近50年以来的东洞庭湖沉积物中氮磷硅元素变化与区域环境演变

氮磷硅是水生生物生长所需的生源要素,但过量营养物质输入会导致水体富营养化。长江中下游地区湖泊富营养化已成为区域最严重的生态环境问题之一,已有的研究大多聚焦于氮磷输入对富营养化的影响,而对硅元素的关注较少。文章基于东洞庭湖湖心和湖滨两处浅孔岩芯年代学、总氮（TN）、总磷（TP）、总有机碳（TOC）和生物硅（BSi）分析,并结合流域历史资料数据,揭示东洞庭湖近50年以来的氮、磷、硅元素变化过程,为深入认识人类活动影响下湖泊演化机制提供新线索。研究结果表明,20世纪80年代以来TN、TP和TOC含量均明显增长,主要是由于人为输入氮磷的增加和湖泊内源生产力的提高;生物硅含量呈波动变化。同时,BSi：TN和BSi：TP大幅下降,反映了湖泊中氮磷硅元素非平衡增长过程,硅缺乏现象凸显。BSi：TOC降低反映初级生产力中非硅质藻类（蓝绿藻等）相对增加。氮磷输入增加和大坝对硅的拦截效应会加重水体硅缺乏,进而加剧非硅质藻类增殖风险。

     

湖南洞庭湖地区土壤中Hg的来源

Hg污染已成为全球性的环境问题,尤其是Hg对土壤的污染,因其具有隐蔽性、不可逆性和长期性的特点,对陆生生态系统构成潜在的巨大威胁,因此查明土壤中Hg的来源非常重要。运用生态地球化学填图的指导思想,对湖南洞庭湖地区土壤剖面分析和成土过程研究后发现,表层土壤中Hg含量的高低与成土母质中Hg的含量有很好的对应性,成土过程对土壤中Hg的含量也有显著的影响。     

洞庭熟，天下足：湖南省洞庭湖地区土壤肥力评价

以《湖南省洞庭湖区生态地球化学调查》项目为依托,在洞庭湖区多目标区域地球化学调查的基础上,对N、P、K、B、Mo、Mn、Se等元素全量或有效态含量进行了分级评价,运用层次分析法开展了洞庭湖地区土壤肥力的综合评价。结果表明：湖南洞庭湖地区土壤全氮、全钾含量适中或丰富的区域约占全区的96.5%和99%,全磷含量略低;按照区域地球化学统计原则回归得到了本区的有效氮、有效钾、有效磷、有效钼、有效锰和有效硼的含量,除了有效磷和有效硼含量较低外,其余均为较高的含量水平。本区土壤Se含量丰富,应加强富硒产品开发利用研究。洞庭湖地区土壤肥力综合评价结果为二级以上的面积占全区总面积的65%以上,土壤肥力高。洞庭湖区土壤中N等肥力元素含量普遍较高,有益于农业生产,适合选择重金属元素含量低而肥力元素含量高的地区作为无公害食品基地的选地。     

湖南洞庭湖水系As和Cd等重金属元素分布特征及输送通量

土壤地球化学调查显示,长江沿岸,尤其湖南洞庭湖流域存在以镉为主的重金属高值带。为进一步确定As和Cd等重金属元素在河流中的存在形式、迁移方式和通量等地球化学特征,本研究在洞庭湖水系主要干支流的关键位置布置采样点,分夏季丰水期和冬季枯水期两次,采集了原水、0.45μm过滤水和0.20μm过滤水等水样品,以及悬浮物固体样品,分析了水和悬浮物样品中As和Cd、Pb等重金属元素含量。结果发现,As元素在湘江、资水、湘江上游支流西河和耒水中含量最高,耒水、西河及湘江的Pb、Zn含量相对偏高,Cd在湘江、耒水及汨罗江的含量也明显高于其他河流;研究区河水中As、Ni、Cd和Zn等元素在水中离子态比例较大,其溶解态含量受河水pH和温度的控制,湘江、西河、耒水和汨罗江中悬浮物As、Zn、Cu、Cd、Pb和Cu等元素含量远高于其他水系悬浮物,这与这些流域内存在多金属矿区密切相关;不同元素在河水中迁移途径有很大差别,As以溶解态和胶体态为主要迁移形式,Pb、Zn、Cu、Cd和Ni等重金属元素以悬浮物形式迁移的比例最大;主要入湖河流中,湘江输入洞庭湖的As、Zn、Cu和Cd总量最大,年通量分别为961.43 t、478.90 t、101.67 t、59.58 t。     

