渤海湾沉积物来源的百年变化

Sediment samples are collected in Bohai Bay using gravity corer. The sedimentary processes (e.g. scavenging, focusing, bioturbation and deposition) can be established by particle-active nuclides. Sediment geochronology and sedimenation rate can be determined by modified Pb-210 and Cs-137 methods. Sediment sources can be identified by a quantitative relationship between sediment physico-chemical characteristics and radiological features, and carbon and nitrogen isotopes as well. Therefore, the influence from human activities on coastal marine environment can be obtained to provide reference for environmental protection and management of Bohai Bay.

利用柱状采样器采集渤海湾状沉积物样品，利用亲颗粒性核素确定沉积过程中的界面扰动作用、清除与聚集作用等，进而通过改进的Pb-210和Cs-137年代学模式，建立高精度的沉积物年代学，反演沉积速率的变化。建立沉积物理化特性与放射性特征间的定量关系以及碳氮稳定同位素的分布特征，辨析沉积物的来源以及人类活动对沉积环境的影响，为渤海湾的环境保护以及海洋管理提供科学依据。

渤海海域是我国海洋环境保护的重点区域之一。然而，海岸带地区的人类活动对近岸环境造成了巨大的影响。本研究通过对渤海湾百年尺度上沉积物的来源及其驱动力进行分析，建立沉积物年代学，反演近岸海域生态环境变化为渤海湾的环境保护以及海洋管理提供了科学依据。主要取得了以下四项主要成果：.（1）渤海湾沉积物中重金属含量水平相对较低，没有明显的浓度梯度。沉积物中210Pb的放射性活度值介于13.2～35.3 Bq/kg之间，137Cs的放射性活度范围为0.05～1.28 Bq/kg。受粒度效应控制，重金属含量和放射性活度与粒径分布呈相反趋势，纵向上呈由北至南逐渐增大的分布特征，中部和南部分别在横向上呈由西至北逐渐增大的分布特征，均与粒径的分布特征呈相反趋势，细颗粒组分对这些物质的吸附作用要大于粗颗粒组分。.（2）渤海湾沉积物中稳定碳同位素介于-22.94‰和-23.90‰之间，而主要入海河流沉积物中稳定碳同位素介于-24.45‰和-32.50‰之间。渤海湾沉积物中有机质主要由藻类贡献，而河流沉积物中有机质则表现为淡水藻类，而非陆源有机质特征。渤海湾沉积物中氮同位素值从近岸海域到渤海湾深入呈现出递减趋势，说明了渤海湾近岸海域受到陆源氮素来源的影响较大，主要表现为人为活动排放的污水中氮同位素值较高。 .（3）渤海湾表层沉积物中234Th和210Po都未检出，这也意味着渤海湾表层沉积物受外界因素影响，扰动较大。部分沉积物柱在0-4cm深度处，过量210Pb的活度保持不变，甚至有所减少，这说明这几根沉积柱受到的扰动作用较大。整体上看，表层0-4cm处受外界条件扰动较为剧烈的部分。.（4）渤海湾沉积速率在1980年之前保持相对稳定状态，从1920年的0.26±0.04 g/(cm2•y)增加到1980年的0.39±0.08 g/(cm2•y)。1980年之后出现了一个显著的增加趋势，从1980年的0.39±0.08 g/(cm2•y)增加到2010年的0.84±0.13 g/(cm2•y)。在1980年之前，渤海湾沉积速率的主要驱动因子为河流输入，但是随着入海流量的减少，这一驱动因子的作用力逐渐降低，到1980年之后，环渤海地区大规模的围海造陆活动成为了渤海湾沉积速率的主要驱动因子，此外，富营养化也是1980年之后，渤海湾沉积速率的一个间接驱动因子。