大气污染的湖泊响应及其代用标志

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1、第15卷第2期湖泊科学Vol.15,No.22003年6月JournalofLakeSciencesJun.,2003*大气污染的湖泊响应及其代用标志王云飞胡守云尹宇朱育新潘红玺中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊沉积与环境开放研究实验室南京210008提要通过洱海和阳宗海大气污染的湖泊响应代用标志提取和原因分析以及地表2-水酸化理论和自然酸性湖泊的对比研究揭示湖水总矿化度和SO4的同步异常增大是湖泊早期受酸沉降危害的标志.保存于沉积记录中的磁化率非磁滞剩磁和介形类硅藻的数值和种群密度等变化可灵敏地揭示湖泊受大气污染的起点过程和环境影响可作为酸沉降较重湖区的代用标志.关键词云南湖泊大气

2、污染湖泊响应代用标志分类号P343.3X51由大气污染和酸雨引发的以湖沼为代表的地表水酸化曾经给加拿大中欧和北欧斯堪的纳维亚各国的资源与环境造成严重破坏.那些地表水被严重酸化的地区流域土壤退化森林成片枯死湖泊中鱼类和大部分水生生物资源死亡消失水域最终成为失去利用价值和毫无生命潜值的死水团[1-6].因此在IGBP的核心计划中很早就将具有重要地球化学性质的痕量成分的沉降酸化及陆地生态系统中水和物质循环影响的研究列为首选项目之一而受到重视.近20余年来我国社会经济快速发展由于煤炭使用量和机动车数量的成倍增加许多地方的大气污染日趋严重酸雨在长江以南的红壤分布区不断扩张预计地表水受酸沉降的危

3、害和对陆地水域生态系统的影响越来越大[7,8].但是目前对这方面的了解还很少.本文拟通过云南高原西部洱海和东部阳宗海的酸沉降湖泊响应机理分析以及国内外有关地表水酸化的研究成果和腾冲地区自然酸性湖泊的对比研究等从众多的环境因素中提取和论证大气污染的环境代用指标为湖沼受酸沉降危害的早期发现环境影响评价和治理提供科学依据.1湖区自然背景和研究方法1.1洱海和阳宗海的环境特点洱海位于云南省大理市北部和点苍山东麓当湖面高程1973.7m时面积249.8km2平均水深10.2m最大水深20.7m为云贵高原第二大湖.受地质构造控制湖盆狭长作西北东南走向.区内盛行南风和西南风多年平均风日数152d最

4、大风速可达40m/s,故大理市大气污染易向洱海湖面扩散.尽管大理州人民政府于20世纪80年代已完成了城市*国家自然科学基金项目4017210249871075中国科学院南京地理与湖泊研究所创新经费CXNIGLAS-A02-07和院重大项目KZ951-B1-205联合资助.2002-08-02收稿2002-11-01收修改稿.王云飞男1940年生研究员.98湖泊科学15卷污水截流工程和严禁在湖泊上游兴建污染项目,但湖泊富营养化趋势并未受到遏制1991年全湖已进入中营养水平1996年秋季发生了有史以来首次全湖性蓝藻水华暴发[9].阳宗海位于昆明市东南约30km和小江断裂带东支,属典型的断

5、层陷落湖.当湖面高程1770.8m时面积31.7km2平均水深19.5m最大水深30.0m.阳宗海的湖盆走向与构造线方向一致作S-N向展布东西两侧被相对高程400-1000m的丘陵山地包围故湖盆较封闭不利于大气污染物的扩散.据调查20世纪50年代阳宗海水质优良水生生物多样特有物种丰富生态环境优越[10].自60年代在湖北岸建成大型火电厂以及后来在湖四周陆续兴建了水泥化肥等工厂后大气污染日趋严重.1.2研究方法洱海研究以20世纪70年代至1999年六次全湖性水质分析结果为依据测试采用相同规范的化学分析方法.阳宗海研究于1999年5月使用奥地利湖泊深水采样器在阳宗海北部湖心水深21.7m

6、处提取芯长34-47cm柱状沉积物样品三根于现场对YZ1-1柱状样按0.5cm/个制备210Pb137Cs测年样品同时对其余柱状沉积物也以1cm/个作细分按规范制备磁化率硅藻介形类等样品.年代测定运用能谱仪和能谱仪环境磁学分析使用Bartington磁力仪和Long-Core超导磁力仪测试硅藻分析采用原样2g用双氧水加稀盐酸浸泡法提取制成固定片主要用Leitz生物显微镜进行鉴定[11]介形类分析取样5g在600m的网筛中冲洗凉干后在实体显微镜下挑出并结合生物显微镜电子显微镜进行种类鉴定和纹饰生态分析.2结果与讨论2.1洱海酸沉降的水质响应近22年来洱海湖水的化学组成发生了明显变化湖水

7、矿化度逐年增高.1976年全湖湖水平均矿化度仅172.58mg/L至1999年的调查全湖矿化度的平均值已升至273.4mg/L增幅达58.4其中以1987年后的增长最快.另从矿化度增高的离子贡献分析以阴离子SO2-最大其含量从1.78mg/L增加至39.7mg/L净增21倍图1.据流域环境调4查尚未发现新的硫酸盐污染但近20余年来随着大理市城市的扩大和工业的发展煤炭使用量以每年140速率递增大气污染有逐渐增强的趋势.近年来有了大气监测数据1999年SO的年