大暖期中国湖泊沉积物有机碳储量的初步估算研究

湖泊作为陆地生态系统的重要组成部分,在区域/全球碳循环中发挥着重要作用。研究大暖期（6±0.5 ka B.P.）湖泊沉积物有机碳储量,可为未来类似增温幅度下湖泊固碳潜力变化研究提供一定的基础数据。文章通过搜集我国不同地区65个含大暖期沉积年代及有机碳数据的湖泊资料,开展了大暖期中国湖泊沉积物有机碳储量的初步研究。结果表明,大暖期我国湖泊沉积物有机碳储量约为4.56 Pg C,变化范围约为0.90~19.08 Pg C（1 Pg=10¹⁵ g）,主要集中在东部平原湖区、蒙新湖区及青藏高原湖区;有机碳累积速率约为22.3 g/（m²·a）,变化范围约为4.4~92.6 g/（m²·a）,其中以蒙新湖区最高,青藏高原湖区最低。大暖期我国湖泊有机碳储量与陆地碳库的比较表明,湖泊有机碳储量约为陆地（植被和土壤）有机碳储量的3%,而湖泊面积约为陆地面积的2%,加之湖泊沉积物较土壤及森林生物量能够保存更长的时间,因此湖泊在维系全球碳平衡中起着重要作用,湖泊的碳汇功能不容忽视。

     

全新世大暖期中国湖泊碳埋藏速率初步研究

近年来的研究表明湖泊沉积物中埋藏了大量碳,是个不容忽视的碳汇[1～11],在区域乃至全球碳循环中发挥着重要作用。在未来全球平均温度增加1～2℃的情景下,湖泊沉积物碳埋藏潜力将如何变化值得关注[1].     

我国湖泊沉积物多环芳烃的分布特征及来源分析

湖泊沉积物不但可以反映流域多环芳烃(PAHs)的空间分布特征, 更能忠实的记录PAHs排放历史。本文收集了我国湖泊沉积物有关PAHs已有的文献报道, 并与部分发达国家和地区(美国、欧洲、日本等)的湖泊做对比, 系统地综述了我国湖泊沉积物多环芳烃的空间分布、沉积记录及来源。通过对收集数据分析表明, 我国湖泊表层沉积物中ΣPAHs含量为3.2~5260ng/g(dw), 平均值为753.1ng/g(dw)(n=495)。主成分分析及多元回归分析结果表明: 我国湖泊表层沉积物PAHs主要来源及其贡献量分别为机动车尾气排放占42.7%、煤炭燃烧占30.1% 以及石油泄漏占27.2%。我国湖泊钻孔沉积记录PAHs从下向上总体表现出由低到高的变化特征, 基本反映了我国经济发展历史。我国PAHs排放历史与发达国家有着明显不同, PAHs排放峰值一般出现在20世纪90年代以后, 明显晚于发达国家的50~80年代。同时, 湖泊沉积物记录的PAHs来源有所改变, 煤炭资源是我国部分湖泊沉积历史中PAHs的主要来源, 随着机动车数量的增加, 机动车尾气排放也成为目前我国湖泊沉积物的主要污染源之一。     

全新世以来江苏固城湖沉积模式初探

在江苏固城湖湖心采集了连续岩芯,进行了137 Cs, 210 Pb, 14 C和光释光分析以研究全新世以来固城湖湖泊沉积年代序列,同时进行了粒度、有机质、总氮以及元素的分析,以辅助研究固城湖的沉积模式。137 Cs和210 Pb的分析表明,固城湖百年来的沉积是持续的,近20年平均沉积速率约在0.066cm/a。从0.5m深度到1.78m深度的AMS 14 C的树轮校正年龄在8000~6500BC之间,而光释光数据表明同等深度其绝对年龄在7~8ka之间。AMS 14 C的校正年龄与光释光年龄结果有较好的一致性。从多环境代用指标的剖面来看,在钻孔30cm深度出现了大的转折。结合现代沉积物平均沉积速率及对比历史文献得出上部30cm岩芯代表了约450年以来的沉积,这与公元1556年下坝的建成使得固城湖彻底与太湖隔绝时间相符。因此,固城湖地区可能的沉积模式是固城湖彻底与太湖隔绝后才出现持续沉积,在此之前一段时间内沉积物由于侵蚀或者人类活动如围垦导致缺失,而在约6~8ka之间沉积速率比较高。     

太湖ZS孔沉积记录的近50年来营养盐沉积通量变化

通过对太湖北部竺山湾沉积物(ZS孔)钻探,测试ZS孔沉积物~(210)Pb、~(137)Cs、总有机碳(TOC)、总氮(TN)、总磷(TP)和粒度,研究近代太湖湖泊沉积物营养盐沉积通量变化。结果表明,ZS孔中~(137)Cs比活度较低(<15 Bq/kg),利用ZS孔~(137)Cs 1963年时标得到平均沉积速率为0.32 cm/a,与应用~(210)Pb的CRS模式获得的近50年来平均沉积速率一致,利用~(210)Pb的CRS模式计算出近50年来沉积通量为0.13～0.75 g·cm~(-2)·a~(-1)),结合沉积物中的TOC、TN和TP浓度,获取了营养盐沉积通量在垂向上的变化,结果显示,自20世纪80年代初以来,营养盐沉积通量明显增加,谊变化趋势与20世纪60年代以来的观测资料相符,有机磷的影响和人类活动被认为是造成近20年来TP沉积通量增加的原因。     

