山地表生地球化学研究现状与展望

山地是地球上重要的地貌单元,占全球陆地面积的20%,中国山地占国土面积的2/3。山地是全球物质和能量循环的起点,是对全球气候变化最为敏感的区域。山地表生地球化学包括山地生物地球化学、山地环境地球化学和山地生态地球化学,是山地科学的主要内容。结合当前研究热点,山地表生地球化学重点关注山地表生生态系统对全球气候变化的响应与适应以及山地表生生态系统物质循环对山地生态环境健康的影响。未来需要在山地生态系统中将大气圈、水圈、土壤圈、生物圈作为一个整体,系统地开展山地表生地球化学研究;从初期的单一要素着手积累基础数据,到后期的多单元、多因素研究的整合;通过长期的野外监测和室内分析,最终建立适合山地生态系统的物质地球化学循环模型,预测将来全球气候变化和人类活动影响下山地生态环境的发展趋势和可能的潜在影响,这对山地自身的生态环境安全以及山区社会、经济和文化的可持续发展具有重要的现实意义。     

青藏高原中部错鄂全新世湖泊沉积物年代学研究

对青藏高原中部错鄂湖泊沉积物的¹³⁷Cs和²¹⁰Pb研究表明, Cs在碱性湖泊的沉积物中发生了明显的垂向迁移, 用于确定短尺度年代会带来误差; 利用²¹⁰PbCRS模式可以满足近代测年的需要, 获取不同深度的质量累积速率, 这一累积速率的变化与器测降水资料有很好的一致性, 进一步证明了²¹⁰PbCRS模式对错鄂近代湖泊定年的可靠性. 根据表层沉积物的¹⁴C日历校正年龄, 确定“老碳”影响的绝对年龄, 并假定“老碳”影响是持续、稳定的, 对所获¹⁴C年龄进行了二次校正, 消除了“老碳”对错鄂湖泊沉积物中总有机质和植物残体的¹⁴C结果产生的影响, 同时推断CE-2孔在40~35 cm段存在沉积间断. 根据湖泊沉积物的沉积规律, 建立了错鄂湖泊沉积物¹⁴C年代序列, 在这个年代序列的基础上, 沉积物环境指标对全新世主要气候事件有很好的反映, 从另一方面证明了该年代序列是可靠的.     

1770年以来青藏高原错鄂地区古气候定量恢复

通过对1999年所采错鄂CE-1孔自生碳酸盐碳、氧同位素与1955--1999年器测温度降水资料的统计分析,获取了自生碳酸盐碳、氧同位素与气候要素的定量关系,并据此恢复了1770年以来该地区的古气候。结果表明,错鄂沉积物中自生方解石氧同位素与气温显示出较好的正相关性,而与降水相关性不明显;碳同位素刚好相反,它与降水负相关,而与气温相关性不显著。1770年以来,错鄂地区在20世纪初气候环境发生了根本的改变,1900年以前降水偏少,为沼泽环境,1900年后降水增加,湖泊发育;1900年前后气温开始上升,30年代后期气温达到峰值,50年代初气温稍有下降。1935--1999年平均气温较前一百多年升高了近1℃。所获结果有较好的区域对比性。     

巢湖沉积物重金属富集特征与人为污染评价

本文分析了巢湖主要入湖河流河口区表层沉积物及西部湖心区沉积岩芯中Al、Fe、Ni、Cr、Cu、Zn、Pb、Li、V等金属元素变化特征,采用地球化学方法对金属元素变化的"粒度效应"进行矫正,并以Li、V为参照元素对矫正结果进行检验;参考历史沉积物,对河口区及西部湖心区沉积物重金属人为污染特征进行分析;结合沉积岩芯210Pb年代结果,估算西部湖心区近150a来Ni、Cr、Cu、Zn、Pb等重金属元素的人为污染贡献量.结果表明,河口表层沉积物重金属污染具有显著的空间差异,南淝河河口重金属人为污染最重,其中Ni、Cr、Cu、Zn、Pb的人为污染贡献量分别为12.2、32.2、25.3、479.9和76.0 mg/kg,分别占总含量的35%、37%、64%、92%和77%;其次是柘皋河河口,主要重金属污染元素为Cu、Zn和Pb,人为污染贡献量达57.6、57.0和19.5 mg/kg,分别占总含量的73%、47%和36%;而派河、白石山河、杭埠河等河口表层沉积物中重金属元素人为污染程度较弱.巢湖西部湖心区主要污染元素为Cu、Zn、Pb,人为污染开始于1950s,1980年以来其人为污染贡献量显著增加,平均为16.2、245.6、47.8 mg/(m2.a),分别占各元素沉积通量的23%、61%和37%;Ni人为污染开始于1980s初期,人为污染贡献量平均为12.6 mg/(m2.a),占其沉积通量的13%左右;Cr基本未受人为污染影响.西部湖心区沉积岩芯及南淝河河口表层沉积物中重金属污染程度均表现为Zn>Pb>Cu,而且南淝河河口沉积物重金属污染程度显著高于西部湖心区.结合主要入湖河流径流量与河口沉积物重金属污染特征,认为巢湖西部湖心区重金属污染主要通过南淝河输入,来自合肥等城市的废水是主要的污染源.     

