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基于沉积物记录的南亚热带典型大型水库水环境长期变化研究

张华俊  
【摘要】:本研究以广东省两座典型大型水库为代表,运用古湖沼学方法分析了我国南亚热带地区水库建库以来沉积物对水体富营养化与重金属污染等水体环境要素长期变化记录的特征,结合已有历史资料、近期水环境和水文、人类活动等数据,分析和探讨了该地区不同水库沉积物理化指标和硅藻组合对水环境长期变化过程及人类活动的响应记录特征及准确性,评估了不同组别指标在响应外界环境变化和人类活动时的差异性以及在水质管理应用上可行性。于2013年3月在两座大型深水水库-流溪河和新丰江水库湖泊区采集保存良好且未受扰动的沉积物泥柱,测定了经定年的泥柱中的粒度组成、重金属以及营养状态变量(如TN、TP、TOC、LOI、BSi)等常规环境化学指标、有机质δ13C及δ15N值及硅藻组合指示物等,对数据进行多元统计分析。结果表明:在不同流域背景下,两座水库沉积物表现了不同记录特征,对其流域内的环境变化及人类活动作出了较好地响应。在新丰江水库中,沉积物碳氮稳定同位素和其他理化指标响应特征表明水库经历了建库前的水质良好但轻微恶化及建库初期水质转好且稳定及近期水环境加速恶化3个阶段。与历史资料、文献记载具有较高的吻合度,对了解该水库水环境历史过程提供了长期数据支持。在流溪河水库中,运用理化和硅藻指标分别指示的水环境历史具有高度的一致性,都将该水库划分为5个时段,第I、第II时段,指标响应指示了较好的水质,但具有轻微污染趋势。第III时段,指标响应指示了水环境的重大转变,营养状态由贫营养转向了贫-中营养或中营养。第IV时段指标响应了水体富营养化进程的加剧。第V时段则指示了水环境的改善趋势但仍较差的状态。该水库中环境化学指标与硅藻组合记录的响应模式比较吻合。两类指标的响应记录都能指示流溪河水库建库以来的富营养化加剧过程。虽在历史时段划分上存在较小差异,记录结果也与历史资料和近期水质监测数据相吻合。流溪河水库沉积物环境变量能解释70.12%的硅藻组合变化,可筛选出6个显著变量(δ13C、BSi、LOI550、TN/TP、LOI950及TOC/TN),在该地区进行类似沉积物古湖沼学研究时,重点考虑上述指标进行分析能得到较好结论。新丰江水库富营养化程度增加与重金属污染加剧从整个泥柱历史记录来看不十分一致,但流溪河水库重金属污染与富营养化加剧过程一致,在该水库中两者具有相同驱动因子。两座水库的数据分析表明古湖沼学方法能够通过沉积物泥柱的解析可获得我国南亚热带大型水库水环境长期变化数据和证据,可部分地克服水库管理中因长期数据缺失进行水质与生态状况变化推断上困难,为水库水质的有效管理提供长期数据支持及生态退化的预警服务。因沉积物记录环境变化的数据质量依赖于水库本身的特点和样点选择,在进行水库沉积物记录的古湖沼学研究中需要考虑水库的代表性和泥柱保存质量以及响应指标的多元化与互补性。


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