開封不同朝代文化層重金屬污染與人類活動關系.pdf

1、八朝古都開封位于黃河下游南岸，其興衰變化與黃河息息相關。黃河泛濫將多個朝代的開封古城淤埋在了地下，這些城池上下互相疊壓在一起，形成了“城摞城”奇觀。同時，黃河泛濫沉積下來的泥沙與不同朝代地面相互疊加形成了獨特的沉積地層。受黃河泛濫災后城市重建和掏寶活動等人類擾動的影響，沉積地層的粒度層序被打亂，不能單靠傳統(tǒng)的粒度指標劃分地層沉積韻律，因此需要尋找其他代用指標。沖積地層中的地球化學元素含量與人類活動密切相關，黃河沖積間斷期的元素含量高于其

2、下部的洪水泛濫沉積物，據(jù)此可以劃分沖積地層的沉積旋回。人類在沉積間斷期進行生產(chǎn)生活活動時排放多種化學元素，其含量的高低能夠反映不同朝代文化層重金屬污染狀況。
　　本文以開封古城沖積地層為研究對象，在開封城區(qū)布設3個鉆孔（師專、醫(yī)專和明倫鉆孔），在郊區(qū)布設1個鉆孔作為對照鉆孔（金明鉆孔），分別獲取25 m連續(xù)巖芯。樣品密度大多為10 cm，少部分為20 cm或30 cm，4個鉆孔總共獲巖芯樣品861個。在實驗室進行沉積物樣品的粒度測

3、定、顏色鑒定和14種地球化學元素含量的測定。首先應用元素相關分析、主成分分析和聚類分析法，篩選出7種人為源元素（P、Cu、Zn、Pb、Hg、Cd和As）；然后設計人為源元素綜合富集系數(shù)（IEF），在小波分析技術支持下，運用IEF開展沉積旋回劃分工作，明晰不同朝代文化層；最后采用污染負荷指數(shù)法（PLI）開展文化層重金屬（As、Hg、Cu、Zn、Cd、Pb、Cr、Co和Ni）污染評價，并分析文化層PLI與主要人類活動影響因子的關系。

4、　　通過上述研究，得出如下主要結論：
　?。?）郊區(qū)金明鉆孔巖芯的粒度旋回與元素旋回都是13個，且其界限和沉積間斷點高度吻合，表明人為源元素IEF可以作為劃分沉積旋回的代用指標。
　?。?）城區(qū)鉆孔巖芯的粒度旋回與元素旋回差別明顯，表明城區(qū)地層受人類擾動比較強烈，采用 IEF劃分沉積旋回更符合客觀實際。師專、醫(yī)專和明倫鉆孔分別劃分出14、16和18個元素旋回。
　　（3）根據(jù)各鉆孔地層物理性狀、AMS14C測年數(shù)據(jù)和沉

5、積旋回劃分結果，結合黃河泛濫的歷史文獻記載和城市考古勘探發(fā)現(xiàn)，構建各鉆孔文化層的年代框架。師專、醫(yī)專和金明鉆孔存在戰(zhàn)國、宋金、明早期、明晚期、明中期和清代等6個文化層；明倫鉆孔因自北宋以來經(jīng)歷過多次填埋堆墊，劃分出了戰(zhàn)國、宋中期、宋晚期、金、元、明早期、明中期和明晚期等8個文化層。
　?。?）師專和醫(yī)專鉆孔一直位于各朝代城市的政治、經(jīng)濟、文化中心，受人類活動擾動大于明倫和金明鉆孔，前兩者文化層重金屬污染程度整體大于后兩者。師專鉆孔

6、各文化層重金屬PLI介于0.76～2.10之間，平均PLI為1.5，達到輕度污染。醫(yī)專鉆孔各文化層重金屬PLI介于1.13～1.91之間，平均PLI為1.5，亦達到輕度污染。明倫鉆孔因受建筑填埋的影響，文化層重金屬污染較輕，除明中期文化層達到輕度污染外，其他文化層均未受到污染。金明鉆孔重金屬PLI介于0.78～1.50之間，平均PLI為1.21，達到輕度污染水平。
　?。?）戰(zhàn)國、宋金、明早期、明中期、明晚期和清文化層各鉆孔平均P

7、LI分別為1.21、1.84、1.38、1.27、0.98和1.15。除明晚期文化層因受黃河水患影響未受到重金屬污染外，其他文化層均達到輕度污染水平。
　?。?）除明倫鉆孔外，其他鉆孔文化層PLI與其歷時、人口密度大致成正相關關系。師專和醫(yī)專鉆孔除明早期和明晚期受特殊因素影響外，其他文化層PLI與歷時、人口密度均存在極顯著正相關關系；金明鉆孔文化層PLI與歷時相關關系不顯著，但與人口密度呈極顯著正相關。
　?。?）各鉆孔文化