夏季消融过程对雪坑浓度的影响及离子浓度变化

对于多数中低纬度山地冰川来说，成冰过程经历了融水渗浸和冻结的过程。具体来说，雪层上部产生的融水在向下渗浸的过程中会遇冷冻结。随着融水的下渗，融水产生的淋溶作用会造成化学离子产生再分配作用。如果雪层下部的温度很低，化学离子便会和融水一起被保存在渗浸冰内。在无淋溶作用时，沉积到冰川上的各种物质，其信息可以很好地保存下来，但是，一旦发生强烈的淋溶作用，融水便会对冰芯记录产生很大的破坏作用。由于淋溶作用，雪层中原始的离子信息被改变。前期的研究表明，淋溶作用会造成雪层内化学离子浓度的均一化，从而影响冰芯记录的分辨率，因此造成山地冰芯记录定年不准确。

图5.2　夏季消融期间淋溶作用对雪坑中的影响过程

图5.2为消融期间，融水产生的淋溶作用对雪坑中浓度的影响过程。由于淋溶过程是影响雪层及冰芯记录的主要因素，因此PGPI研究重点探讨这一过程。

许多野外及实验室的研究结果发现，雪层中的化学离子存在淋溶差异，淋溶顺序可以通过对比不同离子浓度变化的比率来确定。图5.3以Mg2+、和为例研究这些元素在雪层中的浓度变化过程，雪坑选自消融最严重的时期2004年4月24日—6月25日。在夏季消融期，所有的离子浓度均达到最低值，8月底之后浓度变化比较稳定。从图5.3可见，与其他离子相比，Mg2+浓度在消融期间变化较小，相对比较稳定，表明淋溶作用对其影响较小，因此，我们选择Mg2+作为参照离子，其他离子与它的浓度变化做比较，依次来确定不同离子的淋溶顺序。(www.xing528.com)

图5.3　消融期间Mg2+、和的浓度变化情况

图5.4　其他离子与Mg2+比率随时间变化趋势

图5.4为Ca2+、Na+、K+、、Cl-、及与Mg2+比率随时间变化趋势。比值的斜率反映了淋溶过程中各种离子与Mg2+的浓度变化对比情况。因此，通过比较这些直线的斜率变化可以得到如下淋溶顺序：＞Ca2+＞Na+＞＞Cl-＞K+＞Mg2+＞，这一结果与早期的研究比较吻合。离子的淋溶顺序取决于离子自身的特征，如雪层中最初的含量、雪变质过程中的粒径组合位置、离子之间的相互作用及可溶性等。如其他类似研究，比较稳定，在淋溶过程中浓度变化最小，因此它处于淋溶顺序的最末位。这一现象反映了可能与冰晶结合在一起，因此不容易被淋溶。Mg2+的浓度变化也很少。根据本次研究所选择的54个雪坑资料发现Mg2+附着在微粒表面，即微粒对Mg2+有一定的捕捉能力，因此与其他阳离子相比，Mg2+浓度比较稳定，不容易受到融水的淋溶。若更好地理解淋溶作用对离子的影响程度，需要进一步进行研究分析。