白洋淀近70年特征区域沉积物有机碳特点及其环境演化过程

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白洋淀是华北地区最大的淡水湖,其沉积物在碳汇方面的发挥着不可替代的作用,受气候及上世纪流域周边经济发展的影响,生态环境遭到严重破坏,其内部有机碳积累的过程受到了严重的影响。本文借助白洋淀特征区域沉积物有机碳积累过程来揭示过去近70年的生态环境演化过程,利用柱芯的年限信息与人类活动历史相结合,探讨外部自然环境和人类活动对有机碳腐殖化过程造成的影响,明确历年来白洋淀湖泊碳汇过程的特征,为预测未来白洋淀碳累计过程提供理论和数据依据。得到以下主要结论:(1)通过210Pbex与137Cs比活度研究白洋淀特征区域沉积特征,137Cs的比活度中具有特殊的1963年、1975年和1986年年限的时标,210Pbex计算得出平均沉积速率为0.962 cm·a-1。(2)对沉积物理化性质的研究结果,ZX1和ZX2的pH值介于7.02~8.00和7.20~8.18之间;粒度自下至上明显变细,粒度含量最多的为粗粉砂组分;TOC、TN含量变化从上向下均呈现减小的趋势,C/N值介于11.65-15.34和10.61-18.37之间。(3)对有机碳来源分析,沉积物有机碳主要以湖泊内源为主,其中大型水生植物占绝对优势,但近年来藻类生物的数量明显增加,外源对沉积物有机碳的贡献相对较小。(4)通过连续提取的方法获得有机碳组分:水溶性有机碳(WSOC)、热解性有机碳(THOC)、酸解性有机碳(HHOC)、碱溶性有机碳(AHOC)和不溶性由机碳(WISOC),含量特征呈WISOC>AHOC>HHOC>THOC>WSOC。各有机碳组分腐殖化程度与分子量大小变化趋势一致,WSOC和HHOC随深度增加呈增大趋势,THOC随深度增加呈减小趋势,AHOC自上向下呈先减小后增大的趋势。(5)根据文中各类指标的变化特征,结合研究区域流域内人类历史活动,重建了该区域生态环境演替历史:1953-1961年阶段,湖泊初级生产力水平较低,生态环境较好,湖泊处于自然演化状态;1961-1983年阶段,湖泊上游兴修水利设施,沉积物粒度逐渐变细,营养物质含量缓慢增长,但湖泊处于健康状态;1983-2004年,人类活动明显加强,大量营养物质输入,水体富营养化水平升高;2004-2015年,工农业继续发展,湖泊富营养化形式严峻,湖泊处于高生产力水平;2015年后,白洋淀生产水平仍然很高,但富营养化程度有所缓解,对白洋淀水域的治理初见成效。
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