沉湖130年来湖泊沉积物有机碳、氮稳定同位素变化及其环境指示意义

通过对2020年沉湖湖心采集的73cm长沉积柱(CH-01)中总有机碳(TOC)、总氮(TN)、有机碳同位素(δ¹³C_org)和氮同位素(δ¹⁵N)指标的分析,并结合年代测定(²¹⁰Pb、¹³⁷Cs比活度测试)结果,分析了130多年来沉湖沉积物有机质的来源,探讨受人类活动影响下湖泊的生态环境变化过程.结果表明:沉湖沉积物平均沉积速率为0.52cm/a,呈缓慢增大趋势.TOC、TN含量变化范围分别为0.89%～3.65%和0.04%～0.20%,δ¹³C、δ¹⁵N值变化范围分别为-29.34‰～-26.13‰和1.67‰～5.48‰,TOC、TN在38～26cm的快速上升对应于1970～1990年沉湖周边人口增长和湖泊改造工程频繁期.沉积物中有机质为混合来源,主要为土壤有机质、陆生C3植物和水生维管束植物.其中土壤有机质和陆生C3植物的贡献较大,1980年后由于人类活动导致湖泊水动力减弱,湿地内水生维管束植物对沉积物有机质的贡献率增大....     

湖泊营养化程度评价的多目标决策-理想点模型

介绍多目标决策-理想点法,并将其改进运用于评价湖泊的营养化,该方法与属性识别理论方法,模糊隶属函数法进行比较,评价结果令人满意.     

巢湖沉积物δ13Corg和δ15N记录的生态环境演化过程

通过对巢湖2处柱状沉积物样品中δ13Corg、δ15N、C/N比值、TOC和TN含量的测定,分析了近百年来巢湖沉积物有机质的来源,探讨受人类活动影响的湖泊生产力变化和富营养化过程.结果表明,巢湖沉积物有机质的主要来源是水生藻类,陆生有机质的输入量较少,但是城市污染物的输入与农业面源污染的影响是不可忽视的.巢湖沉积物剖面上,δ13Corg、δ15N、TOC和TN含量变化按沉积深度可以明显划分为2个阶段:①10 cm以下,H3点δ13Corg波动在-21.74‰～-19.34‰的范围内,其余数据表现相对平缓,湖泊内的生物物种是固氮植物和非固氮植物共存,2个采样点具有不同的湖泊营养化进程;②10 cm至表层段,2个部面的δ13Corg迅速减小,δ15N、TOC和TN则是显著增大,巢湖闸的建成使得内源营养物质快速积累,湖泊初始生产力水平迅速提高,富营养化加剧.     

珠江口和邻近海域沉积有机质的来源及其沉积通量的时空变化

分析了珠江口和邻近海域沉积有机质(OM)的总有机碳(TOC)、总氮(TN)及稳定碳同位素组成〔δ(13C)〕等地球化学参数,并对有机质的来源和沉积通量进行了研究. 结果表明,珠江口沉积有机质来自大陆(52%)和水生(48%)混合来源;而邻近海域沉积有机质主要为水生来源(93%). 珠江口陆源有机质含量〔w(T－OC)为5.4 　mg/g〕远远高于邻近海域(0.49 　mg/g),近年来珠江口TOC和陆源有机质(T-OC)的平均沉积通量分别为5.57和2.2～3.6 mg/(cm2·a),说明珠江河口接受了大量的陆源有机物的输入,这是由于自20世纪后期的几十年以来,华南地区经济快速增长造成大量土地开垦,以及工农业生产和生活污水的排放所致. 珠江口和邻近海域的水生有机质沉积通量在近年均呈增加趋势,在珠江口达到最大值3.6 mg/(cm2·a),说明大量的营养物质导致水体的富营养化,从而促使水域初级生产力的增长.      