洞庭湖区与城陵矶水位关联性的临界特征分析

采用典型测站观测资料与水力学原理相结合,分析不同情况下城陵矶水位与洞庭湖区水位关联性强弱转化的机理和临界条件以及三峡水库对其影响等问题。理论解析表明,固定流量下,湖区水位与城陵矶水位相关关系应为单调指数函数,受到区间距离、湖槽形态等多因素影响,据此提出和率定了各湖区水位的经验计算模式。利用经验计算模式对实测数据进行延展,构建了各种可能出现的湖区来流和干流水位组合下的湖区水位特征曲线族,发现湖区水位与城陵矶水位之间的关联强度存在无影响区、影响区和决定区等状态区间,通过对临界条件的定义和计算,实现了各状态区间的定量划分,并提出了各状态区间内洞庭湖区水位的估算方法。通过对三峡水库蓄水后湖床冲淤和水文条件变化的影响分析,论证了以上方法和认识在水库蓄水后的适用性。     

Geochemical characteristics of trace elements in sediments of Dongting Lake, central China

Although eutrophication and trace element contamination are two key environmental problems in Dongting Lake, a systematic study of the distribution of trace elements in sediments of this lake has not previously been undertaken. In order to identify the current levels of trace metal contamination in Dongting Lake, the concentrations of trace elements （Cd, Cr Cu, Ni, Pb, Zn, As and Hg） in the sediments at 53 locations were investigated in this study. The lake, the second largest fresh-water lake in China, boasts three China wetlands of international importance. Dongting Lake which lies in the south of the middle Yangtze River is the most important reservoir lake in the Yangtze River drainage area, and is characterized by fast flow-through water, large runoff volume and short period of exchanging water （no more than 20 days）. The granulometric analysis result of sediments shows that a large proportion of the sediments measures at 2-63 μm in size; the result of mineralogical analysis shows that original mineral is the main composition of the sediments, followed by clay mineral and carbonate. The contents of copper, lead, zinc, cadmium, arsenic and mercury are higher than the background levels of soil （ Ⅰ Soil） in China, but lower than the threshold values for severely polluted soil （Ⅲ Soil） in China except Cd higher than that in Ⅲ Soil. The concentrations of trace elements analyzed are higher than the Threshold Effect Level of Interim Sediment Quality Guideline by Canada EPA and are lower than the Probable Effect Level. The assessment by geoaccumulation index shows that the contamination of Cd reached strong level in Dongting Lake. Study on speciation of metals by a BCR procedure indicates that the trace elements （Cu, Zn, Cr, and Ni） analyzed are mainly distributed in residual phases but Pb in Fe/Mn oxhydroxide phase and Cd in soluble and carbonate-bound fraction. The potential risk was the highest in East Dongting Lake based on the calculated contamination factors which are mostly probably caused by the deposition of the trace element pollutants via the Xiangjiang River and the discharge of the pollution sources in the vicinity of East Dongting Lake.     

Environmental Assessments of Trace Metals in Sediments from Dongting Lake, Central China

INTRODUCTIONFresh water lakes are one of the planet’s mosti mportant freshwater resources.They support life invarious forms,develop tourism and provide uniquerecreational opportunities.It is also a good source ofthe provision of drinking-water for local communi-ties.Studies on trace elements in rivers,lakes,andsedi ments(Zhou et al.,2004;Gray et al.,2000;Grosheva et al.,2000;Klavins et al.,2000;Aucoinet al.,1999;Bortoli et al.,1998;Elbaz-Poulichet etal.,1996;Johansson et al.,1995;F r…     

