基于我国典型湿地沉积物剖面的重金属沉积通量长期演变及源解析研究

以湿地沉积物为对象，利用定年、元素示踪和同位素指纹技术，探索重金属污染物在沉积物中的沉积通量长期演变，解析重金属污染物的起源、行为与归宿已成为国内外研究热点。我国环境重金属污染问题严重，"摸清重金属污染历史、现状和趋势，明确环境中重金属污染物的来源、行为和归宿"是我国目前重金属污染防治的研究重点。本研究以我国典型湿地(东北长白山雨养泥炭沼泽湿地、青藏高原东部若尔盖泥炭沼泽湿地、河南孟津国家级黄河湿地、河南济源市周边湿地)沉积物为研究对象，以Pb等重金属为典型目标污染物，采用14C、210Pb、137Cs等定年技术、Pb同位素指纹技术、保守元素示踪手段、地统计学方法，探索基于我国典型湿地的重金属沉积通量长期演变及其与人类活动的关系，定量识别沉积物剖面中重金属自然源和人为源，进一步定量解析Pb的人为源。其成果为重金属污染、尤其可是Pb污染的防治提供理论基础和科学支撑。

项目背景.湖泊、湿地、泥炭沼泽等沉积物（剖面）是生物地球化学过程的档案库，它记载了局部、区域及全球尺度的污染物起源、运输和归宿。另一方面，以Pb、Hg、As、Cd等为代表的重（类）金属污染物长期以来危害着生态系统及人类健康。因此，利用定年和同位素指纹技术，研究重金属污染物在沉积物档案库的生物地球化学过程，解析微量金属污染物的起源、行为与归宿已成为国内外研究热点。.主要研究内容.依据任务书，本项目主要开展了以下4方面研究：（1）采集了五种典型类型湿地剖面（三江平原湿地、长白山金川泥炭湿地、阿尔金山湿地、若尔盖麦洼泥炭湿地、黄河孟津段河流湿地），依据灰分组成和地形判断长白山金川泥炭湿地和若尔盖麦洼泥炭湿地基本接近雨养泥炭湿地类型，是探究污染物大气沉降历史的立项档案库。（2）结合定年技术，估算了重金属污染物Hg和Pb的大气沉降通量，探究了其历史演变。（3）利用沉积物剖面底部或重金属含量低的层位，采用保守示踪元素，反演重建了湿地剖面自然来源重金属污染物浓度剖面，进而定量识别了湿地剖面重金属的自然来源和人为来源，并在此基础上探究了人类活动对环境影响的历史变化。（4）采样铅稳定同位素示踪技术，解析了长白山金川泥炭湿地剖面Pb的人为来源，发现采暖燃煤和电厂燃煤是该泥炭剖面Pb的主要人为来源。.重要结果：.（1）采用210Pb、137Cs和14C对吉林省辉南县金川湿地320 cm深度沉积物剖面定年，结果表明该320 cm深泥炭剖面经过约3000年时间形成。整个泥炭剖面形成经历两个快速和两个慢速阶段。.（2）采用保守示踪元素，反演了湿地剖面自然来源重金属污染物的浓度剖面，定量识别了湿地剖面重金属污染物自然来源与人为来源。.（3）以铅和汞为例，定量估算了长白山泥炭湿地和若尔盖泥炭湿地重金属污染物自然来源和人为来源大气沉降通量。发现近600年以来长白山泥炭湿地人为来源Pb大气沉降通量逐渐升高，从大约1400年的3.7 g/m2y升高到2009年的275.6g/m2y。尤其是最近30年升高速率加快，从1980年的59.1g/m2y快速升高到2009年的275.6g/m2y。这可能与我国近30年经济高速发展有关。然而2009年之后，人为来源Pb大气沉降通量有所下降，2013年人为来源Pb大气沉降通量为242.9g/m2y。.（4）发现长白山泥炭湿地剖面铅的主要人为来源为燃煤。