巢湖沉积物δ13Corg和δ15N记录的生态环境演化过程

通过对巢湖2处柱状沉积物样品中δ¹³C_org、δ　¹⁵N、C/N比值、TOC和TN含量的测定,分析了近百年来巢湖沉积物有机质的来源,探讨受人类活动影响的湖泊生产力变化和富营养化过程.结果表明,巢湖沉积物有机质的主要来源是水生藻类,陆生有机质的输入量较少,但是城市污染物的输入与农业面源污染的影响是不可忽视的.巢湖沉积物剖面上,δ¹³C_org、δ¹⁵N、TOC和TN含量变化按沉积深度可以明显划分为2个阶段：①10 cm以下,H3点δ¹³C_org波动在-21.74‰～-19.34‰的范围内,其余数据表现相对平缓,湖泊内的生物物种是固氮植物和非固氮植物共存,2个采样点具有不同的湖泊营养化进程;②10 cm至表层段,2个剖面的δ¹³C_org迅速减小,δ¹⁵N、TOC和TN则是显著增大,巢湖闸的建成使得内源营养物质快速积累,湖泊初始生产力水平迅速提高,富营养化加剧.     

滇池近代富营养化加剧过程的沉积记录

为认识滇池内源污染特性在湖泊环境演变过程中的变化,采集滇池北部和中心2根柱状沉积物样品,分析了TOC(总有机碳)、TN(总氮)、BSi(生物硅)及磷形态含量剖面变化规律,并探讨了其与滇池富营养化历史的关系. 结果表明,滇池沉积物中w(TOC)与w(TN)自20世纪50年代后增加显著.n(TOC)/n(TN)介于7.0～13.5之间,表明滇池内源藻类和细菌等对沉积物中有机质贡献大. 滇池沉积物中w(TP)剖面变化规律反映了滇池由中营养化向富营养化过渡的过程. 沉积物中w(TP)与w(TOC)呈显著相关(R=0.91,P<0.01),表明滇池外源磷的输入与生物量的增长以及蓝藻水华暴发的一致性和外源磷污染控制的必要性. 滇池不同区域w(BSi)剖面变化及其与w(TOC)、w(TP)的关系表明,滇池在长期演变中,生态系统结构发生了变化. 滇池北部近年来富营养化加剧,蓝藻大量繁殖成为优势种群而导致生物群落结构单一化;而中部等地区硅藻仍保持大量增长趋势,表明藻类在该区域处于大量增长的过程中.      

太湖多环芳烃的历史沉积记录

通过分析测定太湖上、下2个典型湖湾(梅梁湾和东山胥口湾)沉积钻孔中多环芳烃的垂直分布和含量特征,结合210Pb定年,重建了该地区多环芳烃的历史沉积记录.研究发现,梅梁湾沉积物PAHs污染年代早并重于胥口湾,但两地PAHs污染类型基本相似.在剖面深度0～28cm范围内,梅梁湾和胥口湾多环芳烃的沉积通量范围分别为40～320ng·cm-2·a-1和13～150 ng·cm-2 a-1.自上世纪40年代起,梅梁湾沉积物中的PAHs通量呈不断上升之势,近25年来增加更为迅速,可能源于太湖北部湖区乡镇工业的快速发展;而胥口湾的PAHs污染只在1990年之后才开始加重,并呈急剧增加之势态.太湖沉积物中的多环芳烃主要为热(燃烧)成因来源,沉积物中高环PAHs的比例呈递增趋势,流域内能源消耗和机动车尾气排放的增加是其主导因素.多环芳烃的沉积记录很好的反映了周边地区社会经济的发展变化,反映了人类活动与水环境污染状况之间的关系,提示经济发展过程中环境保护的相对滞后.     

山东淄博佛村黄土沉积多指标记录的气候环境演变过程

对山东省淄博市寨里镇佛村黄土剖面(FC剖面)进行粒度、磁化率及色度等沉积学指标分析,结果表明:(1)FC剖面6个光释光样品年龄结果介于3.02±0.45—100.99±13.58 ka,说明FC剖面是末次间冰期以来的沉积物;(2)根据沉积物粒度频率分布曲线和粒度组成特征,并与伊犁黄土、黄土高原黄土对比,可判知FC剖面为风成沉积物;(3)FC剖面磁化率与色度曲线具有相似的变化趋势,较好指示了黄土沉积时的冷暖干湿变化;(4)根据粒度中值粒径(Md)、低频磁化率(χlf)、土壤颜色(L~*,a~*)、环境敏感组分(56.23—112.20μm)等气候代用指标并结合光释光测年结果,将FC剖面划分为5个部分,分别对应于深海同位素MIS1—MIS5时期。1、3、5部分分别对应MIS1、MIS3早期、MIS5阶段,夏季风强盛,气候较暖湿,发育古土壤;2部分对应MIS2和MIS3中晚期阶段,4部分对应MIS4阶段,冬季风强盛,气候较干冷,堆积黄土。     

