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湖光岩玛珥湖位于广东省湛江市,是一座山清水秀近于圆形的标准玛珥湖。玛珥湖是封闭性湖泊,具有湖盆结构简单、水体稳定、水体较深、湖体范围小等特点,是形成和保存高分辨率沉积记录的理想场所,沉积物最大限度地记录了区域气候环境的变化和重金属的污染历史。
本文以湖光岩玛珥湖沉积物为研究对象,在放射性核素137Cs、210pb精确定年的基础上,对沉积物的24种元素进行分析,讨论了近250年来湖光岩地区的环境变化及重金属污染历史。通过本文初步研究,得出以下结论:
1)化学分析结果表明,湖光岩MEH-2柱状沉积物的主要化学组成为SiO2、Al2O3、Fe2O3和TiO2,四者含量达到70%以上;其次为MgO、CaO、Na2O和K2O;微量元素主要以P、Mn、Ba、Cr、Ni、Zr、Zn为主,含量在100mg/kg以上,其次为Cu、Sr、Co、As、Ga、Rb、Y、Pb。
2)元素相关性分析表明,元素SiO2、Na2O、MgO、CaO、Sr、Ba间的正相关性较高;元素Al2O3、Fe2O3、TiO2、Mn之间有较好的正相关性。元素R-型因子分析结果表明,沉积物的化学组成可划分为3种组成类型:SiO2、Na2O、MgO、CaO、Sr、Ba和Al2O3、TiO2、Mn、Ga的组合,该元素组合代表陆源沉积物的元素组合;K2O、P、Rb和Fe2O3组合,该组合代表生源沉积;Zr和Y元素组合,主要是岩石风化来源。
3)通过对湖光岩玛珥湖沉积物的元素进行分析,可以将湖光岩地区近250年来的环境变化分为以下几个阶段:1768~1861年:区域气候较为湿润;其中,1768~1813年,气候相对温暖,1813~1861年,气候相对较冷。1861~1925年:区域水动力条件差,气候较为干燥;1861~1900年,区域气候干冷,1900~1925气候较为干热。1925~1958年:这一时期气候较为温暖湿润。1958~1976年:气候趋于干凉。1976~2000年:区域湿热条件相对较好,该阶段气候条件相对湿润。
4)对湖光岩玛珥湖沉积物MEH-2重金属含量的研究表明,元素含量Ni>V>Zn>Cu>Pb;1770年以来沉积物重金属含量变化大致可分为4个时段:1768~1880年,除V元素含量存在较大波动,其余元素浓度基本保持稳定;1880~1915年,元素Ni、Cu、Zn、Pb的含量增加,可能与清朝末年的洋务运动有关。1915~1975年,Ni、Cu、V的含量的降低可能是受气候变化的影响;Zn、V含量的增加受新中国工业得发展的影响;Pb元素的含量1920年左右的巨大的升高与汽车工业的发展及含铅汽油的使用有关。1975~2000年,Zn元素与Pb元素的升高,分别与中国改革开放后,工业及机动车的发展有关。总体上看,玛珥湖沉积物中重金属浓度的变化主要受到人类活动和气候变化两种因素的控制。
5)使用地质累积指数和富集系数对湖光岩玛珥湖沉积物中的重金属进行污染评价,两种评价结果均显示湖光岩玛珥湖沉积物中V、Zn元素基本上属于无污染或轻微污染,Pb元素在1925年前基本没有污染,1925年后属于轻微到中度污染,Cu元素属中等程度的污染,Ni元素的地质累积指数值和富集系数均较高,可能是受到当地岩石风化左右的影响。总的来说,湖光岩玛珥湖重金属的污染并不严重。