太湖西北部表层沉积物粒度特征与沉积环境

对太湖西北部主要入湖河流、河口及近岸湖区64个表层沉积物样品进行粒度分析,结合粒度参数计算和聚类分析,探讨了表层沉积物的粒度分布特征及其沉积类型.研究结果表明:研究区沉积物平均粒径介于4.0~58.7μm之间,粒级组分为黏土、粉砂和砂,其含量的均值分别为7.19%、81.81%和11.00%.太湖西北部表层沉积物以粉砂和砂质粉砂为主;研究区粒度总体呈南粗北细的分布特征,太湖西部沿岸区距离物源区较近且水动力条件复杂,沉积物粒度较粗.太湖北部入湖河流沉积物的频率曲线峰形较宽,峰值位于细粒级;西岸入湖河道多呈单峰态,粒径偏粗;河口区沉积物粒径较河道偏粗,粗颗粒含量高.Q型聚类分析结果表明,研究区可分为4类沉积区,其中3类沉积区有典型特征:第1类沉积区主要分布在太湖西部沿岸,其沉积物粒度相对较粗;第2类沉积区主要位于入湖河流河口,沉积物粒度最粗;第3类沉积区位于蓝藻频发的梁溪河,其沉积物黏土含量极高,表明沉积物粒度特征可能与污染状况有一定的联系.     

不同时间尺度下的湖泊沉积物环境记录——以沉积物粒度为例

在湖泊沉积记录与古气候研究中, 沉积物粒度的环境意义常常解释为: 粗粒沉积物指示低水位时期的干旱气候, 细粒沉积物指示高水位时期的湿润气候. 本文通过对云南洱海和程海现代沉积物粒度的研究, 揭示了沉积物粒度在不同时间尺度、不同时间分辨率的研究中具有不同的环境指示意义. 在长时间尺度、低分辨率(百年、千年)研究中, 粗粒沉积物指示湖泊收缩、湖水较浅的干旱气候期; 细粒沉积物指示湖泊扩张、湖水较深的湿润气候期. 在短时间尺度、高分辨率(年际、10 a)研究中, 粗粒沉积物指示降雨量较大的湿润年份; 细粒沉积物指示降雨量相对较小的干旱年份. 由于不同时间尺度研究中沉积分辨率、采样分辨率和定年精度的不同, 湖泊沉积物记录所反映的环境信息在不同尺度下因此可能存在差异. 在由以往的长时间尺度、低分辨率研究转向短时间尺度、高分辨率研究的过程中, 不能简单套用各种指标在长尺度研究中的环境指示意义, 必须结合研究的时间尺度和分辨率, 综合分析各种因素对环境记录的影响方式和程度, 才能得出可靠结论.     

太湖梅梁湾沉积岩芯元素地球化学记录的多元统计分析

通过沉积岩芯元素含量垂直分布和富集因子分析,结合多元统计方法如系统聚类和模糊聚类分析,研究了太湖梅梁湾沉积岩芯元素地球化学记录的湖泊环境演化过程.以系统聚类分析和模糊聚类分析为基础,将梅梁湾地球化学记录的环境过程划分为如下几个层段:0-6cm为人类活动强烈干扰的阶段,25-50cm和55-72cm层段都是自然过程的表现,反映了流域物源的影响,而两层段元素记录的差异反映了不同自然作用驱动下的湖泊环境变化;6-25cm和50-55cm层段则是不同环境特征的过渡阶段,因此,综合应用多元统计方法可以更直观更精确地量化影响湖泊环境的因素,有助于恢复湖泊环境历史演化过程.     

太湖沉积物重金属和营养盐变化特征及污染历史

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100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,20世纪20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TP含量减少.20世纪50年代～20世纪70年代末期,受人为污染影响,沉积物及水体TP含量逐渐增加,湖泊处于中等营养水平.20世纪70年代末期以来,沉积物中TOC,TN含量升高,C/N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TP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,Cu,Mn,Ni,Pb和Zn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.     

不同水动力扰动下太湖沉积物的悬浮特征

利用2002年7月及2003年4月分别在太湖乌龟山和梅梁湾的水动力观测资料,计算了波浪和湖流产生的湖底切应力,分析了二者对太湖沉积物悬浮的不同贡献.结果发现,在小扰动情况下,流切应力大于波切应力,但不能引起沉积物的悬浮;在强扰动情况下,底流对沉积物悬浮的影响可以忽略,且扰动越强,其作用越小,而波浪的影响却愈加突出;在中等扰动下,二者的相互作用产生沉积物的悬浮,但波浪的作用较为显著.该结论能为计算太湖水体悬浮物浓度和动态内源释放提供重要的参考依据.     

