高原典型湖泊營(yíng)養(yǎng)元素地球化學(xué)循環(huán)與重金屬污染研究.pdf

1、內(nèi)蒙古高原氣候嚴(yán)寒而干旱，冬季湖泊冰封期長(zhǎng)，降水稀少，湖泊成因類(lèi)型多樣。近年來(lái)由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展及管理制約等因素的影響，高原湖泊在水環(huán)境容量變化，水體和沉積物生源要素的地球化學(xué)循環(huán)、沉積物重金屬的污染、低溫及冰封條件下的營(yíng)養(yǎng)物轉(zhuǎn)化有其特殊性。湖泊沉積物污染的蓄積與釋放是造成湖泊污染的重要組成部分。作為湖泊生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，沉積物不僅是湖泊營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)的中心環(huán)節(jié)，而且是污染物的主要蓄積庫(kù)。湖泊外源得到控制的同時(shí)，沉積物蓄積造成的營(yíng)養(yǎng)鹽釋放

2、成為湖泊污染的內(nèi)源負(fù)荷。在湖泊沉積物的蓄積與污染研究上，大部分的研究者主要對(duì)南方或西南地區(qū)的一些湖泊，例如太湖、滇池、巢湖、鄱陽(yáng)湖等進(jìn)行研究，對(duì)于高原湖泊，特別是寒旱區(qū)湖泊研究比較少。
　　本文選取內(nèi)蒙古高原典型湖泊烏梁素海和呼倫湖為研究對(duì)象，在充分利用對(duì)湖泊水環(huán)境及其區(qū)域水文、水質(zhì)及氣象因素長(zhǎng)期定位監(jiān)測(cè)資料的基礎(chǔ)上，將寒旱區(qū)湖泊的水質(zhì)，沉積物及水文氣象因素與灌區(qū)湖泊、草原湖泊特征相結(jié)合，研究寒旱區(qū)高原湖泊富營(yíng)養(yǎng)化機(jī)制和重金屬污染

3、評(píng)價(jià)污染機(jī)理的特殊性。
　　通過(guò)研究，摸清了內(nèi)蒙古高原湖泊的水質(zhì)污染現(xiàn)狀，及沉積物中有機(jī)污染和重金屬污染現(xiàn)狀，掌握了沉積物中營(yíng)養(yǎng)鹽與重金屬間及金屬元素間的相互關(guān)系。針對(duì)內(nèi)蒙古高原湖泊的特性，研究了在低溫和冰封條件下，水體和冰體中營(yíng)養(yǎng)鹽的分布規(guī)律。主要得到以下四個(gè)方面的成果與結(jié)論：
　　首先，運(yùn)用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)理論結(jié)合ArcGIS軟件的地統(tǒng)計(jì)模塊對(duì)烏梁素海和呼倫湖水體中的氮、磷營(yíng)養(yǎng)元素進(jìn)行了克里金空間插值，時(shí)空分布結(jié)果表明：依據(jù)水

4、生植物的不同生長(zhǎng)階段、冰凍期和非冰凍期等因素的影響，烏梁素海和呼倫湖水體中的氮磷呈現(xiàn)不同的時(shí)空變異特征。
　　通過(guò)對(duì)烏梁素海和呼倫湖水體中的浮游動(dòng)植物、底棲生物和浮游細(xì)菌的初步調(diào)查和分析得知這些湖泊已有一些耐污品種出現(xiàn)，浮游植物種群向耐污種類(lèi)的方向衍化，底棲生物的種類(lèi)和數(shù)量在不斷減少，烏梁素海部分采樣點(diǎn)的浮游細(xì)菌大量繁殖。
　　水質(zhì)污染現(xiàn)狀評(píng)價(jià)得知：烏梁素海正處于重度富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)，而且受人類(lèi)活動(dòng)干擾較嚴(yán)重。制定了呼倫湖生態(tài)健

5、康評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，確定出呼倫湖目前正處于中度富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)，受人類(lèi)活動(dòng)影響較小。
　　其次，對(duì)內(nèi)蒙古高原湖泊沉積物生源要素—總氮、形態(tài)氮（硝氮、氨氮）、總磷和有機(jī)質(zhì)進(jìn)行定量分析并摸清了這些生源要素在水平和垂直方向的分布特征，同時(shí)，對(duì)沉積物碳-氮-磷相互間的耦合關(guān)系及其環(huán)境意義進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：烏梁素海全湖的有機(jī)指數(shù)均值為0.42，處于尚清潔狀態(tài)，w(ON)的均值為0.17％，屬于有機(jī)氮污染狀態(tài)。呼倫湖全湖的有機(jī)指數(shù)不高，均值為0.18

6、，處于較清潔狀態(tài)；w(ON)的均值為0.125%，屬于尚清潔范疇，但部分采樣點(diǎn)有機(jī)氮污染嚴(yán)重?？傮w而言，有機(jī)氮污染與有機(jī)污染具有相似的變化趨勢(shì)，烏梁素海的有機(jī)氮污染與有機(jī)污染均大于呼倫湖。
　　第三，湖泊沉積物重金屬的時(shí)空分布特征及湖泊重金屬污染評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，烏梁素海表層沉積物夏季以Hg和As的污染最為嚴(yán)重，冬季Cd成為主要污染物，全湖重金屬污染屬中等水平；呼倫湖單種重金屬皆屬于輕微污染水平，尤其以 Cd的污染程度較為嚴(yán)重，全湖處

7、于低污染狀態(tài)。
　　最后，針對(duì)內(nèi)蒙古高原湖泊的特性，分析了在低溫及冰封條件下，水體和冰體中營(yíng)養(yǎng)鹽的分布特征并進(jìn)行了對(duì)比。
　　綜合以上，以高原湖泊烏梁素海和呼倫湖中水體和沉積物生源要素的地球化學(xué)循環(huán)為特征，探明了高原湖泊沉積物中污染物的分布特征、來(lái)源、現(xiàn)狀污染程度及其對(duì)水體富營(yíng)養(yǎng)化的影響，為水體污染治理和制定污染控制對(duì)策提供科學(xué)依據(jù)，以診斷湖泊濕地生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況，為恢復(fù)受損濕地功能提供指導(dǎo)和參考意見(jiàn)，對(duì)于寒旱區(qū)內(nèi)湖泊的環(huán)