人类活动影响下南四湖现代沉积的南北差异研究

发布时间：2020-06-15 15:24

【摘要】：南四湖是华北地区最大的淡水湖泊,在流域防洪、灌溉、渔业生产、航运、维护流域生态平衡以及南水北调等方面发挥着重大作用。南四湖流域人口密集,经济活动频繁,由此所带来的环境污染问题也比较突出。1960年建成使用的二级坝等水利工程,将南四湖分成了性质差异巨大的南北两个湖泊——上、下级湖,极大地改变了南四湖的沉积环境。因此,探讨二级坝建成后污染物的迁移转化规律、揭示人类活动对流域环境的影响程度和后果,是当前亟需解决的问题。本研究以放射性同位素(137Cs、241Am及210Pb)测年为基础,通过在南四湖二级坝两侧系统布置采样点,确定南四湖沉积物的沉积年代。在此基础上,分析南四湖粒度、营养元素、重金属污染物等环境代用指标的时空演变规律。分析人类活动(尤其是修建水利工程)对湖泊沉积的影响程度,为南四湖的合理开发利用与保护提供理论依据。本次研究获得了以下成果:1)南四湖流域内侵蚀土壤的延迟输入带来的137Cs,是导致南四湖各沉积岩柱的137Cs剖面分布背离全球公认分布模式的主要原因;单独使用137Cs时标法难以确定沉积物的沉积年代,需要与其他断代方法相结合来进行;以二级坝水利工程等的建成时间(1960年)作为一个有用时标,证明将210Pb计年的CRS模式用于南四湖沉积计年具有较高的可靠性。南四湖沉积以1960年为界,划分为两大时段:1960年之前,下级湖沉积速率高于上级湖;1960～2010年,上级湖沉积速率高于下级湖。2)南四湖沉积物粒度在分布在上、下级湖间存在差异。上级湖63 um级的细砂及16～63um级的中、粗粉砂所占的平均比例高于下级湖,而4～16um级的细粉砂及4 um级的粘土平均含量则低于下级湖;平均粒径(Mz)的平均值,上级湖高于下级湖。通过对南四湖上、下级湖多沉积岩柱平均粒径与年降水量的关系对比、分析,结果表明,在百年时间尺度的环境变化研究中,沉积物颗粒的粗细波动符合长时间尺度、低分辨率下粒度变化指示气候干湿变化的规律。但其中粗颗粒的异常增大,则可以指示流域遭遇了异常洪水,甚至指示次暴雨。异常降水量的年份可以作为一个有用时标,用以验证210PbexCRS计年结果的准确性。3)南四湖各营养盐指标(TOC、TN、C/N、TP)中,TOC、TN、C/N的平均含量是上级湖高于下级湖,TOC、TN的变化具有较好的同步性。TP的含量自80年代以来迅猛增加,与TOC、TN同步增长,主要是由于流域人类活动产生的污染导致的,与流域农业生产、工业废水的排放有关。4)分析了南四湖沉积物的元素地球化学特征,较好地反映了南四湖流域100多年来的风化作用历史。南四湖的CIA平均值为65.7,相当于黄土、平均页岩的CIA值,处于中等化学风化阶段。CIA、Rb/Sr、Saf、Ba等元素地球化学指标能相互印证,较好地反映了流域自然演化历史。5)分析了 5种重金属(Cr、Cu、Zn、As、Pb)剖面分布规律,并利用人类活动系数和地质累积指数法对这5种重金属的污染情况进行了评价。结果表明,这5种重金属元素处于偏中度—中度污染水平;Cr、Cu、Zn污染上级湖下级湖,As、Pb污染下级湖上级湖。6)流域人类活动,尤其是人类修筑的二级坝等水利工程是造成南四湖沉积物各种环境代用指标差异的重要原因。
【学位授予单位】：南京师范大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X524
【图文】：

指标方面的差异，探讨上述诸环境代用指标的时空差异与自然环境变化及人类活逡逑动的关系，为今后南四湖的管理及水资源的合理利用提出建议。所采取的技术路逡逑线如图１－１所示。逡逑１１逡逑

老运河、不牢河；南四湖湖东为山洪河道，源短流急；湖西为平原河道，集流入逡逑湖缓慢，遇长历时暴雨，入湖洪水量大、持久；多年平均入湖沙量为４４１．７１ｘｌ0５逡逑ｍ３，年出湖泥沙量为３．８３ｘｌ0５ｍ￥２９］。南四湖流域水系分布见图２－１。逡逑ｎ、．邋■、、．＇八－１．逦？逡逑ｔ邋＼、．Ｊ：繁／邋＊邋）逦ｋ逡逑妗，Ｈ，；逦＞邋＾逡逑处、栜\d二逡逑逦河笼邋Ｌ＾ｌ＿ｕ邋R嶅巍ⅲ恳诲危掊澹赍义稀�＊水坝邋ｅ邋城市逦．、．、铯柘东／逡�

本文编号：2714612