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13～150ng·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.     

太湖水体中胶体相痕量金属浓度的季节变化

利用切向流超滤技术分离了太湖梅梁湾与贡湖湾2 个不同生态类型湖区水体中Cd、Cu、Pb、Fe、Mn 和Zn 等痕量金属的胶体相(1kD~1µm),研究了其浓度在不同季节的变化.结果表明,除了胶体Cd,太湖水体中胶体Cu、Pb、Fe、Mn 和Zn 的浓度均有显著或极显著季节变化(P<0.05 或P<0.01),其中胶体Cu、Fe、Mn 和Zn 浓度在冬季较高,胶体Pb 浓度在春季最高,在冬季也保持在较高水平.太湖水体中各痕量金属的总量是影响其胶体相浓度的主要直接因素,而季节变化则是一个重要的间接因素.     

水利工程对南四湖现代沉积速率的影响

利用放射性同位素(137Cs、210Pb)测年法计算山东省南四湖的沉积速率,采用高纯锗γ谱仪(美国EG&G ORTEC公司)对南四湖上级湖、下级湖的沉积岩柱(DS2和WS2)样品进行137Cs、210Pb放射性活度测试,分析水利工程建设对湖泊沉积影响的程度与后果. 结果表明:上级湖、下级湖137Cs总蓄积量之比为9.7,说明在二级坝水利工程影响下,流域内侵蚀泥沙及其所吸附的137Cs主要沉积于上级湖;137Cs在湖泊沉积物中的剖面分布与137Cs大气沉降时序的分布模式相背离,故137Cs蓄积峰不具备时标意义. 利用210Pb计年的CRS(恒定补给速率)模式分析2个沉积岩柱不同质量深度所对应的年代,结果显示,150多年来南四湖上级湖、下级湖的沉积速率不稳定,以1960年为界划分为两大时段:沉积岩柱底部所对应的年代至1960年,上级湖、下级湖沉积速率平均值分别为0.069、0.160 g/(cm2·a);1960—2010年,二者沉积速率平均值分别为0.218、0.072 g/(cm2·a). 可见,二级坝水利工程对南四湖沉积速率产生了重要影响,210Pb计年的CRS模式分析结果可靠.      

太湖沉积物中有机氯农药的污染历史

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)沉积钻孔中有机氯农药(OCPs)的垂直分布和含量特征,以210Pb测年建立相应时间标尺,考察了该地区OCPs的污染历史.结果表明,沉积物中OCPs主要以DDTs类物质为主,梅梁湾沉积物污染早并重于胥口湾.在垂直深度0～28cm,梅梁湾、胥口湾DDTs的含量分别为1.2～12.0ng/g和0.4～6.0ng/g;HCHs的含量分别为0.4～9.0ng/g和0.4～2.7ng/g.自20世纪60年代起,沉积物OCPs呈上升之势,并在1970年前后达到第一个峰值.胥口湾沉积物OCPs含量在20世纪90年代之前变化不明显,而梅梁湾OCPs污染自20世纪80年代初起不断增加,在我国禁止生产和使用OCPs后略有降低.自1990年起,2个湖湾沉积物中OCPs含量均显著增加,且其含量变化与流域耕地面积的减少密切相关.     

东太湖沉积物中氮的积累与水生植物沉积

为揭示浅水湖泊沉积物中氮的积累及其与水生植物间的关系,1993年11月在东太湖42个样点上采集了沉积物柱状样品并进行了分析。东太湖硬度小于5kgf/cm²的松软淤积层平均厚度0.96m,全湖淤积量149×106t。粉沙质淤积物中总氮（TN）含量0.009％～0.801％,总有机碳（TOC）含量0.01％～17.36％,变幅极为悬殊。总氮含量与总有机碳含量间呈密切的线性正相关TN（％）＝0.0251TOC（％）＋0.0063,表层沉积物中总氮和总有机碳含量都与水生植物的现存量有较为显著的正相关。这说明,氮和有机碳主要经过水生植物的生物沉积途径进入沉积物,水生植物有将湖水中的氮传输到底泥中,使其进入地球化学循环的功能,这对于降低湖水中的氮含量、防止富营养化有积极的意义     