巢湖富营养化的沉积记录:结合态脂肪酸及其单体碳同位素特征

本文以中国五大淡水湖泊之一的巢湖作为研究对象,在对18cm的沉积钻孔中TOC、TN、δ13C、和δ13N测定的基础上,通过对巢湖现代沉积物中结合态脂肪酸的组成及其单体碳同位素特征的讨论,探讨了近70年来巢湖的富营养化过程。研究结果表明,巢湖沉积物中总有机质基本参数变化可以划分成二个主要阶段,其中7cm至表层段,δ13N、TOC和TN显著增大,可能与该时期湖泊富营养化持续加剧有关。利用结合态脂肪酸单体分子C16∶0、C18∶2W6和单体分子组合TARFA、C18∶1w7/C18∶1w9、(i-C15∶0+a-C15∶0)/nC15∶0比值的特征变化,表明12cm以来结合态脂肪酸以内源的藻类和细菌输入为主,并且从下向上对沉积物中的结合态脂肪酸贡献不断增加,反映出湖泊富营养化过程。结合态脂肪酸以单体C16∶0为主峰,沉积剖面中结合态脂肪酸中单体C16∶0的δ13C值在12cm开始迅速的增加,可以作为指示巢湖富营养化发生的重要指标。     

城市化过程中黑碳的土壤记录及其环境指示意义

以南京市为对象,通过3组共计10个土壤剖面的采样,用湿化学氧化法分析了土壤有机碳（organic carbon,OC）和黑碳（black carbon,BC）的含量.研究发现,南京城市土壤剖面中黑碳含量的变幅为0.22～32.19 g·kg^-1,平均值为4.35 g·kg^-1.第1组城市土壤剖面中黑碳含量的平均值为0.91 g·kg^-1,第2组为8.62 g·kg^-1,第3组为3.72 g·kg^-1.城市土壤剖面中BC/OC值的变幅为0.03～1.59,平均值为0.29,其中BC/OC平均值的大小顺序是：受古代工业活动影响的第2组最大,受现代工业和交通人为活动影响的第3组次之,受古代居民生活影响的第1组最低.研究认为,在城市化过程中,由于工业和交通等人类活动引起的生物物质和矿物燃料（煤、石油等）燃烧产生的BC在土壤中都有不同程度的沉积和记录.BC含量和BC/OC值的大小可能在一定程度上反映了不同人为影响过程和城市土壤的污染程度.城市区域BC的主要来源是矿物燃料燃烧,其中表层（现代层）主要来自交通车辆（尤其是柴油为动力的机车）排放的颗粒物质,而在古代（文化层）可能与燃烧用煤历史有关.     

重庆长寿湖沉积物中重金属污染及潜在生态风险评价

为全面了解长寿湖底泥沉积物中重金属含量及其潜在生态危害程度,采用Hakanson潜在生态风险指数法对长寿湖流域各采样点典型重金属污染物Cd、Cr、Cu、Pb和Zn的潜在生态风险进行评价。结果表明,长寿湖区域沉积物5种重金属单因子污染程度顺序为：Cd〉Cu〉Pb〉Zn〉Cr。从综合污染程度分析,各种重金属的污染潜在生态风...     

