湿地系统中铁锰循环过程及环境效应

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1、首都师范大学学报(自然科学版)第35卷第3期JournalofCapitalNormalUniversityNo．32014年6月(NaturalScienceEdition)June，2014湿地系统中铁锰循环过程及环境效应梁夏天(首都师范大学资源环境与旅游学院，北京100048)摘要湿地系统是水、土壤和生物等多种要素在空间上交错相联的结果，包含了多种元素和物质的循环变化．铁锰作为环境敏感元素，是湿地生态循环过程中十分关键的一环．本文希望从湿地不同介质出发，分析它们同铁锰循环过程的关联;然后进一步分析铁锰循

2、环与周围环境因素的相互影响;结尾则简单阐释了目前有关铁锰循环研究的问题和未来的研究方向．本文旨为阐明湿地系统中有关铁锰循环的特征和其主要的环境效应，为湿地污染控制治理提供理论依据和可能方法．关键词:湿地，铁锰循环，环境效应．中图分类号:P343.4湿地作为一种自然—经济—社会复合系统，对身包含多种环境介质，综合调查分析铁锰元素在这一个地区的人类生存及经济的发展都起到了重要的些环境介质中的循环过程和作用特征对揭示湿地的作用，是地球自然生态系统的重要组成部分．然而随物质和元素循环以及开展潜在污染控制有重大着社会经

3、济的发展，人类每天产生的大量废水、废气意义．和其他废物，源源不断地排入环境中．近年来，有关1湿地系统中铁锰元素的赋存形式及湿地水质污染，湖泊富营养化的报道时常见诸报端．循环特征有报告称，我国受污染的湖泊已达75%，受富营养［1］化危害的湖泊已达72%．铁元素，不仅其地壳元1.1湿地系统中的铁锰化合物素丰度排名第四，而且本身含多种氧化还原状态，成一般意义的湿地生态系统应该由大气圈、水圈、为湿地生态系统中含量极大、分布极广且形态多变岩石圈以及生物圈综合组成．由于铁锰化合物难以的元素之一;同时元素周期表中与铁紧邻的

4、锰元素挥发进入大气中，所以它们在湿地系统中的循环主也表现出许多和铁元素相似的特征，例如同样具有要在余下三个圈层中进行，即通过水系、沉积物、土多种氧化还原状态．两者在不同环境介质中却时常壤以及生物链完成．在不同的环境介质中，铁锰元素发生结合，从而共同对周围其他多种物质和环境条会以不同的形式存在并参与有关的生化反应，在一件产生影响．般的湿地环境分析中，铁锰化合物普遍有两种分类国内外学者对环境中的铁锰循环研究由来已方法:结合胶体类型的矿物学分法和氧化还原的高久．中科院地化所的万国江等发现了铁锰循环受沉低价态分法．积

5、物-水界面和水系统季节性缺氧状况的双重制按照矿物学的分法，铁锰化合物在形态上可分约［2］．国外TobiasSchaller等发现了深水缺氧条件为游离态、无定形态以及络合态，这在土壤化学过程下，铁和锰均有较大富集以及锰对氧气的季节性变研究中使用最广．它们能在矿物学上发生形态变化化反应更为灵敏［3］．目前，有关铁锰元素的研究主是由于岩石的风化成土过程中，铁锰元素多以铁锰要集中在水、沉积物以及土壤等单一环境介质中，而氧化物的形式结合在土壤胶体中，其性质比较活泼，湿地生态系统由于显著的季节性干湿交替特征，本能吸附其他

6、多种金属元素以及与腐植酸等有机质产生络合作用．铁锰氧化物的游离态主要包含离子态收稿日期:2013-06-06的硅酸盐，及其不属于层状硅酸盐组成部分的其他74第3期梁夏天:湿地系统中铁锰循环过程及环境效应形态;在游离态氧化铁中，有一部分比表面积较大、沉降以及沉积物表面低价铁锰离子的溶解向水体释活性较高的氧化物，称为无定形态，它能够反映出游放，这一变化因与环境氧化还原状态具有密切关联离态铁锰的活化或者相对老化程度，铁锰的活化状而表现出季节性变化特征．夏季缺氧性水体导致沉态对土壤中很多重要的氧化还原反应有影响;络合

7、积物表层处于还原态，被还原的低价高活性铁锰离态是指与土壤腐殖质形成络合物的铁锰氧化物，它子得以释放进入水体并造成水体中铁锰含量的升属于无定形态，但其与土壤有机质紧密相关，是诊断高;至秋冬季节，水体溶氧量增加，亚铁锰离子被氧［4］－土壤层次或的确定土类的一个重要指标．化成高价，再与OH或其他有机质结合发生沉积降另一方面，铁锰元素的多价态性也是它们能在入水底并从其沉积物表层向下层缓慢扩散．值得一环境中发生多种途径循环并与许多化合物发生反应提的是，铁锰氧化还原循环过程也有硫元素的身影:2－的原因之一．环境中的铁锰元

8、素一般包含以下多价SO4在氧气源不足时可以充当环境氧化剂，氧化亚2－2－态:Fe(0/+2/+3)和Mn(0/+2/+3/+4)．伴随环铁离子，自身被还原成S．还原态的S又能与2+境中氧化还原电位的变化，铁锰元素也在这些不同Fe结合生成难溶的FeS覆盖在沉积物表层，这一2+价位之间相互转变，所以对环境中铁锰元素的价态反应抑制了铁还原生成的部分Fe向水体的释放，测定也能在一定程度上反映出该处的氧化还原