武汉东湖地区湖泊沉积记录与人类活动相关性研究
  • 【摘要】

    长江中下游众多的湖泊在不同程度受到了人类活动的干扰,而武汉东湖是长江中下游具有代表性的浅水湖泊,是武汉市社会、经济、文化和生态环境的一个窗口,是集饮用、游泳、水上运动、钓鱼、养殖、农灌以及调节、净化生态环境等功能于一体的市区湖泊,被联合国纳入了“人与生物圈计划”。近年来,由于东湖沿岸经济的快速发展和人口的大量增加,各类污水大量入湖,破坏了东湖的生态环境和动态平衡,使东湖的综合功能大大减弱,并影响了... 展开>>长江中下游众多的湖泊在不同程度受到了人类活动的干扰,而武汉东湖是长江中下游具有代表性的浅水湖泊,是武汉市社会、经济、文化和生态环境的一个窗口,是集饮用、游泳、水上运动、钓鱼、养殖、农灌以及调节、净化生态环境等功能于一体的市区湖泊,被联合国纳入了“人与生物圈计划”。近年来,由于东湖沿岸经济的快速发展和人口的大量增加,各类污水大量入湖,破坏了东湖的生态环境和动态平衡,使东湖的综合功能大大减弱,并影响了人民的生活和健康。因此,研究东湖地区人类活动频繁的近百年来的气候与环境演变,客观地评价东湖地区的污染现状,科学地预测其污染发展的趋势,以提出合理化的防治措施,对于当前和今后东湖地区的开发与治理工作具有极其重要的指导意义。 湖泊沉积物保存有丰富的气候环境信息,具有沉积连续、沉积速率大、分辨率高、信息量丰富等特点。因此通过对湖泊沉积物的提取分析,能有效地恢复气候及湖泊环境的历史,受到了广泛的重视。利用湖泊沉积进行环境演变研究已成为十分活跃的领域。 沉积物中的总有机碳含量通常被用来指示湖泊的古生产力,但是由于湖泊沉积物有机碳的来源混杂,且沉积后易分解。而古色素比有机碳稳定,分解较弱,故近年来在湖泊沉积与环境演变研究中,色素作为一种有效的环境代用指标得到广泛的应用。本课题对国际通用的指示环境演化的几种色素如叶绿素及其衍生物(CD)、总类胡萝卜素(TC)、蓝藻叶黄素(Myx)、颤藻黄素(Osc)等进行了分离和测定,以揭示湖泊环境演化和历史气候变化等特征。 湖泊沉积物微量重金属记录恢复和重建区域性或全球性代表污染历史,也是湖泊沉积记录的一个主要方向。然而,由于水体的酸度或者沉积物粒径等因素的差异,单纯的元素总量的测定,对于评价该元素对环境的影响和对人类的危害,并无实质上的意义。因此,本课题拟对几种重要的金属元素,模拟自然条件下选定的各种形态,进行形态分析,力求更为客观地揭示各金属元素在环境演化过程中的角色和对人类健康的危害。 有机碳同位素和介形虫丰度也是考量湖泊环境污染的重要指标。 目前,已有不少关于东湖湖泊沉积物分析的文章发表,内容涉及重金属地球化学、氮、磷、叶绿素等等,但是还没有人将多项环境指标综合考虑以研究东湖的气候与环境演化。 本论文就是通过对东湖湖底沉积物的色素、重金属及其形态分析、介形类和有机碳同位素记录等多项指示湖泊环境演化的指标进行测定和分析,力求更为客观和全面地反映东湖地区古气候与环境演化历程及其污染现状,并对东湖的环境污染趋势做科学的预测,以有针对性地提出合理的防治措施,保证东湖及起周边地区能够持续、快速和健康地发展。 本论文在前人研究的基础上,研究了近百年来武汉东湖地区湖泊沉积记录与人类活动的相关性,重点介绍了沉积物中色素的分离测定方法,以及东湖沉积物中重金属的垂直分布及形态分析。本文的主要内容有: 1.在查阅大量文献的基础上,较全面地综述了近年来国内外关于湖泊沉积记录的分析进展,以及关于沉积物中重金属形态分析的研究进展。 2.介绍了紫外可见分光光度法测定武汉东湖沉积物中叶绿素、胡萝卜素、颤藻蓝素及蓝藻叶黄素的方法,初步探讨各色素指标所代表的意义,结合沉积速率的分析结果讨论了东湖近百年来的环境演化历程。研究表明,近代尤其是20世纪50年代以来,由于人类大规模的工农业活动及生活污水、工业废水的大量排入,带入大量的有毒、有害和营养元素(P、N),使东湖水体环境发生了根本性的改变,在人类活动的强烈干扰下发生了严重的富营养化。近20年来,经过多方治理,武汉东湖的严重富营养化趋势已得到初步遏制,但是污染状况依然没有明显的改观。 3.为验证用紫外可见分光光度法对湖泊表层沉积物中色素测定的可行性,本文同时对湖北梁子湖的表层沉积物中的色素进行分离和测定,初步探讨该地区近百年来的环境演化历程,并结合东湖沉积物中色素的测定结果,探讨了综合几种指示色素指标恢复环境演变历程的可靠性。结果表明综合几种指示色素指标所揭示的环境演变历程与有机碳同位素的分析结果有着很好的相关性,且相对于有机碳同位素,用色素作为环境代用指标,所包含的信息量更丰富,反映的环境演化历程更客观和全面。 4.模拟在接近自然条件下,确定湖泊沉积物中Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Mn等各金属元素的适宜的形态分类和提取方法,提出将东湖沉积物中的重金属分为水溶态和可交换态、碳酸盐结合态以及铁锰氧化物结合态,并分别测出在不同沉积层序中上述诸元素的总量和各形态的含量,研究各元素的地球化学和形态分布。 5.探索和完善了以湖泊沉积物中色素指标为主,结合其它多项环境指标的分析结果和历史文献记载,探讨了近百年来东湖地区气候与环境变迁以及人类活动与东湖地区环境演化及湖泊沉积记录的相关性。客观地评价东湖地区的污染现状,科学地预测其污染发展的趋势,并提出合理化的防治措施。 收起<<

  • 【作者】

    杨明 

  • 【学科专业】

    分析化学

  • 【授予学位】

    硕士

  • 【授予单位】

    中国地质大学

  • 【导师姓名】

    汤志勇

  • 【学位年度】

    2005

  • 【语种】

    chi

  • 【关键词】

    东湖  沉积物  色素  重金属  形态分析  环境演化  浅水湖泊  市区湖泊  生态环境