重庆市长寿湖水库表层水体重金属时空分布及风险评价

为了解重庆市长寿湖水体污染状况和环境风险,采集并分析了不同季节的表层水体重金属（Cr、Cu、Zn、As、Cd和Pb）浓度,探究长寿湖重金属时空变化和分布特征,进一步评估其污染水平和健康风险.结果表明,6种重金属均低于《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）Ⅰ类标准,但近年来呈现增加趋势,Cu、As和Pb增加趋势显著（P<0.05）.不同重金属时空分布存在差异,在时间上,水体Cr和Cd在夏季较高,As和Zn在春季较高,Pb和Cu分别在秋季和冬季较高;在空间上,Cr、As、Cu、Zn和Pb总体在水库南部出水口、西北部龙溪河入水口及水库中部较高,Cd在水库北部的滞水区较高.长寿湖水体重金属整体为低污染水平,水体Cr和Cu存在轻度污染,其他重金属为清洁水平.饮水是水体重金属致癌及非致癌风险的主要暴露途径,水体Cr和As的健康风险值较高,分别为6.2×10^-10 ~3.0×10^-4和5.1×10^-8 ~3.9×10^-5,其对儿童和成人的总健康风险贡献率分别达到87.18%和87.20%（Cr）及12.73%和12.71%（As）,对儿童和成人均存在一定的致癌风险.因此,需要重点关注长寿湖水体Cr和Cu的环境风险,以及Cr和As的健康风险,以期为长寿湖水体污染防治及环境质量的改善提供科学依据,合理开发利用水资源.     

长寿湖水体甲基汞光化学降解特征

为明确长寿湖水体甲基汞(MMHg)光化学降解特征,采用硼硅玻璃瓶对水样进行原位培养,探讨了长寿湖水体MMHg光化学降解的季节差异性及垂直变化特征,分析了不同波段光波对MMHg光化学降解反应的贡献,并估算了MMHg光化学降解的通量.结果发现,在光的作用下,长寿湖水体表层MMHg会发生明显的降解反应,未发现明显的净甲基化结果.在水体表层,夏季MMHg光化学降解速率最快((6.10±0.38)×10-3E~(-1)·m~2),其次为春季((4.90±0.24)×10-3E~(-1)·m2),秋冬季节的降解速率较低,分别为(3.10±0.19)×10-3E~(-1)·m~2和(2.60±0.12)×10-3E~(-1)·m~2;UV-A、UV-B和可见光(PAR)对表层水体MMHg光化学降解反应的贡献分别为49%~52%、21%~31%和21%~34%.MMHg光化学降解速率随水深增加而逐步衰减,其中,UV-B引发的光化学降解反应速率衰减最快,其次为UV-A.对整个水体而言,PAR对MMHg光化学降解的贡献最大(67%~77%),其次为UV-A(25%~31%),UV-B的贡献最小(4.3%~8.1%).夏、秋、冬和春4个季节的MMHg日降解通量分别为7.2、0.73、1.1和5.9 ng·m-2·d~(-1),年降解通量估算为1.5μg·m-2·a~(-1).可见,长寿湖水体MMHg光化学降解反应具有明显的季节和水深剖面变化特征,不同波段光波对降解反应的贡献有较大的差异.     

长寿湖沉积物中磷形态的季节变化特征

为进一步了解湖泊沉积物中磷形态的季节变化特征,采用沉积物磷形态SMT提取法,在2009年7月（丰水期）和11月（平水期）、2010年3月（枯水期）监测了长寿湖表层沉积物样品中不同形态磷的含量.结果表明,长寿湖沉积物中总磷（TP）含量基本表现为丰水期〉枯水期〉平水期,枯水期寿岛TP含量最高（2 960.29 mg/kg）...     

贵州百花湖分层期水体有机碳及其稳定碳同位素组成分布特征与控制因素

研究湖水溶解有机碳(Dissolved organic carbon,DOC)和颗粒有机碳(Particle organic carbon,POC)的空间变化特征有助于揭示湖泊有机碳的来源、迁移转化过程与控制因素。本文通过对贵州百花湖分层期水体DOC和POC浓度及其碳稳定同位素组成的对比研究,揭示了百花湖分层期水体有机碳浓度及稳定碳同位素的空间分布特征。研究结果表明,百花湖夏季分层期水体DOC和POC的浓度范围分别为1.97~3.26mg/L(平均值2.58mg/L)和0.60~2.43mg/L(平均值1.14mg/L),且呈现出"上层高、下层低"的特征。水体DOC和POC浓度主要受藻类活动控制。水体δ13 CDOC值随深度增加呈偏正趋势,这可能是由深层水体溶解有机质发生矿化作用和分解作用所致。水体δ13 CPOC值随水体深度增加呈偏负趋势,上下层水体藻类生产力差异和沉积物再悬浮作用可能是导致该现象的主要原因。受光降解作用影响,百花湖水体δ13 CDOC较δ13 CPOC偏正。     