不同雨强对太湖河网区河道入湖营养盐负荷影响

为揭示太湖河网区不同雨强下入湖河道面源污染规律,以太湖入湖负荷最大的河道大浦河为例,通过一周年逐日高频监测水体各形态氮、磷及溶解性有机碳等营养盐情况,结合河道流量及降雨量的自动监测资料,分析了大雨、中雨、小雨及无雨等4种降雨强度下太湖河网区典型河道的流量和营养盐负荷特征.结果表明,作为太湖河网区的典型入湖河道,大浦河时常发生往复流现象,观测的365 d内,有60 d日均流量为负值,占16%;河道流量对雨强的响应较为迟缓,仅强降雨事件( 25 mm·d~(-1))下,降雨当日河道流量才显著增加;中雨期平均流量仅比无雨期高了29%,在统计上不显著.河道水体营养盐浓度在不同降雨强度下差异不显著,大雨、中雨、小雨及无雨事件下河道总氮浓度分别为(3. 00±0. 58)、(3. 34±0. 93)、(3. 55±1. 05)和(3. 37±1. 14) mg·L~(-1),小雨事件当天水体总氮浓度均值最高,而4种类型降雨事件下河道总磷含量分别为(0. 228±0. 068)、(0. 258±0. 121)、(0. 219±0. 083)和(0. 225±0. 121) mg·L~(-1),差异性也不显著,就平均值而言,中雨时河道总磷浓度最高.夏季典型降雨过程分析表明,不同雨强发生之后河道溶解性有机碳和各形态氮的浓度变化不大,但大雨之后次日河道各形态磷浓度有明显增高,持续时间为2 d,中雨后次日河道总磷和颗粒态磷有明显增高,持续时间仅为1 d,小雨后磷浓度基本无变化.大雨、中雨、小雨和无雨时总氮日负荷分别为7. 64、3. 19、3. 21和2. 62 t·d~(-1),总磷日负荷分别为0. 59、0. 26、0. 22和0. 20 t·d~(-1),受入湖流量影响,大雨期营养盐日负荷显著高于中雨及以下强度的降雨;然而,由于一年内大雨出现频次较少,大雨期氮和磷总入湖负荷占年负荷的比重不大,大雨期总氮和总磷分别入湖61. 11 t和4. 72 t,占观测周年的5. 6%和5. 8%,这与山区河道降雨负荷间的关系有着显著区别.本高频观测表明,太湖流域平原河网区河道面源污染汇集过程复杂,入湖负荷受降雨强度的影响相对较小,入湖水量是营养盐负荷的重要影响因素.本研究结果对太湖流域平原河网区湖泊的面源污染的估算及控制对策的制定具有参考价值.     

鸭绿江口重金属沉积记录的环境意义

对采自鸭绿江主汊道的3根柱状样进行了放射性测年、粒度和重金属含量等指标的测试.通过放射性元素测年,得出其沉积速率分别为1.88、1.60和1.48 cm·a~(-1),由此建立年代框架.重金属垂向分布、R型聚类、地累积指数及沉积通量的分析结果表明,鸭绿江主汊道沉积的8种重金属的垂向分布具有阶段性,1981年前后(3个柱状样分别对应62、58和44 cm处)是重要的时间节点.R型聚类显示出3类物源,元素Zn主要来源于人类活动,Cr、Cu和Pb具有人为和自然双重来源,Cd、Hg、As和Ni主要来源于陆源物质的风化.主汊道重金属的含量总体上在逐年缓慢增加,但由于主汊道受到强大水动力的稀释作用,使其对鸭绿江口生态环境的影响很小,绝大多数重金属元素的地累积指数为-1.15~1.01,为无污染和偶有轻微污染的状态.受区域物源供给的限制,各重金属元素沉积通量在多数时段接近或低于背景值,总体上人类活动对鸭绿江主汊道重金属的沉积影响不大.鸭绿江的不同区域重金属的沉积记录并不同步,主汊道的重金属污染程度显著小于西汊道.     