太湖北部沉积物金属和营养元素的垂向变化及其影响因素

通过对太湖北部2个柱状沉积物进行了210Pb、粒度、金属元素、有机碳、总氮、总磷及磷的形态分析,探讨了其垂向分布特征及其影响因素. 粒度分析表明,沉积物呈现随深度变浅而变细的总体趋势. 210Pb分析显示该区域表层沉积物扰动较为强烈,并存在侵蚀现象. Cu、Zn、Ni、Li、V、Fe、Al垂向上的变化主要与粘土含量呈正相关,其含量表明金属污染不显著. 沉积物C/N比值显示有机质主要为陆源性质,磷以无机磷占绝对组分,有机磷含量向表层明显升高,反映了表层沉积物有机磷的输入较多或更好的保存条件.     

两种激光粒度仪测量湖泊沉积物粒度结果的对比

湖泊沉积物粒度参数是湖泊沉积与环境演变研究中常用的环境指标,近年来激光粒度仪的发展和广泛使用更是促进了粒度指标的应用并在很大程度上提高了精度和效率.然而不同的激光粒度仪对于同一样品的测量会得到不同的结果,本文利用两种常见的激光粒度仪测量了西藏纳木错的两支岩芯,并对结果进行了对比分析.从仪器的重现性来看,Mastersizer2000型激光粒度仪要优于LS13320型激光粒度仪,而LS13320型激光粒度仪在对含量较少的细颗粒和粗颗粒的检测效果上优于Mastersizer2000型激光粒度仪;两种仪器得到的粒度参数d(0.1)和d(0.5)无论在变化趋势还是绝对数值上都较为相似,而d(0.9)的差异则较大.对比研究结果为利用湖泊沉积物粒度参数提取古环境信息研究提供了基础依据.     

东太湖水温变化与水-沉积物界面热通量初探

水温对沉水植被的生长和分布具有重要作用,水-沉积物界面热通量对浅水湖泊水温变化的影响值得关注.东太湖是我国东部典型的草型浅水湖区,采用自2013年11月至2015年10月对东太湖湖心进行的不同深度水体及沉积物温度高频观测数据,结合东太湖表层沉积物的热力学性质计算了水-沉积物界面热通量,分析了东太湖水温和水-沉积物界面热通量的变化特征并探讨了其影响因素.结果表明：东太湖各深度水体日升温过程随水深增加后延,升温过程夏季延长,冬季缩短;表层水温日变幅最大,底层水温日变幅次之,沉积物温度日变幅最小,各深度温度日变幅夏季最小、冬季最大;春季和夏季升温过程中各深度日均温变化沿水深存在约1天的延迟,秋季和冬季无此现象;2015年与2014年东太湖温度变化趋势相同,同比月均温差与气温差呈线性相关.沉积物8：00-19：00向水体放热增加或从水体吸热减少,19：00至次日8：00放热减少或吸热增加;3-9月从水体吸热,为热汇,10月至次年2月向水体放热,为热源,沉积物全年为湖泊热源;逐日水-沉积物界面热通量每月6至15日存在相对年变幅较小幅度的正弦式波动.水温和水-沉积物界面热通量的变化主要受太阳辐射和气温的影响,二者对气象参数的响应具有迟滞现象;水-沉积物界面热通量与水温呈负相关,其变化相对水温迟滞,水-沉积物界面热交换的主要作用为缓冲湖泊水体的热量变化;夏季,沉水植物能降低湖泊各层水温和垂向水温差.     

太湖近代沉积物中重金属元素的累积

利用210Pb、137Cs定年技术,对来自太湖不同生态和沉积特征的三个湖区的沉积物柱状样品进行了定年,用ICP—AES分析了沉积物中重金属等元素的含量,分析了太湖沉积物中重金属的累积特征及其成因.污染较重、蓝藻水华暴发频繁的梅梁湾沉积物中的重金属含量在近25年来逐年增加;太湖上游风浪较大的夹浦湖区表层10cm沉积速率大、粒度粗,除表层1cm外,1—10cm沉积物中各种重金属含量都较低,且层间变化剧烈;下游湖区正逐渐草型化的胥口湾除表层3cm外,沉积物中重金属的含量自底层向表层大致呈不断下降的趋势.研究表明,不同年代的太湖沉积物中重金属含量差异很大,明显大于不同湖区间沉积物重金属平均含量间的差异.水动力作用引起的沉积物粒度分异很可能是影响沉积物中重金属积累的一个重要因素.总体上太湖沉积物中重金属的污染比较轻微,但已经有一定程度的Cd污染,梅梁湾沉积物中自上世纪70年代开始明显积累Cd,其他重金属元素的积累也逐渐增加,值得关注.     

