主要倾向于富集在粗颗粒沉积物中，而Al2O3则倾向于富集在细颗粒沉积物中.相关分析结果显示出Al2O3、Fe2O3、MgO、MnO的陆源特征和CaO、Na2O的海源特征.

红树林沉积物；常量元素；含量组成和分布；海南岛

红树林是分布于热带、亚热带河口潮间带的重要植被类型，是河口生态系统的初级生产者之一[1].由于受红树植物枝叶的凋落以及周期性潮汐的影响，其红树林潮滩的沉积物主要来源于两个方面：（1）红树林通过其捕沙促淤功能导致潮水携带的泥沙在红树林潮滩大量沉积，即陆源输入；（2）来自红树林的凋落物，即红树林自生来源[2].且沉积物具有盐度变化大、有机质和硫含量高以及含氧量低等不同于陆地沉积物的独特特征[3].

近年来，随着人口的增加和沿海地区经济的发展，人类活动对元素地球化学的影响越来越大，大量研究表明人类活动对位于河口湾潮滩上的红树林区沉积物中元素的分布与富集区影响增大[4-5].而沉积物中的元素地球化学信息，在一定程度上可以反映人类活动对其产生的影响，元素地球化学也渐渐成为环境沉积学研究的一个重要方面.

一般认为，常量元素在河口的分布不仅可以反映河口的水动力环境特点，而且在很大程度上影响着重金属等污染物在河口的分布和迁移[6].而且常量元素在河口沉积物中的分布和迁移，对于丰富对河口沉积物元素的地球化学基本特征的认识，以及深化对河口沉积环境质量的认识，具有重要的理论和实际意义.

1 研究区概况

研究区位于海南岛北部，包括东寨港红树林湿地、清澜港红树林湿地和临高新盈港红树林湿地的部分地区红树林沉积物.研究区属热带海洋性季风气候，年平均气温17.1℃，海水表层平均温度24.5℃，年均降水量1 700～1 933 mm.区内海水呈现不规则全日潮，平均潮差约1 m，红树林的面积约3 800 hm2.区内沉积物表层呈酸性，pH值5～6；沉积物中有机质含量丰富[7].

2 样品采集与处理

研究区红树林沉积物样品采集时间2009年8—9月，在海南东寨港、清澜港和新盈港自然保护区采集样品，采集区覆盖了海南岛北部主要的红树林区.利用沉积物采集器分别采集0～20 cm表层沉积物和40～50 cm处沉积物.试样采集后，放入洁净的自封袋内密封.所有样品在实验室内经自然风干、研磨，然后过160目尼龙筛，装入洁净的自封袋密封，以备分析使用.使用ME-XRF06，X荧光光谱测定常量元素氧化物的含量，全部分析项目在澳实分析检测集团（广州）-澳实矿物实验室完成.

3 结果与讨论

3.1 沉积物常量元素组成特征

对海南岛东北部红树林地区沉积物常量元素组分含量（见表1）及分布（见图1、图2）进行分析，可发现 SiO2，Al2O3，Fe2O3，CaO，MgO，Na2O，K2O，TiO2，MnO和P2O5等组分约占沉积物总量的88.14%（平均值）.其中SiO2含量变化为47.85%～92.25%，平均为67.22%.Al2O3含量变化在1.77%～20.79%，变化幅度相对较大.Fe2O3含量为0.78%～10.37%，变化幅度也较大.

表1 海南岛东北部红树林地区沉积物常量元素组分含量 mg/kgTab.1The contents of major elements in the sediment from mangrove of Northeast Hainan Island mg/kg

图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对较低，表现模式为Na2O＞K2O＞TiO2＞MgO＞CaO＞P2O5＞MnO.其中，研究区内常量元素 Al2O3，Fe2O3，TiO2和 P2O5含量变化幅度较大，最大含量分别是最小含量的11.74，13.29，18.87，22.50倍.

进一步对常量元素组成进行分析，可以发现东寨港、清澜港和新盈港三个区域沉积物也各具不同的特征（见图1、图2）.与清澜港和新盈港相比，东寨港沉积物中Al2O3，Fe2O3，MgO，Na2O，K2O，TiO2，MnO和P2O5的含量最高，而SiO2和CaO含量最低.新盈港则正好相反.清澜港沉积物中除Na2O外其他常量元素含量均介于东寨港和新盈港之间.东寨港沉积物中，TiO2和P2O5的含量显著高于清澜港和新盈港.已有研究表明，沉积物中的Ti在表生作用中比较稳定，属于惰性元素，风化后难以形成可溶性化合物，可作为陆源碎屑组分的指标[8-9]，因此，可推断东寨港沉积物可能具有陆源输入的特征.进而说明沉积物的物源对沉积物中常量元素成分组成的横向分异具有很大影响.而P2O5含量高可能是该区域有相当一部分的外源磷的输入，如当地人口聚集，污染物的排放增多和磷酸盐肥料的使用等，且磷元素的富集有加剧的趋势.清澜港沉积物中Na2O含量最低，可能是因为该红树林区域盐生植物茂盛，对Na2O的吸收较强，致使其在该区沉积物中含量较低.新盈港沉积物中CaO的含量最高，说明清澜港沉积物中可能富含生物介壳碎屑物质.

