公海沉积物记录晚全新世的火历史及其与气候变化和人类活动的关系

发布时间：2020-11-08 22:26

　　 火是生态系统演化的推进因素之一,它与气候变化和人类活动都有紧密和直接的联系。因此,对火的历史进行重建,可了解过去气候变化对火的时空分布是怎样影响的,也可以探索人类活动在其中起到了怎样的作用,这些对认知过去人地关系有重要的意义。对火的历史进行重建,常用的代用指标有碳屑、树轮火疤、碳黑、多环芳烃(PAHs)和左旋葡聚糖等。火历史的相关研究已在全球范围内开展,利用不同的代用指标,重建了从近百年到上亿年不同时间尺度的火历史,指出了气候变化对火的影响的一些规律,并能指示一些长时间尺度的人类活动的时期。但现有的火历史重建结果存在分辨率不够高、气候变化对火的影响情况尚不够明确、对人类活动的探索不够深入等问题。为深入探索并试图解决以上问题,本研究利用高山湖泊公海的沉积物,以PAHs为代用指标,重建晚全新世(2014 AD~800 BC,过去2800年)的火历史。以乙腈为提取液,从公海沉积物顶部4.7 m提取PAHs,并用高效液相色谱测定其中16种环境中常见的多环芳烃的浓度,再统计计算得出晚全新世的16种多环芳烃总浓度(本文统一简称为16PAHs的浓度)和沉积通量随时间变化的曲线。将两条曲线与公海沉积速率对比,并根据多环芳烃进入公海沉积物的方式,判定16PAHs的浓度能更好地反映公海地区的火历史。16PAHs的浓度在92.03~1017.94ng·g~(-1)之间。其中最低浓度出现在中唐时期,最高浓度为最顶层的样品,代表最近的现代。将过去2800年16PAHs的浓度的变化情况和过去夏季风强度、古温度、中国北方人口数量、经济指数的波动情况作比较,可以发现火历史与气候变化和人类活动都有一定的关联。在千年和百年尺度上,气候变化和人类活动对火的影响是协同的。通常地,气候温暖、夏季风较强时,人口数量较多,社会经济水平较高。以上的两种气候因素和两种人文因素,都能使多环芳烃沉积量增大,指示较高的火强度。改革开放后(1978 AD至今)16PAHs平均浓度为499.15 ng·g~(-1);近现代(1850~1978 AD)平均浓度为304.72 ng·g~(-1);小冰期(1220~1850 AD)为177.30 ng·g~(-1);中世纪气候异常期(910~1220 AD)246.85 ng·g~(-1);隋唐时期(581~910 AD)181.21 ng·g~(-1);隋唐以前228.61 ng·g~(-1)。在年代际尺度上,关于夏季风强度,表现为湿润时期的干事件、干旱时期的湿事件火是多发的。至于温度,夏季温度较高的年份往往会有较大的火强度,冬半年温度较高的年份火强度也较大。其中夏季风对火的影响,不同时间尺度规律是不同的,但温度对火影响,不同时间尺度的规律是相同的。火与人类活动关系方面,表现为人口较少时,人类活动对火的影响较小。随着人口数量增多,火与人类活动的相关性逐渐增大。虽然战争中的战火也会向环境排放多环芳烃,但通过火的历史重建结果来指示古代的战争事件是不可靠的。高分子量多环芳烃的浓度和人口有强的正相关关系,还可以指示不同时期的社会生产力。人口较多时,人类在野外用火不当所导致的“自然火灾”可能在古火灾中占有很大比重。
【学位单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：P736.21;P532
【部分图文】：

图 2-1 公海的地理位置（a）、湖泊等深线及 2009 年和 2014 年两次采样的采样点（b）和公海全景图（c）；图片引自刘建宝的博士毕业论文（刘建宝，2015），可见公海是高山封闭型湖泊。Fig. 2-1 The location of Gonghai Lake (a); Bathymetry of Gonghai Lake and dots of sampling in2009 and 2014 (b); Panorama of Gonghai Lake catchment (c). This figure is quoted from LiuJianbao’s PhD dissertation（刘建宝，2015）. It can be seen that Gonghai Lake is a closed high

将岩芯从冷藏室取出，对岩芯外观初步描述，记录样品特征。样品照片如图2-2 所示。对岩芯首先按 1 cm 一个间隔进行分样，切下的样品迅速装入写有编号的自封袋中。分样完毕，共得 389 个样品，放入冰箱冷冻室冷冻。将样品分为 5批，每批样品冷冻前先把自封袋打开，再置于冷冻干燥机的冷冻腔进行冷冻干燥。冷冻干燥持续 48 h，冷冻干燥条件参数为：真空低压至 31 Pa，冷冻温度-52 ℃。

见他的博士毕业论文（王宗礼，2014）。GH09B 的具体年代序列有 AMS14C 测年结合137Cs 和210Pb 完成，详细结果参考 Chen 等（2015）。与本研究相关的时间段（近 2800 年）的定年结果，如图 2-3 所示（图中公元后的年份表示为正值，公元前的年份表示为负值，下文涉及年份的所有图均同）。从图中可见在 600AD左右沉积速率有了明显的变化。
【参考文献】

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本文编号：2875445