白洋淀表层沉积物氮磷分布、储量及污染评价

白洋淀是雄安新区核心生态功能区,为查明白洋淀表层沉积物氮磷分布特征、储量及污染程度,系统开展了氮磷营养盐调查及污染评价。结果表明：白洋淀底泥层总氮含量为528.5~10566.5 mg/kg,均值为2859.91 mg/kg,总磷含量为425.7~2446.0 mg/kg,均值为789.22 mg/kg;过渡层总氮含量为318.5~4662.0 mg/kg,均值为1706.7 mg/kg,总磷含量为315.05~976.30 mg/kg,均值为598.97 mg/kg;表层沉积物总氮总储量为15.86×104 t,其中底泥层总氮储量为3.76×104 t,过渡层总氮储量为12.10×104 t;总磷总储量为5.54×104 t,其中底泥层总磷储量为1.02×104t,过渡层总磷储量为4.52×104 t。根据综合污染指数法评价结果,白洋淀湿地底泥层氮磷污染程度均为重度,过渡层除烧车淀为重度外,其余各淀泊均为中度或轻度。     

洞庭湖平原土壤铅活动性影响因素研究

为了系统地探讨洞庭湖平原土壤铅(Pb)活动性特征及其影响因素,本次研究在常德市、益阳市、株洲市共采集了110件水稻根系土样品,讨论了土壤Pb活动态含量和活动系数与有机质、pH值、阳离子交换量(CEC)等土壤理化性质的相关性,并据此建立了Pb活动态含量和活动系数的预测模型。研究结果表明:土壤Pb含量、pH值、有机质含量、CEC和风化程度都是影响Pb活动态含量及活动系数的主要因素。pH值、CEC和有机质含量都会影响土壤缓冲能力,进而影响Pb的活动性。土壤Cd含量和Zn/Pb值也与Pb活动态含量有显著相关性;在不同的浓度梯度内,Cd与Pb的交互作用不同;土壤具有较高的Zn/Pb 值时,Pb活动态含量较低。采用逐步回归法建立了土壤Pb活动态含量以及活动系数的预测模型,土壤Pb活动态含量用土壤pH、Pb含量、CEC和Na₂O/K₂O值进行预测,活动态系数用pH、CEC、SiO₂/Al₂O₃值进行预测,预测效果均较好。     

湖南洞庭湖地区红土的元素地球化学特征及其指示意义

红土作为一种热带、亚热带地区广泛分布的松散岩类,其蕴含的气候环境变化信息和养分状况使得对其研究具有重要的理论和实际意义。在对洞庭湖区红土地层年代学研究的基础上,详细讨论了红土中元素的分布特征及控制因素,认为第四纪红土的地球化学特征反映了区域气候环境、流域物源特征和红土化作用强度的变化,对生态地球化学环境恢复有重要意义。     

A statistical approach for determining the environment impact of surface sediments from the Dongting Lake area,central China

The Dongting Lake, the second biggest freshwater lake in China, consists of three wetlands of national importance, namely the East Dongting Lake, the South Dongting Lake, and the West Dongting Lake. Surface sedi-ments were sampled from 57 locations across the lake. Nutrient concentrations [total organic carbon (TOC), total N (TN) and total P (TP)] and 16 element concentrations (Al, As, B, Ca, Cd, Cr, Cu, K, Fe, Hg, Mn, Ni, Pb, Si, Ti and Zn) in the sediments were measured to investigate the impact of industrialization along the lake's coastline and sev-eral tributaries on the profiles of nutrients and heavy metals in the lake's surface sediments. R-mode cluster analysis (CA) was used to integrate geochemical data. The result showed that euthophication of the Dongting Lake resulted mainly from TN and TOC. The main polluting trace metals are Hg, As, Cd, Zn, Pb and Mn, which are largely ad-sorbed on clay minerals or Fe/Mn oxides, or deposited as carbonates. Principal component analysis (PCA) revealed the source of micropollutants. The worst affected district by heavy metals is the East Dongting Lake, the pollution sources may originate mainly from the Xiangjiang drainage area. The results demonstrated that multivariate methods are the potentially great tools for the interpretation of the environmental data on lake sediments.     