3.2 常量元素含量垂向分布特征

对海南岛东北部东寨港、清澜港、新盈港三个区域红树林沉积物浅层和深层常量元素含量比（见表2）进行对比分析（见图3—图5），可以发现以下几点规律：①同一剖面浅层和深层Al2O3，Fe2O3，CaO，Na2O和P2O5含量变化较大，而同一剖面浅层和深层K2O、TiO2和MnO含量变化幅度相对较小.②在东寨港三个采样点的沉积物中，除个别元素外（如铺前镇深层的Al2O3和Fe2O3相对富集），同一剖面浅层和深层常量元素的含量变化有一定的相似性.③与东寨港和清澜港沉积物相比，新盈港三个采样点浅层和深层常量元素含量变化普遍较大.如在彩桥村采样点，除SiO2和CaO含量在深层发生了轻度的富集外，其余常量元素氧化物均是在研究区的浅层发生了不同程度的富集，同样在在泊藻村采样点，除SiO2在浅层发生了轻度富集外，其余均是在深层发生了不同程度的富集，而Al2O3，MgO，Na2O，K2O和TiO2深层明显富集.④相对于沉积物深层来说，P2O5趋于在沉积物浅层富集，而Al2O3，Fe2O3、Na2O等常量元素在沉积物浅层更趋于亏损.

我们认为，造成海南岛东北部东寨港、清澜港和新盈港三个区域红树林沉积物剖面常量元素呈现以上变化特点的主要原因是：①在沉积物的形成发育过程中，Al2O3和Fe2O3容易发生淋失迁移，故浅层和深层含量差异较大；②Ti和Mn元素因其活泼性较差，在沉积物形成过程中难以溶解迁移，因而在淋滤过程中未受影响而得到保存，从而显示出深层和浅层含量差异不大；③Ca，Na和P元素本身的活动性较强，在沉积物的形成过程中容易淋失，再加上人类活动的影响，如化学肥料、洗涤剂等的使用，因此这些元素在浅层和深层含量变化普遍较大；④P2O5趋于在浅层富集原因可能是人类活动所致.

3.3 元素的相关性分析

本文采用统计软件SPSS进行常量元素相关性分析，相关程度的度量采用Pearson相关系数.从分析结果来看（见表3），研究区内常量元素之间具有较强的相关性.

表2 海南岛东北部红树林地区沉积物常量元素上下层含量均值及比值 mg/kgTab.2The average content and ratio of major elements in the sediment from mangrove mg/kg of Northeast Hainan Island

表3 海南岛东北部红树林地区沉积物常量元素相关系数Tab.3The correlation coefficients of major elements in the sediment from mangrove of Northeast Hainan Island

SiO2是研究区内沉积物中占主导的地球化学组分，其含量的变化直接影响到其他元素的含量，因此，SiO2与其他常量元素均呈不同程度负相关，即SiO2的“稀释剂”作用[9].Al2O3也是研究区沉积物中的重要组分，与SiO2含量之间多呈互相消长的态势.同时SiO2主要赋存于粗粒沉积物组分中，而Al2O3是粘土矿物的特征组分[10]，因此，两者存在显著的负相关关系，相关系数高达到-0.950.Al2O3与Fe2O3，MgO，TiO2之间呈现强的正相关关系，相关系数均在0.70以上，反映了这几类元素的亲粘土性.

前已述及，Ti属于惰性元素，可作为陆源碎屑组分的指标[8]，因此，与TiO2显著相关的Al2O3、Fe2O3、MgO、MnO等元素均具有陆源输入的特征.Al2O3与CaO，Na2O相关性较差，体现了后两者的海洋来源特征.

4 结论

1）海南岛东北部红树林不同区域沉积物中常量元素组成差别较大，可能与沉积物的物源有关，说明沉积物的物源对沉积物中常量元素成分组成的横向分异具有很大影响.

2）Al、Fe、Ca、Na和P元素本身的活动性较强，在沉积物的形成过程中容易淋失迁移，再加上人类活动的影响，故在不同区域含量差异普遍较大.

3）活泼性较差的Ti元素和Mn元素，在沉积物形成过程中难以溶解迁移，因而在淋滤过程中基本未受影响而得到保存，从而显示出不同区域含量相对稳定.

4）相关性分析表明，SiO2与其他常量元素均呈不同程度负相关，显示了SiO2的“稀释剂”作用.尤其是SiO2与Al2O3的含量呈明显的负相关关系，因为SiO2主要存在于粗粒级沉积物中，而Al2O3则是细粒级粘土矿物的特征组分.与Ti显著相关的Al2O3、Fe2O3、MgO、MnO等元素均具有陆源输入的特征.Al2O3与CaO、Na2O相关性较差，体现了后两者的海源特征.

[1]林鹏.中国红树林生态系统[M].北京:科学出版社,1997:1-2.

[2]张乔民,隋淑珍,张叶春,等.红树林宜林海洋环境指标研究[J].生态学报,2001,21(9):1427-1437.

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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

海南省自然科学基金项目(40879)；海南省教育厅高等学校科研基金项目（HJKJ2010-28）；教育部留学回国人员科研启动基金项目；海南师范大学“地图学与地理信息系统”、“自然地理学”重点学科联合资助项目

*通讯作者

黄 澜