长江中游牛轭湖沉积物的色度、Rb/Sr值及其环境意义——以天鹅洲、中洲子、尺八湖为例

摘要

本文通过对湖北荆江段牛轭湖天鹅洲（TE）、中洲子（ZZ-2）以及尺八湖（CB-1）的沉积物粒度、磁学指标、色度（红度、黄度）及Rb/Sr值进行研究，结合史志文献资料，分析湖区短时间尺度（近70年）气候变化特征；并采用人类活动系数（AF）和地质累积指标（Igeo）的方法获取人类活动对湖区重金属污染的程度。结果如下： 1、三个牛轭湖钻孔中的沉积物色度和Rb/Sr值可以较好地反映湖区短时间尺度（近70年）气候变化特征。钻孔沉积物自下而上分为五个阶段：第一阶段20世纪50年代以前，气候特征由温暖湿润向干燥转变；第二阶段20世纪50年代-60年代，气候特征由干燥向温暖湿润转变；第三阶段20世纪60年代-70年代，气候特征由温暖湿润向温暖干燥转变；第四阶段20世纪70年代-80年代，气候特征由温暖干燥向温和湿润转变；第五阶段20世纪80年代-21世纪，气候特征由温和湿润向温暖湿润再向略干转变。 2、沉积物中的重金属来源主要是大气沉降和污水排放。（1）监利县和石首市1978年以来含铅汽油的使用、汽车尾气的排放、汽车轮胎的磨损导致重金属元素Pb和Zn通过大气沉降在水体中沉积，并出现大量富集；（2）监利县和石首市化肥厂、电厂以及机械厂的数量增加、工厂燃料的燃烧气化、废气废水等污染物的排放成为Pb、Zn、Mn等重金属元素污染来源；（3）监利县和石首市为提高农业单产和总生产量，增加了农作物化肥施用量，尤其是过磷酸盐化肥和氮肥，加上农业技术改善，大棚和地膜投入农业生产导致沉积物中重金属元素Pb含量增加。 3、1949年之后，随着荆州市（以石首市和监利县为例）经济发展，工业基础完善，交通运输实现网络化，导致沉积物中重金属元素Pb、Zn、Mn含量增加。三个牛轭湖钻孔中重金属污染起始的时间大致相同，主要分为三个阶段：第一段20世纪50年代-80年代，Pb污染达到一级污染，Zn和Mn均未达到污染级别；第二阶段20世纪80年代-21世纪初，Pb在1982年达到二级污染程度，Zn在1994年达到一级污染程度，Mn未达到污染级别；第三阶段21世纪后，Pb污染得到缓解，恢复到一级污染程度，Zn在1990-2009年之间达到一级污染程度后也得到缓解并恢复到未污染级别，此时间段Mn达到一级污染。 4、三个牛轭湖沉积物钻孔重金属污染程度变化符合荆州市经济发展和三大产业发展的历程。但是污染级别较低，这主要与荆州市工业以食品加工业、纺织业、造纸业、塑料制品和建材金属等工业为主，大型重工业企业较少有关。在1949年之后污染程度增大，20世纪80年代污染程度较高之后又回落的趋势，这主要是因为20世纪80年代第二产业的发展迅速，增加了重金属元素污染，20世纪80年代至21世纪荆州市陆续开始实施节能减排、建立废气废水处理厂、建立生态环境保护区等一系列措施从而减小了重金属元素污染程度。

目录

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究意义

1.3 研究指标意义

1.4 本课题组研究进展与选题依据

1.5 研究内容与技术路线

第2章 研究区概况与样品采集

2.1 地理位置

2.2 自然环境特征

2.3 样品采集与处理

第3章 试验方法与沉积记录分析

3.1 试验方法

3.2 沉积记录分析

第4章 沉积物的色度、Rb/Sr值对气候变化的响应

4.1 TE孔的色度、Rb/Sr值对气候的响应

4.2 ZZ-2孔的色度、Rb/Sr值对气候的响应

4.3 CB-1孔的色度、Rb/Sr值对气候的响应

4.4 小结

第5章 沉积物的重金属对湖区污染响应分析

5.1 三孔的重金属污染程度分析

5.2 重金属污染源驱动力分析

5.3 小结

第6章 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 研究中存在的不足

6.3 研究展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢

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