附着藻类对太湖沉积物磷释放的影响

附着藻类是清水态浅水湖泊的重要组成部分,为了解附着藻类对湖泊沉积物磷释放的影响,在室内柱状装置中,将尼龙网所培养的附着藻类加盖到太湖沉积物上,即处理组,并设置无附着藻类加盖的对照组,进行为期13d的实验.结果表明:加附着藻类的处理组中的无机磷释放速率显著低于无附着藻类的对照组.与对照组相比,实验期间加附着藻类的处理组释放到水体中的磷,平均减少1.16mg.其中附着藻类吸收了0.81mg磷(70%),而附着藻类通过光合作用改变沉积物表面的氧环境抑制了0.35mg磷的释放(30%).研究表明,底栖附着藻类可以通过吸收磷和抑制沉积物磷释放降低水中营养盐含量.     

太湖流域西氿湖沉积岩芯中重金属污染及潜在生态风险

通过对太湖流域西沈湖沉积物岩芯XJ2中Cu、Pb、Zn、Cd、Cr等5种重金属元素总量的分析,结合测年结果,揭示了不同时间段重金属污染物的分布特征,并利用Hakansen潜在生态风险评价法对沉积物岩芯的污染状况及潜在生态风险的历史变化进行了研究.结果表明岩芯受Cd元素污染最重,其它4种元素较Cd则轻得多,因此Cd元素是影响该地区沉积物潜在生态风险的绝对主导因素.从20世纪初叶开始,沉积物中的重金属元素污染及其相应的潜在生态风险开始上升,并且上升幅度不断加剧,到20世纪90年代达到最大值,沉积物污染及潜在生态风险级别均为"很高",随后便开始迅速下降,然而直到2004年这两个参数仍然维持在"很高"级别.     

风浪扰动对太湖水体悬浮物重金属含量的影响

通过离心浓缩的方法,获取太湖梅梁湾口东岸处(即梅梁湾与贡湖湾的交界处)不同风浪条件下的悬浮颗粒物．冷冻干燥,微波消解,ICP-AES的方法测定了其中Co、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn等重金属元素及Al、Ca、Fe、Mn等相关金属元素的含量．结果发现,小风浪(2 m/s)、中风浪(7 m/s)和大风浪(11 m/s)下：①水体总悬浮颗粒态金属的量依次大幅度增加;②单位悬浮颗粒物中各金属元素的含量在不同风浪下变化不同．Ca在小、中、大风浪下含量依次增大;Zn在小、中、大风浪下含量依次减少;Mn和Cu的含量变化趋势相同：与小风浪相比,中风浪下Mn、Cu的含量显著增大;与中风浪相比,大风浪下含量显著减少;其它元素Al、Fe、Ni、Pb、Co、Cr等在单位悬浮物中,中风浪与小风浪相比含量减少,大风浪与中风浪相比含量略微增加．研究表明：①金属元素在水体总悬浮物中的含量主要受风浪影响,但风浪对单位悬浮物中金属含量的影响则因元素而异;②除Cu、Mn、Zn外,悬浮物中重金属含量随粒径增大含量减少．     

太湖底泥垂向构成类型及底泥-水界面组成物质

针对太湖中底泥-水界面上物质的状态、性质及其对水质的影响问题,本文通过对太湖8个湖区39个采样点的现场调查取样和实验室检测,分析太湖底泥状态和垂向上的构成、不同区域底泥-水界面物质的差异及底泥与磷释放和湖泛之间的关系.结果表明:太湖底泥-水界面上存在3种物质:粉质硬黏土、淤泥质粉土和悬浊水层.粉质硬黏土(硬底板)是太湖...     

兴凯湖沉积物粒度特征揭示的27.7kaBP以来区域古气候演化

结合孢粉分析,对兴凯湖一根长269cm的沉积岩芯研究表明:沉积物粒度分布特征可以较好地反映区域气候变化,即粗粉砂和砂增多对应于降水减少的低湖面时期,细粉砂增多对应于降水增加的高湖面时期,而粘土增加则对应于气候干燥的静水沉积环境。约27740-25540cal aBP时期,沉积物颗粒较粗,湖区处于低湖面的冷干气候;而随后25540-23650 cal aBP时期,中粉砂增加,粘土较少,分选性较好,湖区处于冷湿气候环境23650-19940cal aBP阶段,湖面封冻期长,沉积物粘土较多,湖区气候冷干,对应于末次盛冰期。19940-14510cal aBP阶段,细粉砂增加,比前期降水增多,温度也有所升高。14510-10800cal aBP时期,本地区进入晚冰期,沉积物粒径波动频繁,依次出现较高含量的细粉砂-粗粉砂-粘土阶段,反映了暖湿到干燥的气候变化,对应于北欧的B(o|¨)lling/Older Dryas/Aller(o|¨)d/Younger Dryas气候波动期。10800-1050cal aBP,总体上沉积物粒径变化不大,中粗粉砂含量基本保持低值,细粉砂逐渐增加,粘土逐渐减少,显示深水稳定沉积环境,降水逐渐增多,处于全新世暖湿期;其中8330-7000cal aBP阶段,粗颗粒迅速增加较多,对应于8.2 cal kaBP冷事件。约1050cal aBP以来,沉积物中值粒径大幅度增加,湖面水位下降幅度较大,气候变凉干,也反映了人类活动增强造成水土流失加剧。     

