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为重建北江沉积物中As和Tl污染的历史演变过程，揭示人类活动对北江水体环境质量的影响，采集北江干流7个代表性的沉积柱，分析沉积物理化性质（如pH值、有机质、粒径等）、As和Tl质量比以及过剩210Pb(210Pbex)活性。北江沉积物中As和Tl质量比平均值分别为109.6 mg/kg和1.7 mg/kg,是广东省土壤背景值的12.3倍和2.43倍。富集系数（Ef）和地积累指数(Igeo)评价结果表明：参照广东省土壤元素背景值，沉积物中As质量比处于显著或强烈富集水平，污染程度达到中-强度水平；Tl处于轻度富集和污染水平。代表性沉积柱沉积年代和沉积速率计算结果显示：1998年前，年平均沉积速率约为0.35 cm/a;而1998年飞来峡水库建成后，年平均沉积速率增加到1.1 cm/a。沉积柱（S6）中As和Tl过剩金属通量经历了5个阶段的变化：受区域矿山开采活动影响，As和Tl过剩金属通量在1954—1988年增长缓慢，1990—1998年快速增加，1999—2002年出现下降，2003—2005年再次增长，2006年后逐渐下降。其中2003—2005年增长是矿山活动和“镉污染事件”共同作用所致，2006年后As和Tl过剩金属通量逐渐下降是政府干预的结果。沉积物中As质量比与铁、锰质量比呈现显著正相关关系，而Tl质量比受细颗粒组分的影响更显著。“洪水事件”改变了沉积物粒径特征，减小了沉积物中As和Tl质量比。多种污染评价方法和铅同位素年代学的有机结合，更清晰地揭示了水体环境质量的演变过程。