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《云南程海富营养化过程的碳氧稳定同位素示踪》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、第23卷第5期第四纪研究Vol.23,No.52003年9月QUATERNARYSCIENCESSeptember,2003云南程海富营养化过程的碳氧稳定＊同位素示踪吴敬禄王苏民(中国科学院南京地理与湖泊研究所,南京210008)181313摘要近500年来程海生物成因碳酸盐δO和δC及其有机质δC同位素记录了程海18湖泊环境由贫营养到中富营养的演化过程。碳酸盐δO记录显示,大约1690年程海成为封闭湖泊后,当时湖泊贫营养环境并没有发生变化,但造成了湖泊水体交换周期加长,碳酸盐1313δC、有机质δC及其色素含量、碳酸盐含量变化指示湖泊
2、生产力开始增高。1911～1942年181313碳酸盐δO和δC及有机质δC突然显著偏负,表明湖泊生物种群结构发生转变,湖泊初级生产力迅速增加,湖泊由贫营养向中营养转化。湖泊沉积物色素含量及碳酸盐含量变化也记录了这一湖泊环境的转换过程。约1986年以来,随着藻类养殖业及其农业耕作方式的转变,程海水环境渐渐转变成目前的中富营养化状态。主题词湖泊富营养稳定同位素初级生产力程海1813湖泊自生碳酸盐δO和δC记录已被广泛用于历史气候环境恢复。湖泊碳酸盐18[1～3]13δO记录是区域气候环境的敏感指示计,而湖泊生物成因碳酸盐δC指标是指示湖[
3、4～7]泊初级生产力变化的有效代用指标。然而,对湖泊系统而言,同位素变化的环境机理[8,9]仍然不够清楚。在古气候研究中,湖泊碳酸盐氧同位素变化的气候环境解释的依据[10]是S.R.Epstein等所提出的同位素平衡理论。近年,在富营养湖泊的同位素示踪研究[11]中,上述理论受到了挑战。T.Fronval等对丹麦阿勒湖(Arres)同位素记录分析认为,富营养化湖泊由于受强烈的湖泊生物作用影响,在同位素不平衡条件下产生碳酸盐沉[9]淀,同位素变化指示了当时湖泊初级生产力及湖泊营养状态。L.J.Teranes等对瑞士富营养湖泊Baldegg
4、ersee湖的研究也证实这一结果。程海为西南季风区封闭湖泊,经历了18131313富营养化过程。本文重点运用碳酸盐δO和δC及有机质δC(δCorg)记录,并结合沉积物色素含量等指标分析,对程海富营养化的历史进行示踪研究。1研究区概况程海(26°27′～26°38′N,100°38′～100°41′E)位于云南省永胜县境内,湖泊水面面积约2278km,平均水深25m,最大水深35m。流域面积229km,补给系数2.96。流域年均降水第一作者简介:吴敬禄男38岁副研究员环境地球化学专业E-mail:w.jinglu@niglas.ac.c
5、n＊国家自然科学基金项目(批准号:40273004)和中国科学院知识创新工程重大项目(批准号:KZCX1-SW-01-15)资助2003-05-23收稿,2003-06-12收修改稿558第四纪研究2003年量735mm,年均蒸发量2170mm。多年平均水温15.9℃,矿化度1.042g/L,为重碳酸盐类钠组Ⅰ型水。湖水pH值9.1,化学需氧量为3.0～4.0mg/L,最高可达7.16mg/L。据《永1)胜县志》记载,从1690年起,程海外流河———程河变为时令河,程海渐渐演变为封闭湖泊。目前湖水主要由地表径流和湖面降水补给。程海充足的
6、光照、热量以及特殊的水质条件给蓝藻提供了得天独厚的生存环境,目前已形成了巨大的蓝藻优势,尤其是一些富营养型湖泊的特征藻属,例如Anabaena,Microcystis和Oscillatoria,已成为程海的优势蓝藻属种,表明程海已属于中富营养型湖泊。2材料与方法笔者分别于1999年5月和2002年9月对程海及其流域进行了考察,并根据湖泊沉积物分布特征在程海深水湖区用活塞采样器采集82cm厚湖芯(CH01孔),在野外现场湖底表层20cm岩芯按0.5cm,20～80cm岩芯按1cm分别间隔分样,装入塑料袋中密封保存,以备室内各项实验分析。2
7、101372.1Pb和Cs年代测定210137将获得的样品烘干,称净重,求出质量深度。测量Pb和Cs的仪器是美国OTEC公司的OTEC919型高纯锗低本底γ谱仪(外加α探头)。2.2碳酸盐同位素值测定沉积物碳酸盐含量经X衍射分析获得,并证实碳酸盐矿物为方解石。取适量样品溶解于水中,摇匀静置约4分钟,将溶液过300目筛,取筛下溶液离心,烘干再磨成粉末。在真空条件下与磷酸(100%)25℃恒温反应6～8小时分解碳酸钙,制取纯净的CO2气体,并在MAT—251型同位素质谱仪上测试样品CO2的碳、氧同位素组成。测试以PDB标准,整个方法标准偏差
8、为0.1‰。2.3有机质碳含量及其同位素分析将样品在控制温度(80℃)条件下烘干,磨细至80目,依据样品含碳量,取适量样品加5%浓度的稀盐酸,反应24小时,除去碳酸盐。然后用蒸馏水冲洗样品至中性,烘干、磨细
