第八届青年地学论坛

土壤重金属污染的形成受自然作用和人为作用的共同制约，但目前人们更多关注人为活动导致的土壤重金属污染问题，而常忽视自然作用的影响。高强度自然作用会显著影响土壤中重金属的迁移转化，而湖泊沉积柱可以很好地记录金属输入的历史过程，Zn-Pb同位素联合示踪为指示土壤中Zn的再分配过程和调控机制及污染历史提供了全新视角。本研究以我国（亚）热带地区受高强度自然作用影响的水稻土壤剖面及湖光岩玛珥湖沉积柱为研究对象，通过元素地球化学分析、矿物表征、Zn/Pb同位素等手段探讨了土壤垂向演变过程中Zn的丢失、再分配及Zn同位素分馏机制，并重建了工业革命以来Zn-Pb污染历史。结果表明，湖光岩玛珥湖的Pb同位素及含量反演了1850年以来不同历史时期人类活动导致的污染。在1850年以前，Pb主要来源于母岩。1850到1950之间，尤其是1920年左右，Pb含量显著上升且Pb同位素协同变化，指示了1920年以来汽车工业引发含铅汽油大量使用导致的Pb排放，贡献计算结果可印证这一结论。但沉积记录的Zn 与Pb明显不同，1950年以前，Zn含量及同位素几乎保持稳定，在1950-1980间Zn含量轻微的增加，改革开放后，Zn显著增加，且Zn同位素组成明显变轻，指示了冶炼，燃煤，垃圾焚烧等人为活动的影响。但是土壤剖面Pb同位素溯源结果表明数千年尺度的土壤发育过程中，土壤中的Zn几乎全部来源于母岩，即相比较人为活动，土壤Zn的环境行为主要受控于自然作用。强烈自然风化作用导致玄武岩中大量的Zn丢失（τ_Zn/Nb = -0.51~-0.24）且土壤相对母岩保留了轻Zn同位素（Δ⁶⁶Zn_{土壤-玄武岩} = -0.14‰ ~ -0.03‰）。其中溶解作用、次生含Al-Fe 氧化物共沉淀、土壤有机质络合共同控制高强度自然作用下土壤系统中Zn的再分配：还原溶解释放重Zn 同位素；次生含Al-Fe 氧化物共沉淀固定轻Zn 同位素；土壤有机质络合重Zn 同位素。。本研究厘清了剖面土壤以及湖泊沉积柱Zn同位素组成变化与强烈自然作用的记录和响应，可为高强度自然风化水稻土壤中Zn的污染历史和迁移转化提供新的认识。

污染历史；极端风化；土壤剖面；沉积柱；Zn同位素分馏；迁移转化