风浪扰动对太湖水体中胶体态痕量金属含量的影响

2005年8月15日～9月2日,观测了不同风浪条件下太湖水体中胶体态(1kD～1μm)Fe、Mn、Cu、Zn、Pb和Cd等痕量金属的含量以及悬浮物(SS)、浮游生物和胶体有机碳(COC)等背景指标的含量变化.结果表明,风浪的扰动作用对太湖水体上述各项指标均有直接或间接的影响,是太湖水环境条件变化的重要驱动力.胶体态痕量金属的含量主要受COC含量、痕量金属总量等因素的影响,但归根结底均受制于风浪的扰动作用.胶体态Mn、Cu和Pb的含量与风浪扰动强度呈正相关;胶体态Zn含量和扰动强度呈负相关;而胶体态Fe含量主要取决于COC和总Fe含量,和风浪扰动强度无明显关系;胶体态Cd含量与COC含量、总Cd含量乃至风浪扰动强度均无明显关系.     

增养殖区沉积界面营养物质平衡体系研究

通过1999年在大亚湾海水增养殖区现场的调查资料,分析了上覆水、表层沉积物、柱状样品中的TN、TP含量。结果表明:(1)沉积物中营养物质对水体的贡献或交换,主要来自于表层沉积物。(2)TN的溶出率比TP高,沉积界面N的平衡体系易受破坏,沉积物中N对水体作出的贡献比P大。(3)沉积物对水体中的P有吸附现象,经一系列的地球化学过程后,沉积物中的P释放较难。(4)增养殖区上覆水TP的含量较高,超标现象较多。基于以上研究结果,建议以沉积物中TN的含量作为赤潮监测的因子。     

潮间带海洋沉积物中痕量汞的释放过程及其影响因素研究

海洋沉积物对重金属污染物的吸附是1种物理吸附过程,在一定的条件下（波浪和潮汐等）,吸附于沉积物中的汞可能重新释放出来,对滨海海洋生态环境造成永久性的潜在危害。在对厦门海域汞污染调查的基础上,选择代表性的海洋沉积物进行取样,系统测定潮间带海洋沉积物痕量汞的释放动力学过程,并分析了盐度、pH、温度和振荡频率对释放作用的影响。结果表明,潮间带海洋沉积物中痕量汞的释放动力学符合Ho的二级动力学方程,即随着时间的延续释放速度逐渐降低,沉积物中痕量汞的释放平衡时间约为24h．沉积物痕量汞的释放量随盐度的增加有所减小,随温度和振荡频率的增加而增加;在pH〈7时释放量随pH值的增加而降低．pH〉7时,释放量随pH值的增加而升高。     

基于210Pb和137Cs计年法的黄河下游湿地沉积速率研究初探

本文利用²¹⁰Pb和¹³⁷Cs计年方法分析探讨黄河下游湿地沉积速率演化与上游水沙变化的响应关系。结果表明,²¹⁰Pb比活度大致指数衰减趋势以及¹³⁷Cs蓄积峰的鉴出,表明放射性核素手段在黄河下游湿地的沉积学研究具有一定可行性。基于²¹⁰Pb的CIC模式和CRS模式得出的沉积速率分别为1.68 cm/a和0.67~2.76 cm/a;基于¹³⁷Cs剖面的1963年和1986年两个蓄积峰,计算自下而上沉积速率分别为2.67 cm/a、1.08 cm/a和1.21 cm/a。研究发现,近几十年黄河下游湿地沉积速率呈逐渐减小趋势,这与黄河流域气候变化、上游流域建坝、水土保持和下游水资源利用存在密切关系。此外,水库调度方式也在一定程度上影响下游沉积速率,虽然下游淤积量不变,但洪峰的\"削平\"导致泥沙难以淤积于湿地。     

210Pb和137Cs计年在尼罗河三角洲的应用现状与适用性分析

本文详细梳理了210Pb和137 Cs计年法在尼罗河三角洲泻湖沉积年代学研究的历史过程以及遇到的困境,并结合笔者近期研究结果,进一步论证了该手段在近百年湖泊沉积速率测定和沉积过程研究等方面仍具有较高适用性。同时,笔者从钻孔采样位置、岩性状况、采样间距、计算模式等四个方面提出了在实际应用210 Pb和137 Cs计年中应注意的细节,以期为今后该手段应用于湖泊环境污染年代测定研究取得理想效果提供一定理论帮助。     