近百年来龙感湖地区湖泊营养化过程

由于近年来社会经济的迅速发展，湖泊富营养化问题日趋严重。其中湿地的破坏是导致人湖营养盐增加的一个重要原因。对湿地变化与湖泊营养盐状况关系的分析是制定湖泊环境整治和生态修复的重要科学依据。湖泊沉积物含有丰富的生物和理化方面的信息，在缺乏长期湖泊监测记录的情况下。可以用来重建湖泊及其流域过去变化的历史。根据龙感湖表层沉积物^210Pb活度比变化，分析了该地区近百年来沉积物中湿地花粉、总磷和磁性参数．探讨了湖泊营养化过程及机理。研究表明，龙感湖近百年来营养级的增加是与湿生植被的破坏密切相关。20世纪上半叶的湖泊富营养化响应于磁性参数指示的流域土壤侵蚀速率的增加，而20世纪70年代以来湖泊营养程度的加重则与龙感湖流域农业化肥的使用和湿地植被破坏而导致湿地功能减弱有关。龙感湖流域内人类对湖周潍地的改造．破坏了湿地植被，助长了人湖物质的增加。湖泊营养相对富集，最终导致水体富营养化发生。     

长江中下游不同湖泊沉积物中重金属污染物的累积及其潜在生态风险评价

利用富集因子和Hakanson潜在生态风险指数法,结合年代学结果,对长江中下游湖泊太白湖、龙感湖、巢湖和西氿沉积物中重金属元素Co、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn的富集程度进行了评价,并比较分析了上述重金属的潜在生态风险.结果表明,太白湖和龙感湖沉积物中各重金属富集程度均较低;巢湖沉积物中Co、Cr、Ni的富集程度接近中等水平,而Cu、Pb、Zn的富集已经达到中等水平;西氿沉积物中Co的富集非常低,Cr、Ni富集水平较低,Pb达到中等富集,Cu、Zn达到较高的富集水平.对4个湖泊沉积物中重金属的综合污染程度进行比较:巢湖西氿龙感湖太白湖.各湖泊沉积物中单一元素的潜在生态风险都较低,但是,根据多元素潜在生态评价指数,各湖泊沉积物中重金属存在明显不同的潜在生态风险:巢湖西氿龙感湖太白湖.总体上看,太白湖和巢湖沉积物重金属污染以及潜在生态风险自1965年以来一直在加重,而龙感湖和西氿沉积物在表层有下降的趋势.这种差异与各个湖泊流域内人类活动的方式和强度密切相关.巢湖和西氿流域内城市化、工业化发展迅速,人类活动导致大量重金属元素进入湖泊,给湖泊带来明显的污染;而龙感湖和太白湖流域人类活动主要以农业活动为主,人类活动对重金属的贡献相对较小.     

基于210Pb与137Cs分布的近代沉积物定年方法——以巢湖、太白湖为例

对巢湖、太白湖沉积岩心中210Pb、137Cs活度进行了测试分析。结果表明,137Cs活度均低于20 Bq/kg,但具有明显的1963年蓄积峰;210Pbex活度随深度增加呈指数降低,指示了较为稳定的沉积特征。采用CIC、CRS模式计算得到的沉积岩心210Pb年代结果均偏离137Cs时标,反映了源自大气沉降的210Pb的流域输入以及湖泊水体中210Pb河流输出的共同影响。根据137Cs的1963年时标深度,把沉积岩心分为上下两段,依据210Pbex活度变化,分别采用不同公式进行沉积岩心年代计算。由此得到的巢湖与太白湖近百年来的沉积速率具有相似的变化规律,反映了长江中下游地区自然环境及人类活动对湖泊沉积记录影响的一致性。其中20世纪60年代初期,巢湖与太白湖主要入湖河流上游地区水库的建成投入使用,对入湖泥沙起到调蓄作用,使得沉积速率降低;20世纪70年代末期、80年代中期以来,巢湖与太白湖呈现较高的沉积速率,主要反映了流域农业发展等人类活动的影响;1991年与1999年洪水事件在沉积物中也有明显的表现。     

黄河下游南四湖地区黄河河道变迁的湖泊沉积响应

黄河下游地区湖泊演化多与黄河河道变迁密切相关,进行高分辨率的湖泊沉积环境的研究,可揭示历史时期黄河下游的河道变迁,本文以南四湖ＤＳ孔为例,探讨河道变迁的湖泊沉响应。     

南四湖沉积剖面中色素与有机碳同位素特征的古环境意义

湖泊沉积物中的色素含量与种类是研究湖泊初始生产力的湖泊环境的有效手段之一。而有机碳同位素比值反映了沉积有机物来源信息。本文在对南四湖沉积剖面中总有机含量分析的基础上,测定了有机碳的同位素比值,同时通过剖面中色素指标的分析,揭示该湖泊环境演化历史。研究表明,南四湖成湖时代为２．４５ｋａＢ．Ｐ．,成湖水体主要来自黄河泛滥;其次,南四湖东西沉积环境差异较大,西部（微山湖）主要受黄河泛滥影响,东部（独山湖     

PALEOCLIMATIC CHANGES IN DABUSU LAKE

Study on the carbonate content and oxygen isotope of a sediment section in Dabusu Lake revealed that this region has experienced several cold-wet and warm-dry climatic cycles since 15400 a BP. It was about 6740 a BP when the climate in the region reached a relatively stable warm stage, so that the lake water was gradually condensed and finally a saline lake was formed.