近百年来埃及Burullus潟湖沉积物生源要素、重金属分布特征及其影响因素

来源 :华东师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:mahongxin2009
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潟湖是沿海湿地重要的组成部分。作为海陆交互带间一种特殊的地貌形态,其咸-淡水交汇环境造就了独特的生态系统,从而具有重要的生态学意义。同时,潟湖也是沿海地区人类渔业捕捞、观光休闲的场所,具有可观的社会经济价值。然而,位于流域末端的潟湖,还通常受到流域和湖泊周边人类活动的强烈影响。同世界其他大河三角洲类似,尼罗河三角洲在其最北端的地中海沿岸分布着一系列潟湖,其中以Manzala、Burullus、Edku、Mariut等四个潟湖最为著名。长期以来,潟湖及周边土地开垦、不受约束的水产养殖、大量未经处理的工农业废水和生活污水排放使得潟湖的水质和生态环境恶化。尤其在Aswan大坝建成后,流域来水来沙剧减,人类活动加剧背景下,潟湖的生态环境变得更为脆弱。在这些潟湖中,位于河口三角洲中心位置的Burullus潟湖吸纳了三角洲中部绝大部分的农业排水和生活污水,水体特征变化明显,生态环境趋于恶化。对近百年尤其是Aswan建坝后Burullus潟湖生态环境变化过程及其影响因素的研究,既可以对湖泊过去的环境变化过程和机制有一个更加清晰的认识,也可以为湖泊以后的保护和管理提供专业的科学建议,有着一定的现实意义。在Burullus潟湖湖区的西部获得了2根岩芯,开展了粒度、有机质(TOC(total organic carbon)、TN(total nitrogen)、TP(total phosphorus))、BSi(biosilicon)和重金属等环境代用指标的分析,并基于210Pb、137Cs测年建立了代用指标的年代学序列。主要讨论了以下问题:(1)基于沉积速率变化反映出的人类活动的变化;(2)生源要素随时间变化特征及反映出的人类废水排放的影响;(3)重金属随时间变化特征及潜在生态危害;(4)Burullus潟湖近百年来生态环境变化的影响因子探究。得到以下结论:(1)Burullus潟湖B-3岩芯210Pbex随深度呈指数衰减趋势。CRS模式计算的沉积速率显示,Aswan大坝的建设并没有明显影响到Burullus潟湖的沉积速率。沉积速率在1980s中期呈现快速的增加,最高超过1.5cm/yr,之后有所下降,并稳定在1cm/yr左右,这与三角洲农业灌溉网建设、农业开垦、鱼塘养殖、废水排放等人类活动强化密不可分。(2)潟湖中部沉积物中TOC、TN、TP含量在Aswan建坝后分别增加了41%、38%、41%,BSi则减少了12%。C/N值表明湖中有机质主要来自陆源输入;TN/TP值表明Burullus潟湖呈现明显的磷限制。下游人类活动排放导致的N、P通量增加已大大超过建坝后水库滞留效应拦截的N、P通量,这使得TOC、TN、TP在建坝后不断增加;值得注意的是,泥沙滞留效应对DSi(dissolved silicon)影响显著,潟湖沉积物中BSi在建坝后呈明显减少趋势。(3)重金属测试结果表明,归一化前,除了湖西部的Mn、Pb和中部的Fe、Mn、Pb含量有所增加外,其它重金属含量都有所减少;归一化后,扰动层以下部分与归一化前变化趋势一致,但在扰动层中重金属元素都呈现增加趋势。EF(单因子污染指数)值显示,Burullus潟湖中Mn整体呈现较为严重的污染;潟湖中西部Pb为中度污染,东部区域则未达到污染风险;Fe和Ni为中轻度污染;Cr和Zn在污染风险以下。单一潜在生态风险指数值显示所有元素均在轻微风险以下,总潜在生态危害值也显示Burullus潟湖生态受到轻微威胁。(4)聚类分析表明,Zn、Al、Fe、Cr、Ni、BSi为自然来源,Mn、Pb、TN、TOC、TP为人为来源。因子分析结果表明,潟湖西部的BSi、Fe、Zn和潟湖中部的BSi、Fe、Cr主要源于自然输入;潟湖西部的TOC、TN和潟湖中部的TOC、TN、TP主要受农业废水和生活污水的影响;Ni和Zn很可能为同一矿物来源输入;Mn和Pb主要受到人为输入的影响,但Pb人为来源途径更为复杂。
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