小喀湖有机碳记录的慕士塔格地区过去200年温度变化

青藏高原气候变化存在显著空间差异,相对于东部和南部地区,高原西北部的气候变化研究较为薄弱。本文利用慕士塔格地区小喀湖77 cm沉积总有机碳(TOC)序列,高分辨率(平均约3年)地重建了该区1812—2012年的温度变化历史。结果表明:小喀湖沉积物中的TOC主要来自受湖水温度控制的水生生物,其含量指示了流域温度变化。近200年来,慕士塔格地区总体呈现升温特征,在1812—1890年和1970—1980年气候相对寒冷;1980—2004年升温最为剧烈,其次为1864—1914年,分别对应于全球快速变暖和小冰期结束后的升温时期。上述历史有别于我国大陆和北半球的温度变化,即升温幅度最大时期为全球快速变暖期而非小冰期结束后时期(19世纪50年代至20世纪40年代);该区近十年来呈降温趋势,可能是气候由暖转冷的提早表现。慕士塔格温度变化历史既体现了高寒山区对全球变化的敏感响应,又表征了其在全球变化中的区域独特性和超前性。     

云南抚仙湖主要入湖河流有机碳来源辨识

通过对云南抚仙湖流域土壤、植被和主要入湖河流有机碳含量和碳同位素组成的对比研究,探讨了抚仙湖主要入湖河流有机碳来源、空间分布特征及其影响因素。结果表明,抚仙湖入湖河流溶解有机碳(DOC)含量较高,变化范围为2.79~38.02mg/L,且呈西部(19.20mg/L)北部(13.82mg/L)东部(3.37mg/L)的分布特征;河流颗粒有机碳(POC)含量较低,变化范围为0.22~2.68mg/L,且北部(0.84mg/L)西部(0.56mg/L)东部(0.40mg/L)。抚仙湖主要入湖河流水体δ~(13)C_(DOC)值变化范围为-12.6‰~-25.5‰,且随DOC含量增大而略呈偏负趋势,表明抚仙湖入湖河流DOC除来源于流域土壤侵蚀外,农业面源污染和生活污水排放也是重要的贡献源。抚仙湖入湖河流水体δ~(13)C_(POC)值主要分布范围为-23.2‰~-27.0‰,与流域土壤及植物δ~(13)C一致,远离内源POC的δ~(13)C范围,指示河流POC主要来源于流域土壤侵蚀和植物碎屑输入。     

Human impact recorded in the sediment of Honghu Lake, Hubei, China

Vertical profiles of the total organic carbon （TOC）, total nitrogen （TN）, phosphorus, susceptibilities, elements and partical size were analyzed in a short ^137Cs-dated sediment core collected from Honghu Lake, China. The average sedimentation rate was 1.55 mm/a. The results indicated that trophic status of Honghu Lake in the historical period had experienced three stages. Before 1840 the lake was characterized with lower productivity, TOC was less than 9.92 g/kg; TN was 0.902 to 1.24 g/kg. During about 1840-1950, population increased quickly, there was an obvious change in TOC with an average of 13.0 g/kg. Since 1950, human impacts have accelerated the lake eutrophication and nutrients enriched in the sediment with TOC of 21.7 to 93.1 g/kg, TN of 1.77 to 8.78 g/kg. The heavy metal concentration profiles presented similar distribution trends except Pb .and Mn. The results from elements analyses indicated that Honghu Lake had not been polluted by heavy metals except lead.     

巢湖夏季水华期间水体中溶解性碳水化合物的研究

在2010年7月巢湖蓝藻水华暴发期间,采集了11个点位的表层水样,分析了叶绿素含量﹑溶解性有机碳﹑不同形态氮磷营养盐以及各种碳水化合物的浓度.研究结果表明,巢湖营养盐浓度呈现西高东低的分布趋势,叶绿素浓度与营养盐浓度分布规律不完全一致,说明影响藻类空间分布的因素很多.硝酸盐浓度是影响溶解性有机碳的重要因素.总溶解性碳水化合物占溶解性有机碳的比例最高为26%,多糖和单糖所占比例分别为21%和6%.叶绿素浓度与溶解性有机碳,各种碳水化合物之间不具有显著相关性,说明在巢湖蓝藻水华暴发期间,除了浮游植物,陆源输入可能也是溶解性有机碳及各种碳水化合物的重要来源.