Carbon and nitrogen isotope records in sediments of Lake Taihu, China, and their paleoenvironmental significance

Lake sediments can provide important historical information on records of paleoenvironments and paleoclimates and their changes.This study deals with the sedimentary history of the westem Taihu Lake based on seven geochemical indices measured in an 89-cm long sediment core. The core, corresponding to a time period from 6870 a B.P. to the present, was analyzed for δ^13Corg, δ^15N, TOC, TN, TP, C/N ratio and radiocarbon dates. Comparison of these multiple geochemical tracers helps to improve interpretations of the paleoenvironmental changes. All of the geochemical proxies used in the study change regularly, and show four major time scales that suggest different environments. During 6870-6532 a B.P., the values of all parameters slightly varied. δ^13Corg values increased in a wave pattern from -25.9‰ to -20.7‰. Similarly, δ^15N values increased from 1.6‰ to 4.5‰. TOC, TN and TP concentrations remained around 0.8%, 0.1%-3.2% and 0.5%, respectively. C/N ratios varied from 20.6 to 6.6. At 6370 a B.P., the sediment record profile showed dramatic variations in all parameters. δ^13Corg and δ^15N values dropped to -26.9‰ and 1.3‰, respectively.     

洞庭湖“四水”入湖河床沉积物主量元素地球化学特征及意义

本研究利用X射线荧光分析仪（XRF）对洞庭湖"四水"（湘江、资江、沅江、澧水）入湖河床沉积物进行主量元素地球化学分析,探讨"四水"入湖沉积物主量元素组成特征及其影响因素。结果表明,洞庭湖"四水"入湖沉积物中SiO2、Al2O3、Fe2O3、K2O、P2O5、LOI等元素含量变化相对较小、分布特征相似;而MnO、MgO、CaO、Na2O等则含量变化较大,在各河流沉积物中分布差异明显。其中沅江和澧水入湖沉积物中MgO、CaO、Na2O等的含量明显高于湘江和资江沉积物,而MnO则反之;澧水沉积物TiO2含量明显偏高。且湘江、资江、澧水沉积物中TiO2、Al2O3、Fe2O3、MnO、MgO、CaO、P2O5、LOI等主量元素含量变化有明显的粒度效应,而沅江沉积物则不然。不同河流入湖沉积物主量元素组成差异明显,沉积物主量元素组成的明显差异与流域源岩岩性、化学风化作用、水动力条件等因素有关。其中湘江和资江沉积物主量元素组成主要与由上地壳+花岗岩组成的源岩有关;沅江沉积物元素组成受湖南板岩的影响明显;而澧水沉积物元素组成则是总体与上地壳元素组成相近似的区域源岩有关,并受长江沉积物影响。湘江和资江沉积物显示的风化程度明显高于沅江和澧水沉积物。但化学风化作用是通过不同抗风化能力岩石的空间分布而影响沉积物的元素组成。此外,湘江、资江、澧水沉积物元素组成受水动力条件影响,而沅江沉积物则不然。但水动力分选对沉积物元素组成的影响也受源岩岩性的控制。因此,流域源岩岩性是控制"四水"入湖沉积物主量元素组成的主要影响因素。     

近60a来洞庭湖水位演变特征及其影响因素

基于1956-2015年洞庭湖主要控制站实测水文数据,运用Mann-Kendall检验法、主成分分析法对比分析了近60 a来洞庭湖东、南、西三个湖区水位演变特征及其影响因素。结果表明：从调弦口堵口至葛洲坝截流后,南咀和城陵矶站同流量下水位均升高,但南咀站平均水位受三口分流能力减弱而下降（0.03 m）,城陵矶站平均水位受湖盆泥沙淤积和长江干流顶托作用而上升（1.33 m）;三峡水库运行后,湖盆冲淤基本持平,湖泊同流量下水位基本不变,由于该时段长江流域整体为相对枯水期,因而与葛洲坝截流后相比湖泊年平均水位下降约0.31~0.58 m。近60 a来南咀站平均水位呈显著下降趋势（p<0.05）,而城陵矶站水位呈显著上升趋势（p<0.01）,说明湖泊水位影响因素作用存在空间异质性。洞庭湖年内水位存在涨（4-5月）~丰（6-9月）~退（10-11月）~枯（12月-次年3月）的变化特征,葛洲坝运行期丰水期水位上涨明显,三峡运行期各月水位均有下降,受水库调度方式影响7-10月水位降幅最大。洞庭湖流域降水量、四水入湖和出湖径流大小以及长江干流水情是洞庭湖水位变化的主要影响因素,三口来沙变异条件下的洞庭湖冲淤量变化是湖泊水位变化的次要因素。     

