太湖沉积物重金属和营养盐变化特征及污染历史

中国科学辑地球科学,增刊礴。太湖沉积物重金属和营养盐变化特征及污染历史’刘恩峰沈吉刘兴起朱育新中国科学院南京地理与湖泊研究所,南京摘要通过对太湖北部开阔湖区沉积岩芯粒度、营养盐、重金属元素等指标的分析,结合硅藻分析结果,讨论了该湖区近年来沉积环境变化特征、营养演化规律及重金属元素污染历史结果表明,世纪年代前后,流域人为活动方式的改变及强度加大使沉积物特征开始发生变化,沉积物粒度变粗,重金属元素及含量减少世纪年代一世纪年代末期,受人为污染影响,沉积物及水体含量逐渐增加,湖泊处于中等营养水平世纪年代末期以来,沉积物中,含量升高,比值增大,沉积物中人为排放的外源有机成分所占比例增加,沉积物及水体中含量明显升高,硅藻组合以富营养型种属为主,湖泊水体发生显著富营养化同期,随着重金属元素人为污染程度的加重,,,,和等元素总量及有效结合态含量升高,并具有一定程度的潜在生物毒性关键词沉积物重金属营养盐人为活动污染历史太湖近年来,随着社会经济的迅猛发展,工农业污染物排放量日益增加,湖泊污染问题日趋严重湖泊底泥长时间接纳并蓄积了大量的重金属与营养盐等物质,成为记录流域人类活动以及湖泊环境响应的档案’,通过对湖泊沉积物多环境指标的分析可重建湖泊及流域环境演变过程,揭示湖泊营养状态演化规律,太湖位于我国经济最发达的长江三角洲地区,流域面积约,平原型地形占流域面积的,丘陵山地主要分布在流域西部和西南部太湖流域具有悠久的人类文明发展史,〕,是我国世纪初民族工业的发源地世纪年代末期以来,太湖流域工农业经济快速发展,大量的工业废水、农业退水及生活污水排入太湖,导致湖泊营养程度升高,太湖北部湖区发生“藻型化”,部分湖湾水体及表层沉积物重金属污染也日益加重卜,由此造成的经济损失每年约亿元有关长江中游“草型”湖龙感湖营养演化研究表明‘,其营养状态变化并不直接响应于流域人为活动干扰’而太湖北部湖区目前为典型的“藻型”湖,尽管对太湖富营养化问题开展了广一一收稿,一一收修改稿,中国科学院知识创新工程重大项目编号一界、一一资助乖一·￡羊向东硅藻转换函数与环境定量重建—以青藏高原和长江中下游湖泊为例中国科学院南京地理与湖泊研究所博士学位论文以只,拓中国科学辑地球科学第卷泛研究”一,“,但对湖泊营养状态历史演化规律及与流域人为活动关系的研究较薄弱本文研究了太湖历史时期营养状态演化过程和富营养化机制、重金属元素污染历史,及其二者与经济发展阶段、人为活动的关系,这对科学认识长江中下游不同类型湖泊对人为活动干扰的响应过程与机制,确定目前湖泊环境在湖泊演化过程中所处阶段及湖泊环境演化趋势,制定富营养化水体治理政策具有重要理论意义材料与方法年月,利用重力采样器在太湖北部湖区采集了长。的柱状沉积岩芯图,按。间隔连续取样沉积岩芯所处湖区目前沿岸经济发达,河流入湖水体污染较严重工’〕,从指标变化规律上不难发现,与陆敏等在该采样点东南钻取的一沉积岩芯相比’”〕,本次研究所取岩芯沉积物基本无扰动,能较好地反映太湖北部湖区沉积环境演化特征分析误差小于重金属元素有效结合态即可提取态,包括可交换态及碳酸盐结合态、彻氧化物结合态、有机物及硫化物结合态提取采用三步提取法’”,平行分析误差小于典型样品矿物组成采用射线衍射测定沉积物’分析采用美国公司生产的高纯锗井型探测器与型谱控制器组成的了谱分析系统沉积物,年代用一型超低本底液体闪烁计数仪进行测定结果沉积物年代根据沉积岩芯’测年结果计算岩芯。一平均沉积速率为,这与其它研究结果相似,’沉积岩芯一岩性及粒度变化不大图,经外推,岩芯一为世纪年代初期以来的沉积谭鲜蛇无锡市梅梁湾闪窿扩苏州市衫灭湖沉积物粒度变化沉积岩芯粒度组成以粉砂为主,粘土小于林、细粉砂一林平均含量分别为、呢大于林颗粒平均含量仅为图沉积岩芯粒度组成与太湖其它湖区沉积物粒度组成基本一致因,反映出平原湖泊沉积物少粗颗粒物质,时空变率较小的特点伞不二一中值粒径林林】余芝太浦河,一以耐一林耐珍段含年代八创江河口天段公缺磷湖州市▲采样点位置“’图太湖及采样点位置“’日之恻张沉积物金属元素及含量采用美国型电感祸合等离子体原子发射光谱仪一测定,和含量用一型元素分析仪测定,样品粒度分析用英国公司型激光粒度仪,上述试验样品平行妙卯日尸图沉积岩芯粒度变化增刊刘恩峰等太湖沉积物重金属和营养盐变化特征及污染历史根据采用软件对沉积岩芯粒度进行聚类分析结果佼’,粒度变化可分为两个大的阶段图,阶段一沉积物粒度组成较细,粒度频率曲线为对数正偏态分布,粒度一图所反映的为悬浮沉积阶段司沉积物粒度组成明显变粗,粒度频率曲线为对数正态分布,与阶段相比,粒度标准差偏大,反映了沉积物的分选程度降低阶段沉积物粒度增粗背景上还具有两个次一级的波动,一阶段礴粒度组成逐渐变细,一阶段司。粒度组成相对变粗含量都升高,汹比值增加阶段中含量呈先减小、后增加