长江中下游山地湖泊同位素记录的环境变化过程与机理

The progresses in tracing ancient lake environment by stable isotope have been made under the support of previous test item from NSFC. The study demonstrated preliminarily the response of lake ecological environment to human impact. The results showed that POPs contents in lake sediment of the middle-lower Yangtse river accumulated obviously beginning at 1960s, and the pollution of typical heavy metals has a serious trend to the middle yangtse river. On the basis of the above, by using paleolimnology and limnology, especially isotopic geochemistry methods,the applicant intends to establish the quantitative relationships between environmental proxies from lake records and the indexes of climatic changes and human impacts, i.e. the carbon and nitrogen isotope composition and the source of organic matter, nutrients, persistent organic pollutants, heavy metals and human parameters, biological shell isotope composition and climate, etc. Then, by applying environmental functions to study the sedimented cores from mountain lakes, the processes of nutrient background and the pollutant accumulation in the past thousand years will be reconstructed. By diagnosing environmental events and comprising them with those from the records of flood plain lakes, the pattern and principle of lake environment evolution will be discovered and environment change mechanism of mountain lakes under the disturbance of nature and human influence will be probed, which will provide scientific support for lake restoration and protection in the study area.

一年期小额基金项目在地球化学示踪方面取得进展。初步结果表明，长江中下游湖泊记录的持久性有机污染物大量蓄积最早开始在上世纪六十年代，中部湖泊典型重金属污染呈日益严重的趋势，初步揭示了湖泊环境对人类活动方式和强度变化的响应特征。在此基础上，本项申请拟重点选择长江中下游的的山地湖泊，运用同位素地球化学技术，并结合古今湖沼学的原理和方法，表征有机δ13C 和δ15N组合、微体生物组合以及典型重金属等多种湖泊记录所代表的信息，建立山地湖泊同位素记录反演湖泊生态环境变化历史的途径与模式。然后，通过湖泊沉积岩芯的多环境代用指标分析，揭示近千年来区内湖泊营养盐自然本底通量变化及生态系统响应特征，识别并剖析湖泊环境事件。最后，通过山地湖泊记录与洪泛区湖泊记录的比较，分析湖泊生态环境演化的过程与规律，探讨在不同自然背景和人类活动影响下长江中下游湖泊生态环境变化的机理，为区内湖泊环境修复以及管理提供科学依据。

长江中下游山地湖泊沉积过程与物质循环特殊，是洪泛区湖泊的必要补充。本项研究重点选择网湖进行沉积记录多环境记录分析，开展了湖泊环境演变过程及机理研究。同时，通过不同类型湖泊沉积记录比较，在湖泊沉积地球化学记录的环境特征与意义、湖泊过去环境演化特征与规律、不同湖泊环境演化的区域差异与原因等三个方面取得进展。首先，对网湖及其流域表层沉积物TOC、TN、TP、有机碳、氮同位素（δ13C和δ15N）、正构烷烃及OCPs、PAHs、重金属含量等地球化学多环境代用指标的分析，结合器测资料与区域环境特征，明确了各代用指标的环境信息，建立山地湖泊地球化学记录反演湖泊环境变化历史的途径与模式。研究表明，湖泊沉积物δ13C和δ15N含量反相变化，反映了湖泊生态环境主要受人类活动驱动。对应地，生物标记物正构烷烃以低、中碳的短、中链烃为主，显示细菌类及水生植物，尤其是浮游藻类含量升高。湖泊流域沉积物OCPs和PAHs以及重金属含量变化反映了不同的人类活动方式和强度。据此，在湖泊沉积岩芯定年的基础上，建立了沉积岩芯TOC、TN、TP、δ13C和δ15N、正构烷烃及OCPs、PAHs、重金属含量等的多环境代用指标变化序列，揭示了网湖沉积记录的湖泊生态环境具有三个明显不同特征的变化阶段。最后，系统比较了网湖环境演化序列与不同气候区湖泊沉积记录，揭示了湖泊环境演化的过程与规律，初步探讨了在不同自然背景和人类活动影响下湖泊环境变化的机理，为区内湖泊环境修复以及管理提供科学依据。