洞庭湖湖区降水-地表水-地下水同位素特征

为探明洞庭湖湖区水体稳定同位素时间和空间上的变化规律,弄清各水体间的相互关系,分别在2012年4月和8月对区域内具有代表性的采样点进行了地表水和地下水的采样。通过对样品进行D、18O同位素分析,结合全球大气降水同位素监测网（GNIP）公布的1988—1992年间长沙降水同位素数据,发现湖区年内受不同盛行风影响,降水及地表水的同位素存在较大的季节性差异,4月份同位素富集,8月份贫化。此外,河水、湖水同位素也呈现明显的空间差异。两个时期地表水的水线斜率均小于当地降水线,地表水在两个时期均存在蒸发作用。虽然地表水和地下水的来源均为大气降水,但与地表水相比,地下水同位素季节变化较小,地下水接受地表水补给是一个较为长期的过程。     

论三峡工程对洞庭湖区土壤潜育化和沼泽化的影响

三峡工程完工后，在坝下长江水位抬高的季节里，顶托洞庭湖的排泄，使东、西洞庭湖地段地表、地下水位相应抬高，对这些地区土壤的潜育化和沼泽化有明显影响，农业部门应引起重视。     

Vertical variation of phosphorus forms in surface sediments from Wuli Bay, Taihu Lake, China

1IntroductionPhosphorus,an essential nutrient for the primaryproductivity in freshwater systems,is an important fac-tor controlling lacustrine eutrophication.Although ex-ternal input of phosphorus has been assumed as the vi-tal responsibility for the eutrophication of lakes(ZhuJun et al.,2005),the remobilization of phosphorus insediments has a distinct influence on it as well(Bostr m et al.,1982).The concentrations of totalphosphorus(Ptotal)in the sediments are often related tothe trophic st…     

太湖北部底泥中氮、磷的空间变化和环境意义

以太湖底泥为研究对象，通过分析不同形态N，P的含量，揭示太湖北部底泥N，P的区域和垂向变化特征，探讨了主要营养元素的环境意义。太湖北部底泥N，P的高值区分布在五里湖，梅梁湾北部和竺山湖北部，有效氮的分布与总氮的分布一致。相关分析表明，有效磷与无机磷具有很好的正相关性，N，P的含量还与粘土矿物的含量成正比。柱状样的N，P垂直变化显示，数千年人类的活动并未明显影响底泥中N，P的含量，而在近代则明显增加。底泥中大量的N，P主要来自生活污水，其次是农田肥料和围网养殖。     

云南剑湖水体及表层沉积物氮、磷空间分布特征及对湖泊环境的影响

基于2019年5月在云南剑湖进行50个点位的野外调查和采样,分析了其水体与沉积物总氮（TN）、总磷（TP）、总有机碳（TOC）、有机质（OM）含量及C/N等指标的空间分布特征及其污染状况。结果表明：剑湖水体TN、TP平均含量分别为0.64 mg/L、78.65 μg/L,在空间分布特征上均表现为西部>中部≥东部。利用内梅罗污染指数法分析表明,水污染评价指数均大于1,水体处于Ⅳ类。沉积物TN含量介于2148~9550 mg/kg,平均值为4609 mg/kg,其空间分布特征表现为西部>东部≥中部。沉积物中TP含量变化范围在757~1744 mg/kg,平均值为1223 mg/kg,其空间分布特征与TN类似。相关性分析结果表明,沉积物TN与TOC（r=0.929,p < 0.01）、OM（r=0.945,p < 0.01）之间显著正相关。综合污染指数表明,剑湖不同湖区沉积物富营养物质含量均达到重度污染程度,是潜在的N、P释放源,剑湖水体存在较大污染和富营养化风险。

     

洞庭湖区浅层地下水质量现状与安全供水研究

通过对1720个水质分析样品资料的深入分析与计算,系统地评价了洞庭湖区浅层地下水质量,指出了浅层地下水安全供水方向,并提出了安全供水措施及建议。计算结果认为,洞庭湖区浅层地下水中的污染因子主要为Fe、Mn、PH、NH4-N及NO2-N,其次为NO3-N、Be、COD,共8个因子,基本上没有遭受重金属污染;湖区浅层地下水水质整体较好,以优质水为主,占39.37%,合格水占26.04%;不合格水(较差水)占34.59%。