石臼湖近代环境演化历史

以2007年在石臼湖采集的浅岩芯钻孔(SJH07-C1)研究近代石臼湖湖泊环境演化历史以及人类活动的影响。运用核素²¹⁰Pb和 ¹³⁷Cs进行定年,²¹⁰Pb 的CRS模式定年结果与¹³⁷Cs方法获得的年代具有较好的可比性。同时分析了岩芯沉积物的理化指标,包括烧失量、总磷、金属元素和磁化率。分析表明：  1955年以前地球化学指标表明石臼湖湖泊沉积物中人类活动信息较弱,但总磷和有机质（烧失量）开始出现增加,湖泊营养水平开始升高。1955～1969年,湖泊沉积物磁化率较高,重金属（包括铜、铅、锌和汞）含量快速增加,可能与该期开始大量使用化肥、农药有关,导致入湖污染物增加。1969～1997年期间,1969～1979年时段湖泊沉积物磁化率最高,重金属含量比较稳定,在石臼湖进行了大规模的围垦;   1979～1997年,湖泊沉积物磁化率较高但呈减少趋势,重金属含量再次快速增加,总磷增加较快,说明该阶段入湖污染物增加,湖泊营养水平也在增加。1997～2007年,磁化率较低,重金属含量保持在高水平,总磷快速增加,显示该阶段湖泊营养水平较高,但入湖物质通量在减少。     

太湖THS孔现代沉积物137Cs和210Pb的分布及计年

太湖THS沉积物柱状岩心中存在3个明显的137Cs蓄积峰,高含水率和有机质含量是前苏联切尔诺贝利核电站核泄漏对应的137Cs蓄积峰向表层迁移的一个可能的原因。利用137Cs核素1963年和1975年对应的蓄积峰计算出沉积速率为0.34 cm/a。利用137Cs核素1963年对应的蓄积峰进行校正,采用210Pb计年的CRS模式获得不同时段的沉积速率,发现在80年代末沉积物堆积通量最高,达到0.6 g/(cm2.a)。两种计年方法的结合有助于认识沉积速率的变化情况。     

青藏高原兹格塘错沉积物粒度组成及其环境记录的研究 *

兹格塘错是位于藏北高原腹地的一个封闭型湖泊,对其沉积物的粒度组成、粒度参数等粒度特征进行分析,揭示了湖面水位变化,水动力、风动力搬运强度等。并结合其他环境代用指标进行比较,探讨环境变化,揭示了兹格塘错区域全新世初期气候湿润、中期气候偏干、晚期干湿交替的气候变化特征。粒度参数所反映出的湖面波动与环境变化得到了其他环境代用指标较好的支持。     

天津于桥水库沉积物磷赋存特征及其环境意义

研究天津于桥水库沉积物中磷形态的空间分布特征和垂直分布特征对了解水源型水库富营养化现状及其过程具有重要的现实意义.利用抓斗式采泥器及柱状采泥器分别采集表层沉积物样品及柱状沉积物样品,采用Psenner提出的连续提取法对沉积物磷形态进行分级测定,揭示整个水库沉积物各形态磷的空间分布特征以及不同区域垂直方向上的分布规律.结果表明:于桥水库表层沉积物总磷(TP)含量为303.7~997.8 mg/kg,各形态磷含量大小顺序依次为:钙结合态磷(Ca-P)铁结合态磷(Fe-P)残渣态磷(Res-P)铝结合态磷(Al-P)有机态磷(Org-P)可交换态磷(Ex-P).表层沉积物中Fe-P、Al-P、Ca-P与TP含量由东至西逐渐递减,主要受到黎河河水夹带的外源性磷输入的影响;Res-P含量由东至西逐渐递增,与活性磷的分布规律相反,表明水库下游比上游的水质更好.垂直分布上,南部区域底层与表层沉积物相差不大,说明从1960s以来磷的沉积量就比较大;西部区域沉积物中Fe-P和Org-P含量较高,随深度的增加有明显降低的趋势;中心区域的各形态磷和TP含量均较低,且随着深度增加逐渐降低,现阶段沉积物中的磷以滞留为主,释放潜力较小.     

大暖期青藏及蒙新湖区古湖泊面积重建

特征时期古湖泊面积变化受控于当时的降水和湿度状况, 恢复特征时期的古湖泊面积, 可以为古气候模拟提供边界条件, 进而为预测未来区域水文变化提供一定的科学依据。本文以我国五大湖区中的青藏及蒙新湖区所代表的寒区及干旱区湖泊为研究对象, 根据国内外公开发表的全新世大暖期(6±0.5ka B.P.)湖泊水量(水位、面积等)记录, 收集所有具有大暖期湖泊面积及古降水的记录共计21条, 据此推算古湖泊面积与古降水量之间的定量关系, 并将该关系应用到青藏及蒙新湖区的其他湖泊, 初步恢复了大暖期两大湖区的古湖泊面积。同时, 分别选取位于西藏及蒙新地区的羊卓雍错和乌梁素海作为典型湖泊, 通过其近几十年来实际观测面积与经古湖泊面积-古降水量间关系推算面积的对比验证, 表明恢复的大暖期两大湖区古湖泊面积具有一定的可靠性和代表性。重建结果表明, 青藏及蒙新湖区大暖期古湖泊面积分别约为8.8×104km2 和4.1×104km2, 是现代湖泊面积的2.1倍和3.2倍。