抚仙湖沉积物重金属垂向分布及潜在生态风险评价

基于环境放射性核素210Pbex和137 Cs计年法确定抚仙湖北、中和南部三个沉积物柱芯的沉积年代,分析了各个柱芯近150年的重金属(Cr、Cu、Zn、As和Pb)的垂向分布特征,并用潜在生态风险指数法进行了潜在生态风险分析。结果表明,抚仙湖不同湖区沉积物重金属的垂向分布存在明显差异,其中Zn、As和Pb呈现整体向上增加的趋势,Cr和Cu分别呈现微波动变化和下降趋势。重金属元素之间相关性表明Zn、As和Pb具有较好的同源性,而Cr和Cu来源不同。重金属元素与营养盐TP之间呈较好的相关性,与TN和TOC则相关性较差或无相关性存在。潜在生态风险指数评价显示近150年来抚仙湖不同湖区沉积物重金属污染水平差异明显,其中北部和南部As是主要的生态风险贡献因子,而中部Cu是主要的生态风险贡献因子。抚仙湖中部和南部沉积物重金属总体处于中等生态风险,而北部沉积物重金属由中等上升为较高生态风险出现在20世纪90年代末期。     

云南省程海现代沉积物中137Cs、210Pb的分布及计年研究

程海沉积物柱芯中存在三个峰形完好的137Cs蓄积峰。 94%的137Cs累计值分配于 1985年以前 ,表明程海沉积物中的13 7Cs能较好地保存在沉积年代的相应层节中。该沉积物柱芯中2 10 Pbex的分布特殊 ,据此将近五十年来程海的沉积过程分为三个稳定沉积阶段和两个快速沉积阶段。两种计年方法的结合有助于认识沉积速率变化较大情况下湖泊的沉积状况 ,也有助于加深对核素计年方法的理解     

西藏羊卓雍错沉积物沉积速率的测定

利用~(210)Pb和~(137)Cs测定了西藏羊卓雍错湖泊沉积物的沉积速率。结果表明,羊卓雍错湖心和北部湖区沉积柱中的~(137)Cs都只有一个蓄积峰。假定对应的时标为1963年,据此得出的沉积物累积率分别为0. 014 5 g/(cm~2·a)和0. 025 2g/(cm~2·a),对应的年均沉积速率分别为0. 041 cm/a和0. 068 cm/a;而~(210)Pb的结果显示,羊卓雍错湖心和北部湖区的沉积物累积率分别为0. 014 6 g/(cm~2·a)和0. 014 7 g/(cm~2·a),对应的年均沉积速率分别为0. 040 cm/a和0. 041 cm/a。~(210)Pb和~(137)Cs的定年结果在北部湖区的定年结果差别较大,很可能是由于湖水在北部湖区的渗漏,导致沉积物中Cs的纵向迁移造成的。     

不同营养湖泊沉积物中210Pbex和营养盐垂向分布特征及相关性分析

对比分析了两个不同营养湖泊抚仙湖和滇池湖中心部位沉积物柱芯放射性核素210Pbex和营养盐(TOC、TN和TP)的垂向分布特征,探讨了两个湖泊不同湖区沉积物柱芯中210Pbex与营养盐(TOC、TN和TP)之间的相关关系.结果表明,两个湖泊沉积物柱芯中210Pbex和营养盐各个指标的垂向分布存在差异,总体上滇池沉积物柱芯中210Pbex的波动变化幅度略高于抚仙湖.滇池表层沉积物中210Pbex较为紊乱的分布特征与人类活动影响下的沉积物中Pb的物理化学迁移有关.沉积物中营养盐各个指标的变化则与特定历史时期不同强度的自然演化和人类活动双重因素影响密切相关.放射性核素210Pbex和营养盐各个指标之间的相关关系与两个湖泊或同一湖泊不同湖区的营养水平高低有关,其变化关系为富营养化湖泊滇池>贫营养湖泊抚仙湖,抚仙湖北岸>南岸.就单个营养盐指标与210Pbex之间的相关关系而言,TOC最强,TP次之,TN最弱.     

