近百年來長江中游牛軛湖沉積對人類活動的響應(yīng)——以天鵝洲、中洲子為例.pdf

1、本文以長江荊江段兩個牛軛湖—中洲子和天鵝洲為研究對象。通過沉積物磁學(xué)粒度參數(shù)分析、地球化學(xué)指標(biāo)分析，對比流域內(nèi)土地利用變化、水土流失、工農(nóng)業(yè)污染等人類活動，獲取人類活動事件在牛軛湖沉積中的記錄。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴TE及ZZ-2鉆孔沉積物粒度組分都以細(xì)粉砂和粘土為主。其他組分含量較少。磁性礦物主要賦存在中粉砂（16～32μm）中，磁化率值與平均粒徑呈現(xiàn)較好的正相關(guān)性。各段粒度和磁化率對應(yīng)較好：當(dāng)沉積物粒徑較粗時，粘土含量低

2、、中粉砂含量高，磁化率值較高；當(dāng)沉積物粒徑較細(xì)時，粘土含量相對較高、中粉砂含量較少，磁化率值較低。⑵中洲子牛軛湖沉積物中的磁學(xué)粒度指標(biāo)對人類活動（毀林開荒）造成的水土流失事件具有較好的響應(yīng)。建國以后至20世紀(jì)70年代末期，大搞圍湖造田，毀林開荒，致使土壤侵蝕強(qiáng)度較大，水土流失嚴(yán)重，更多的粗顆粒被帶入湖泊，ZZ-2孔沉積物粒徑較粗，粘土組分含量低、粉砂含量較高，磁化率值也較高。20世紀(jì)80年代之后，雖然土地利用強(qiáng)度較大，但封山育林、退耕還

3、林等林業(yè)保護(hù)政策的實施有效治理了水土流失問題，相較于前一時期，入湖顆粒較細(xì)，ZZ-2孔沉積物粒徑較細(xì)，粘土組分含量高、粉砂含量少，磁化率值也較低。天鵝洲因鉆孔采樣點在較高彎曲度的牛軛湖灣頂處，TE孔沉積物的粒度磁學(xué)參數(shù)對流域母質(zhì)的風(fēng)化程度有較好的響應(yīng)，對人類活動造成的土地利用強(qiáng)度加大、水土流失等事件的響應(yīng)則較弱。當(dāng)沉積物Na/K比值較高時，指示流域地表風(fēng)化程度較小，入湖的未完全風(fēng)化的粗顆粒較多，TE孔沉積物粒徑較粗，粘土組分少、粉砂含量

4、增加，磁化率值亦較高；反之，當(dāng)沉積物 Na/K比值較低時，指示流域地表風(fēng)化程度較高，入湖的細(xì)顆粒增多，TE孔沉積物粒徑較細(xì)，粘土組分多、粉砂含量減少，磁化率值亦降低。⑶TE及ZZ-2鉆孔沉積物中Pb、Zn、Mn元素污染歷史與流域內(nèi)工業(yè)發(fā)展歷程一致。通過Al元素校正之后獲得Pb、Zn、Mn元素與Al元素的比值曲線，轉(zhuǎn)折點在20世紀(jì)70年代中期。20世紀(jì)70年代中期之前，流域內(nèi)以小作坊和個體手工業(yè)為主，工業(yè)發(fā)展緩慢，元素以自然來源為主。70

5、年代中期之后，石首市工業(yè)迅速發(fā)展，工業(yè)廢水及汽車尾氣排放量在80年代至90年代末期都達(dá)到峰值，Pb、Zn、Mn與Al元素比值較下部明顯升高。21世紀(jì)初，隨著節(jié)能減排、建立污水處理站、取締污染嚴(yán)重的企業(yè)和監(jiān)測車輛尾氣排放量等措施的實施，石首市工業(yè)整體在環(huán)境治理中穩(wěn)步發(fā)展，湖泊沉積物中Pb、Zn、Mn含量才有所降低。TE及ZZ-2鉆孔沉積物中Pb元素主要來自于汽車、航船等含鉛尾氣的排放和工業(yè)污水。電鍍、有色金屬冶煉工業(yè)排放的污水是湖泊中Zn

6、、Mn的主要污染源，除此之外，燃煤量的增加也會加重湖泊中的Mn污染。⑷TE及ZZ-2鉆孔沉積物中營養(yǎng)元素（TN、TP、TOC）對流域內(nèi)的工農(nóng)業(yè)污染有較好的響應(yīng)。1980年以前，TP與TOC、TN無相關(guān)性或相關(guān)性較弱，說明TN、TP以自然來源為主，且兩個湖泊都屬于中營養(yǎng)-輕度富營養(yǎng)型湖泊。1980年之后，TP與TOC、TN顯著正相關(guān)，具有一致的變化趨勢，說明在此之后湖泊受到了人為污染的影響，且湖泊營養(yǎng)程度升高，成為中度富營養(yǎng)-重度富營養(yǎng)型

7、湖泊。20世紀(jì)80年代以來，石首市工業(yè)發(fā)展迅速，工農(nóng)業(yè)廢水排放量較大且污水處理能力落后，因耕地大量減少，人們不得不通過增加農(nóng)業(yè)投入來保證糧食的高產(chǎn)量（化肥、農(nóng)藥和除草劑等的使用），氮肥磷肥施用量超過化肥總量的50％，肥料流失成為湖泊農(nóng)業(yè)面源污染的主要方式。90年代開始，石首市開始限制工業(yè)廢水的排放，但因為淺水湖泊造成的內(nèi)源污染，牛軛湖上部營養(yǎng)鹽含量依然較高。因此，中洲子及天鵝洲牛軛湖的營養(yǎng)化問題依舊存在，需進(jìn)行湖泊內(nèi)源營養(yǎng)鹽的控制和治理