太湖表层沉积物重金属元素的来源分析

根据太湖MS岩芯重金属元素与Al的线性回归分析及元素/Al、V/Al比率散点图变化规律,讨论了太湖沉积物中重金属元素的来源特征。结果表明:20世纪20年代中期以前,重金属元素主要为自然来源;20年代中期—70年代中期,尽管沉积物中Al、Fe、Zn、Mn、V、Cr等重金属元素含量随沉积物粒度变粗而明显下降,但除Hg受到一定程度的人为污染之外,其它重金属元素仍以自然来源为主,物源有所变化;70年代末期以来,沉积物中重金属元素人为污染逐渐加重,Pb、Cu、Zn、Hg、As等元素既有流域母质来源,又受到一定程度的人为污染。     

从沉积物特征谈太湖的演变

通过太湖湖底淤泥层中的微体古生物及其物理化学分析,在西太潮W1孔发现多门类海相化石。海相化石出现的时间约在1100—5000aB.P.之间。据此提出西太湖在全新世期间曾遭受海侵,因而支持了太湖形成于泻湖的说法,同时,还提出海水进入太湖的时间,比以往学者推测的早2000多年。     

近百年来洞庭湖粒度指示的沉积环境演变特征

湖泊沉积物储存着长时期的流域环境信息,是百年尺度湖泊环境演变研究的高分辨率记录器。本文通过²¹⁰Pb_ex、¹³⁷Cs组合定年法,分析放射性核素剖面特征,研究沉积速率时空变化规律,并解析沉积物粒度指示的环境信息,揭示百年尺度湖泊沉积环境演变。结果表明:洞庭湖²¹⁰ Pb_ex剖面分布呈现多段衰变型、混合—衰变—平衡型、衰变—本底型和无沉积型4种类型。3大湖体200 cm的沉积深度对应的年代跨度为127～162年,构建了洞庭湖沉积物深度—年代关系。洞庭湖平均质量沉积速率为1.47～3.11 g/(cm²·a),整体上呈现南洞庭湖>西洞庭湖>东洞庭湖的空间特征;自1900年后,质量沉积速率增加了3～7倍,呈时序增加趋势。沉积年代上,沉积物粒度特征表明洞庭湖沉积环境呈3个阶段2个过渡期的演变特征,与同时期区域内毁林开荒、水利建设、植树造林等人为活动有较好的对应关系,说明近百年来人为活动是洞庭湖泥沙沉积的重要因素。本研究结果可为强化湖泊及其流域生态环境保护...     

太湖沉积物的磁性特征及其环境意义

本文以太湖沉积物为研究对象,试图在磁性测量的基础上,对太湖湖区四个样芯进行分层,建立芯间层位对应联系,并结合孢粉,粒度,地球化学和有机质含量等分析测定,从沉积物样芯的磁参数曲线变化中提取该地区的环境变化信息,研究结果表明,由于该方法具快速简便,经济易行,无破坏等优点,从而可能对样芯作连续测量,以提取分辨率的环境变化信息,在湖泊沉积物的研究中有着独的作用,可作为地球化学,孢粉,微体古生物,粒度等分析     

Variation characteristics of heavy metals and nutrients in the core sediments of Taihu Lake and their pollution history

The sedimentary environment change, trophic evolution and heavy metals pollution history of the northern Taihu Lake in the last 100 years are studied according to the sedimentary geo-chemical proxies of the core sediments, such as grain size, nutrients, heavy metals, diatom, etc. The nutrients in the sediments depended mainly on the lake internal circulation and the heavy metals were from natural geogenic sources before the 1920s, which were not influenced by human activities generally, and grain size was one of the key factors influencing heavy metals content in the sediments. The alternation of manner and strength of human activities in Taihu Lake catchment before and after the 1920s made the lake sediments coarser, and hence heavy metals and TP content decreased contrasted with that before the 1920s. TP content in sediments and water increased from the 1950s to late 1970s due to anthropogenic pollutants discharge, and the lake belonging to mesotrophic state. TN and TOC content and C/N ratio increased due to the increasing external pollutants into Taihu Lake by human activities, TP content also increased obviously in water and sediments, and the diatom association was dominated by eutrophic species since the late 1970s, indicating the eutrophication state of Taihu Lake in this period. Meanwhile the increasing in heavy metals content, such as Cu, Mn, Ni, Pb and Zn, and their proportion of valid fractions in the sediments indicates that they all result from human pollutants since the late 1970s. The heavy metals in the surface sediments have certain potential biological toxicity due to the higher SEM/AVS ratio.