巴尔喀什湖沉积物元素地球化学特征与沉积环境演变
文献类型：学位论文
| 作者 | 黄坤 |
| 答辩日期 | 2020-06-30 |
| 文献子类 | 硕士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 吉力力·阿不都外力 ; 马 |
| 关键词 | 巴尔喀什湖流域 沉积物 元素地球化学 环境变化 中亚湖泊 Lake Balkhash Sediment Element geochemistry Environmental evolution Lakes in Central Asia |
| 学位专业 | 理学硕士 |
| 其他题名 | Geochemical Characteristics of Elements and its Responses to Sedimentary Environmental Change Recorded in Lacustrine Sediments from Balkhash Lake, Central Asia |
| 英文摘要 | 湖泊沉积物汇集了流域内物质， 是区域环境变化的优良档案，具有连续性，分辨率高和信息丰富的特征， 广泛应用于环境变化和人类活动重建的研究中。 湖泊沉积物中的元素一般来源于湖泊流域的集水区，自然条件下主要与流域母岩性质、 风化条件以及元素地球化学过程等有关， 而随着工业革命以来现代化进程的推进， 沉积物中元素受到人类活动的影响持续增强。 不同深度的沉积物保存了与其相对应年代的环境信息， 湖泊沉积物元素地球化学的垂向特征有助于认识流域自然环境的演化以及人类活动对重金属污染的历史。本文选取位处亚洲中部干旱区的大型内陆湖泊巴尔喀什湖为研究对象， 在湖区西部采集了一根长 74 cm 的岩芯沉积物， 利用流域气候、水文以及湖泊沉积物元素地球化学指标等数据，根据滑动平均法、 小波分析法分析了流域现代时期的气候因子变化特征以及湖水位的影响因素，通过统计分析、有序聚类分析、潜在生态风险评价研究了巴尔喀什湖湖泊沉积物的元素地球化学特征和来源， 并重建近 200 年来自然过程和人类活动影响下的湖泊环境变化， 为巴尔喀什湖的环境保护和管理实践提供支持。 主要结论如下：（1） 通过对巴尔喀什湖流域气象水文资料分析， 研究了器测时期以来流域环境变化，结果表明流域气温降水总体呈升高趋势，湖水位波动频繁。 小波分析结果表明湖水位存在以 83a 和 47a 为中心尺度的周期，其中 83a 周期对小波方差贡献最大为主周期，在该尺度下目前湖水位正处于相对较高的时期，此后将逐步进入枯水期。（2）利用交叉小波分析了湖水位变化的影响因素，表明气温与径流在 20 世纪 80 年代的显著共振周期相位由负转正，指示增温加快导致冰雪融水补给的增加超过蒸发引起的损耗，加之同时期降水量的增加使湖水位的迅速回升。降水是自然状态下影响径流和湖水位变化的主要原因， 大气环流因子通过控制降水从而影响研究区内入湖径流和湖水位变化。其中， NAO 对湖水位变化起主导作用，并存在 2~4a 的滞后，而 SOI 反映的厄尔尼诺事件则与 1987 年后湖水位回升联系密切。（3） 综合多元统计分析，巴尔喀什湖岩芯沉积物中元素主要可分为三个组分，第一组为 Al、 Fe、 K、 Mg、 Mn、 P、 Sr、 Ti、 V、 Cr、 Co、 Ni、 Cu、 Zn、 Cd以 Pb 等元素， 主要反映了陆源碎屑矿物输入，其中 Cu、 Cd、 Pb 等重金属元素在沉积物上部呈增加趋势，可能与近几十年来流域的人为输入有关。第二组为 Sr与 Na 元素，反映了流域的化学风化作用。 第三组为 Ca 和 Ba 元素， 主要来源于湖泊水体中的自生碳酸盐沉淀。（4） 根据元素影响因素分析结果， 第一组中的 Al 和 K 等主量元素在 1860和 1920 年左右分别经历了两次快速增加，其内在机制不同。第一次快速增加事件是由于盆地内气候迅速向湿润过渡， 入湖径流携带的元素含量增加， 而第二次快速增加事件与伊犁三角洲的发育密切相关。 20 世纪 60 年代以后大量的自生碳酸盐沉淀则反映了区域温度的升高以及农业灌溉回水进入湖泊。（5）利用样品有序聚类将巴尔喀什湖岩芯沉积物重金属污染的演化分为两个阶段。 在阶段Ⅰ (1797-1930AD)， 重金属元素含量变化与区域地质背景和自然气候变化有关。 在阶段Ⅱ（1930-2017AD），自 20 世纪 30 年代起巴尔喀什湖北岸的采矿和冶金等工业生产排污导致重金属 Cu、 Cd、 Pb 的不断富集， 特别是 Cd根据潜在风险评价已对当地生态系统构成中度风险。 而同为中亚干旱区湖泊的博斯腾湖、艾比湖和柴窝堡湖的沉积物重金属的污染从 20 世纪 50-60 年代开始，受到农业灌溉回水以及流域内生活和工业生产排污影响， 受人类活动影响的重金属以 Pb、 Cd、 Ni 为主，总体上污染程度相对较轻。 |
| 学科主题 | 自然地理学 |
| 语种 | 中文 |
| 源URL | [http://ir.xjlas.org/handle/365004/15444]  |
| 专题 | 中国科学院新疆生态与地理研究所 新疆生态与地理研究所_研究系统 |
| 作者单位 | 中国科学院新疆生态与地理研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 黄坤. 巴尔喀什湖沉积物元素地球化学特征与沉积环境演变[D]. 北京. 中国科学院大学. 2020. |
入库方式： OAI收割
来源：新疆生态与地理研究所
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