现代湖泊沉积物有机组分和氢同位素组成对气候的响应

Paleolimnologists have developed dozens of sediment records of paleoclimates and paleoenvironments from arid and semiarid area of inner Mongolia, China. Organic matter preserved in lake sediments represents an input from the remains of aquatic organisms as well as plants which inhabited the surrounding land. The importance of the biomarkers and hydrogen isotopes in lake sediments for palaeoclimate studies was recognized early on. At present, it is not clearly understood if the variability of source water or climate variation at the catchment scale are recorded in the sedimentary hydrogen isotopes of biomarkers. Therefore, the hydrogen stable isotope ratios of sedimentary n-alkanes of surface sediments from 60 lakes in inner Mongolia, Liao Ning and Ji Lin province will be analyzed in order to identify the relationship between hydrogen isotopes and precipitation. Some Biomarkers such as n-alkanes, aromatic hydrocarbon, fatty acid, C25HBI, diploptene, moretene will also be analyzed to establish the mathematic model to reconstruct paleoclimate.

本项目以中国东北部的现代湖泊表层沉积物为研究对象。拟采集湖泊表层沉积物样品和周边土壤样品，提取其中的可溶有机质，对族组分进行分离纯化，测试其有机组分和饱和烃单化合物氢同位素组成，以获知湖泊沉积有机质饱和烃、芳烃、脂肪酸组合规律及其与当地气候之间的关系，了解湖泊沉积物饱和烃氢同位素组成的变化规律及其控制因子，研究湖泊沉积物有机组分和氢同位素组成对气候、尤其是对大气降水变化的响应方式和敏感程度，建立湖泊沉积物有机组分和氢同位素组成信息数据库。

湖泊沉积物是环境信息的重要载体，记录了地质历史上全球或区域的古气候、古植被信息。本项目以中国东北部的现代湖泊表层沉积物为研究对象，实地考察了吉林、辽宁和内蒙古自治区境内辽宁丹东-内蒙二连浩特的降水梯度线上的湖泊后，采集其中53个代表性湖泊的表层沉积物及其周边土壤，测定了湖水的盐度和Ph值，分析沉积物含盐量、磁化率、色度和pH值，提取表层沉积物中的可溶有机质，对族组分进行分离纯化，测试其有机组分和饱和烃单化合物氢同位素组成。研究区从中温带沿海湿润性季风气候、大陆性湿润半湿润季风气候，过渡到干旱半干旱季风气候。通过因子分析、回归分析和冗余分析相结合的途径，研究了不同气候要素对湖泊水化学和沉积物的影响；在此基础上，分析湖水盐度和沉积物易溶盐含量、有机物组合、同位素组成等的关系，建立易溶盐与古盐度之间的转换函数，认识降水量对湖泊沉积物组成和氢同位素的影响。. 研究结果表明，湖泊水体电导率与表层沉积物电导率具有很好的正相关关系，降水量和蒸发量是决定湖水盐度、沉积物易溶盐含量和周边土壤易溶盐含量的共同影响因素；单化合物正构烷烃的氢同位素组成较好地反映了当地大气降水的信息。建立了基于沉积物电导率的湖水古盐度转换函数。除了沙漠腹地的湖泊，研究区内大部分湖泊近几十年湖水盐度有逐渐升高的趋势，可能指示了中国东北地区气候的干旱化进程，但各区域有差异。湖泊沉积物中的有机组分含量受陆源物质影响较大，其组合关系更多地对应着流域内的植被类型和生物量。将基于上述关系建立的转换函数应用于全球变化背景下的区域古水文、古湿度研究中，能解译细节丰富的高精度古环境信息，恢复湖泊古盐度，为古环境重建提供定量化依据。