基于湖泊沉積的近800多年來巢湖環(huán)境演變研究.pdf

1、本學(xué)位論文以長江中下游沿江湖泊巢湖為研究對象，通過鉆取位于湖心長度為141cm的CH-1孔，獲取沉積物粒度、磁學(xué)特性和營養(yǎng)元素的信息，結(jié)合沉積物測年技術(shù)，重建巢湖800多年的環(huán)境演變過程。而通過選取粘土含量、X、SIRM等16個指標(biāo)進(jìn)行主成分分析確定11個綜合性指標(biāo)，在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行聚類分析，從而構(gòu)建了巢湖800多年來的環(huán)境演變沉積序列。針對上述一系列研究，得出以下主要結(jié)論： 1.根據(jù)對巢湖CH-1孔沉積物210Pb測試分析表明

2、，湖心CH-1孔平均沉積速率約為0.17cm/a，整個CH-1孔柱樣沉積物覆蓋1177aA.D.以來大約800年的時間。 2.CH-1孔沉積物粒度組成以細(xì)粉砂為主，約占總含量的一半，中粉砂次之，其次為粘土，砂含量最少?？傮w上，由于CH-1孔位于巢湖中心，此處沉積環(huán)境較穩(wěn)定，水動力環(huán)境也較弱，因此沉積物粒度顆粒較細(xì)。而磁性礦物主要賦存于粘土(<2μm)組分中，亞鐵磁性礦物為磁性礦物的主要貢獻(xiàn)者。由于鉆孔位于巢湖中央，受河流影響較弱

3、，總體上，粘土含量高的樣品，磁化率較高，但磁性礦物顆粒較粗；反之，粘土含量低的樣品，磁化率較低，磁性礦物顆粒較細(xì)。經(jīng)對巢湖CH-1孔進(jìn)行粒度分析，并結(jié)合磁學(xué)測量和磁學(xué)參數(shù)的垂向變化趨勢，可將該鉆孔分為4段： ①沉積物年代1177aA.D.～1271aA.D.(對應(yīng)鉆孔沉積深度141～125cm)，粒度和磁學(xué)參數(shù)變化均表明該時段內(nèi)巢湖處于濕潤時期，與中世紀(jì)暖期的時間相吻合。 ②沉積物年代1271aA.D.～1747aA.D

4、.(對應(yīng)鉆孔沉積深度125～44cm)，CH-1孔沉積物粒度和磁學(xué)分析表明該時期內(nèi)，巢湖發(fā)生頻繁的濕潤和干旱交替，使得粒度和磁學(xué)參數(shù)對環(huán)境變化的指示意義并不完全相同。該時期內(nèi)共發(fā)生了5次極端性的干旱事件，其中最干旱事件發(fā)生在該段末期，即1747aA.D.左右。另外，該段內(nèi)氣候總體以干冷為主，指示了中國東部“小冰期”氣候的特點。 ③沉積物年代1747aA.D.～1865aA.D.(對應(yīng)鉆孔沉積深度44～24cm)，該段是“小冰期”

5、盛期后持續(xù)回暖的階段，降水量很小。在1747aA.D.左右巢湖流域發(fā)生了一次重要的環(huán)境變化事件，因而該時間也成為巢湖地區(qū)氣候變化的一個重要分野線。 ④沉積物年代1865aA.D至今(對應(yīng)鉆孔沉積深度44至項部)，該時段內(nèi)的粒度和磁學(xué)參數(shù)變化均表明氣候持續(xù)變冷變干旱的過程，最干旱時期為1935aA.D.。 3.CH-1孔營養(yǎng)元素TOC、TN、TP含量的變化與粘土(<2μm)含量均呈現(xiàn)較顯著的相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)都在0.7以上

6、，說明營養(yǎng)元素TOC、TN及TP主要吸附于細(xì)顆粒沉積物中。與上述粒度和磁學(xué)特征分段略有不同的是，沉積物營養(yǎng)元素在1271aA.D.～1747aA.D.之間的分段可以分為3小段： ①沉積物年代1271aA.D.～1477aA.D.(對應(yīng)鉆孔沉積深度125～90cm)，巢湖有機(jī)物質(zhì)主要來源于湖泊水生植物，3項營養(yǎng)元素值呈現(xiàn)較穩(wěn)定低值和小幅波動的狀態(tài)，均呈現(xiàn)減少的趨勢。 ②沉積年代1477aA.D.～1653aA.D.(對應(yīng)鉆

7、孔沉積深度90～60cm)，該時期內(nèi)CH-1孔沉積物經(jīng)歷的是一個較高的有機(jī)質(zhì)積累過程，也是巢湖沉積物受陸源物質(zhì)影響的一個過程，巢湖較高的TOC積累主要源于陸生植物的有機(jī)物。TOC、TN含量在波動中升高，TP含量則仍保持在較低水平內(nèi)保持微弱的降低趨勢。在1647aA.D.左右，由于受陸地影響最強(qiáng)烈，巢湖的營養(yǎng)元素達(dá)到了最大值。 ③沉積物年代1653aA.D.～1747aA.D.(對應(yīng)鉆孔沉積深度60～44cm)，在1653aA.D

8、.達(dá)到峰值后，TOC、TN、TP含量均減少，C/N比值也有減小的趨勢，TOC、TN、TP值分別在47cm、44cm、49cm處出現(xiàn)谷值，說明有機(jī)質(zhì)積累達(dá)到最低值階段，與CH-1孔沉積物粒度與磁學(xué)分析中呈現(xiàn)的44cm處(約1747A.D.)的極端干冷事件基本上是一致。此段內(nèi)TP平均值為0.044，比1477aA.D.～1653aA.D.之間平均值為0.027的相比，有很大的增幅。人口和耕地數(shù)量的快速增加，加上此時對于農(nóng)業(yè)耕作中對肥料認(rèn)識的

9、深刻，肥料種類和施用方法的發(fā)展造了沉積物中IP含量的大幅躍升。 4.通過SPSS15.0對粘土含量、磁化率X、頻率磁化率、SIRM、TOC等16個具有代表性的指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，確定沉積物粘土含量、X、SIRM、XARM、TOC、TN等11個能密切反映巢湖環(huán)境變化信息的指標(biāo)變量組成的主成分，并在此基礎(chǔ)上對獲取的巢湖CH-1孔沉積物113個樣品進(jìn)行聚類分析。結(jié)果顯示，巢湖CH-1孔沉積物樣品可以分為4大類、2個亞類，據(jù)此建立了CH