沅江入湖河床沉积物重金属污染演化地球化学分析

对沅江入湖河段河床沉积物进行钻探取样,利用电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)分析沉积物重金属等微量元素的含量,并利用210Pb法测定沉积物沉积速率.同时,在分析沉积物重金属污染特征的基础上,探讨沉积物重金属污染的演化过程.结果表明:沉积物中Bi、Cd、Mn、Mo、Zn、Pb等重金属含量变化大、分布不均匀,而Sc、Tl、Rb、Cs、V、Co、Zr、Hf、Nb、Ta、Ga、Ge、Rb、Sr、REEs(稀土元素)等微量元素含量变化小,分布相对均一.微量元素富集特征(EF值)和主成分分析结果显示,沉积物中Cu、Sc、Tl、Rb、Cs、Th、U、V、Co、Zr、Hf、Nb、Ta、Ga、Ge、Rb、Sr、REE等微量元素主要为自然源,而Bi、Cd、Mn、Zn、Pb等重金属则既有自然源的影响,又有人为源的贡献.地累积指数(Igeo)评价结果显示,入湖段沉积物存在Cd-Mn-Zn-Pb-Bi等元素组合的重金属污染,且沉积物自下而上分布有中深部(204~192 cm)、中上部(96~64 cm)、浅表部(64~0 cm)3个重金属污染层.上述3个重金属污染层可能对应于3个期次的重金属污染事件,即早期(1913年前)的零星重金属污染、中期(建国初期至改革开放初期,1963—1979年)的中等强度重金属污染、近期(1979年至今)高强度重金属污染.且自早期到近期,沉积物重金属污染程度增强,污染元素组合趋于复杂化.沅江入湖河床沉积物的上述3期重金属污染可能对洞庭湖沉积物产生直接影响.     

贵州乌江渡水库沉积速率及碳氮埋藏通量估算

我国西南地区峡谷型梯级水库沉积物的碳汇效应对全球碳循环有着重要意义。为了探明该区域水库的碳汇强度,本研究选择乌江流域的乌江渡水库作为研究对象,于2015年5月对水库沉积物进行采样,并利用210Pbex核素计年技术,结合沉积物碳氮分析,估算乌江渡水库的碳埋藏量。结果表明:乌江渡水库沉积物平均沉积速率为0.155g/(cm~2·a),TOC沉降通量为70.85g/(m~2·a),堆积通量为29.14g/(m~2·a);TN沉降通量为8.22g/(m~2·a),堆积通量为2.79g/(m~2·a)。乌江渡水库沉积物年均TOC总埋藏通量为1.39×10~9g/a,其中82%来自水库内部光合作用形成的有机质。因此,依据保守的估算,乌江渡水库沉积物的净碳汇通量为23.9g/(m~2·a),保存的净碳汇量为1.1×10~9g/a。研究结果表明水库沉积物是一个重要的碳汇。     

太湖流域污水排放对湖水天然水化学的影响

为揭示太湖流域污水排放对湖水天然水化学(主要离子)的影响,对太湖上游19个污水处理厂的进水、出水及雨水、入湖河水和湖水中主要离子进行了分析,同时收集历史数据对比了太湖1950s年代和目前的天然水化学特征.结果表明,太湖水体天然水化学类型主要受流域碳酸盐岩风化作用控制,而受雨水影响较小;流域排放的污水主要离子特征类似于干旱地区的河水,部分工业污水甚至具有海水水化学特征,说明人为活动对当地淡水水质的重要影响.同时,太湖水化学已从60年前的重碳酸盐钙型水转变为目前的氯化物钠型水.进一步通过修正的完全混合断面污染物浓度模型的计算结果显示,生活污水排放可以解释对太湖多数主要离子的影响,生活和工业污水的排放可以更好地解释Cl-的变化;但太湖Ca2+和Mg2+浓度(硬度)的增长受污水影响较小,而是受流域酸沉降的影响控制.分析显示,60年来受流域不断增长的污水排放影响,太湖水体的优势阴阳离子组分均已发生了显著变化,目前湖水(Ca2++Mg2+)-HCO3- 和(Na++K+)-Cl-均分布在1:1线上侧,而(Ca2++Mg2+)/(Na++K+)比值则下降了约1半,同时湖水的Cl-/Na+比值显示出显著的升高趋势,说明流域人类活动已经成为影响太湖水化学的主要原因.本研究可为湖泊水化学演化研究及强烈人为干预条件下的水环境管理提供新的基础.