基本信息
- 項目名稱：
- 三峽水庫建設對長江中下游沉積環(huán)境的影響：地球化學解譯
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 自然科學類學術論文
- 簡介：
- 三峽大壩是世界最大水庫—，在建設和蓄水伊始就伴隨著爭議和質疑。項目運用多學科交叉研究方法，分析長江三峽水庫上下游懸浮物和沉積物的地球化學組成，揭示三峽對長江中下游地區(qū)河流生態(tài)環(huán)境的影響。率先開展三峽庫內懸浮物的垂向分布特征，探討庫區(qū)沉積動力環(huán)境的復雜性。通過下游江心洲上代表性的巖心沉積物的沉積學與地球化學分析，揭示出近百年來流域人類活動對長江水環(huán)境尤其是重金屬污染的影響，并可靠地重建了古洪水事件。
- 詳細介紹：
- 長江是我國最大河流，而三峽大壩——作為世界最大水庫—，在建設和蓄水伊始就一直伴隨著若干爭議和質疑，它到底是造福萬世，一勞永逸的天使，還是造成河流和邊緣海各種生態(tài)環(huán)境改變甚至影響區(qū)域氣候變化的惡魔，一直困惑公眾與科學界。我們出于對自然的好奇和敬畏，嘗試運用多學科交叉研究方法，分析長江三峽水庫上下游懸浮物和沉積物的環(huán)境地球化學組成，揭示出三峽大壩建設后對長江中下游地區(qū)河流生態(tài)環(huán)境所帶來的影響。 本項目通過研究長江三峽水庫上、下游干流地區(qū)采集的水體中懸浮顆粒物粒度、無機和有機元素組成等空間變化特征，探究水庫建設對長江中、下游地區(qū)水環(huán)境質量的影響；率先開展三峽水庫內懸浮物組成的垂向分布特征，探討庫區(qū)沉積動力環(huán)境的復雜性。通過下游江心洲上代表性的巖心沉積物的沉積學與地球化學分析，揭示出近百年來流域人類活動對長江水環(huán)境尤其是重金屬污染的影響，并可靠地重建了古洪水事件。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 長江是我國第一大河，近四十年來人類活動日益加劇，對河流生態(tài)產生重要影響。三峽工程改變了長江水文情勢，導致中下游地區(qū)的水文泥沙發(fā)生明顯變化。本文分析長江干流中、下游地區(qū)懸浮物中縱向分布及空間分布的組成特征，探討人類活動對河流地球化學組成的可能影響。 本作品于2009年7月在長江干流地區(qū)河道中央采集表層至河床不同深度的懸浮物樣品。在實驗室內，進行元素含量測試、粒度測試、有機碳氮測試，并加以分析討論。
科學性、先進性及獨特之處
- 1.思路和方法的創(chuàng)新 從地質學角度來闡述水庫對河流泥沙化學組成的影響，結合深水庫水動力環(huán)境、水動力模型研究縱向懸浮沉積物的分布規(guī)律。 使用相態(tài)分離法研究人類活動對長江水環(huán)境的影響，更細致可靠地比對長江干流懸浮沉積物化學組成的空間差異。 2.探討社會熱點 探討三峽大壩建壩造成的影響，結合重金屬污染情況目前是熱點話題。 3.依托國家重點實驗室研究平臺，數(shù)據(jù)保證真實性、完整性以及科學性。
應用價值和現(xiàn)實意義
- 1.為深入研究流域大型工程建設對河流生態(tài)環(huán)境影響提供科學借鑒 2.深化我國河流地球化學的研究進展 3.為深化河口及鄰近海域生物地球化學循環(huán)研究提供基礎的背景數(shù)據(jù)資料
學術論文摘要
- 長江干流重慶段至下游南通地區(qū)懸浮沉積物中的主量元素地球化學研究表明，不同元素在酸不溶相和酸溶相所占比例不同，Ca和Mg在酸溶相中比例相當高，而Al, Fe, K, Na等元素主要賦存于酸不溶的殘渣相中，約占總含量的80%以上；不同元素在干流不同地區(qū)具有一定的區(qū)域性分布特征。長江懸浮沉積物元素組成的空間變化特征主要受流域風化物質的來源、風化程度和水動力環(huán)境控制。重金屬元素組成研究顯示，在三峽庫區(qū)及下游地區(qū)由于受人類活動影響，Pb, Zn, Co, Cu等在懸浮沉積物中呈現(xiàn)明顯的累積趨勢。三峽水庫內沉積動力環(huán)境的不均一性導致水體中元素組成的垂向變化。
獲獎情況
- 論文發(fā)表： 1. Reconstruction of flood events over the last 150years in the lower reachers of the Changjiang River，ZHANG Wang, YANG ShouYe, LIU XiaoLi ，chinese science bulletin，2010, 55(21) 2268-2274 DOI: 10.1007/s11434-010-3263-8 ISSN: 1001-6538 CN: 11-1785/N 2. 長江下游近代洪水事件重建的新證據(jù)，展望，楊守業(yè)，劉曉理，科學通報，2010年19期，CNKI:SUN:KXTB.0.2010-19-010 3. 同濟大學第八屆科技節(jié)聯(lián)合展覽
鑒定結果
- 無
參考文獻
- 張強, 楊達源, 施雅風, 等. 川江中壩遺址5000年來洪水事件研究. 地理科學, 2004, 24(6): 715–720 唐珉, 楊守業(yè), 李保華, 等. 長江三角洲冰后期沉積物的有機碳氮和有機碳同位素組成與古環(huán)境指示. 海洋地質與第四紀地質, 2006, 26(5): 1–10 李從先, 楊守業(yè), 范代讀, 等. 三峽大壩建成后長江輸沙量的減少及其對長江三角洲的影響. 第四紀研究, 2004, 24(5): 495–500 褚忠信, 翟世奎, 章磊, 等. 三峽水庫2003年蓄水對長江懸沙中值粒徑的影響. 海洋湖泊通報, 2007, 3: 23–28 Meyers P A. Preservation of Elemental and Isotopic Source Identification of Sedimentary Organic Matter. Chemical Geology, 1994, 144: 289–302 Fang X, Tian D L, Xiang W H，et al. Vertical distribution of soil organic carbon in Cunninghamia lanceolata plantation. Journal of Zhejiang Forestry College, 2004, 21(4): 418–423 Wu Y, Zhang J, Liu S M, et al. Sources and distribution of carbon within the Yangtze River system. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 2007, 71: 13–25 Jobbagy E G，Jackson R B. The vertical distribution of soil organic carbon and it’s relation to climate and vegetation. Ecological Applications, 2000, 10(2): 423–436 楊作升, 陳曉輝. 百年來長江口泥質區(qū)高分辨率沉積粒度變化及影響因素探討. 第四紀研究, 2007, 27(5): 690–699
同類課題研究水平概述
- 1.國外 1.1 河流懸浮物 Viersa et al.（2009）建立了最新河流懸浮物元素組成數(shù)據(jù)庫，發(fā)現(xiàn)近年來人類活動對重金屬元素循環(huán)有明顯影響。Johnson，Kelley（1984）認為眾多河流懸浮物的地球化學和礦物學特征呈現(xiàn)不同等季節(jié)性變化，由氣候條件和源區(qū)地質條件變化造成，可以借此研究氣候變化對沉積記錄的影響。 1.2 河流沉積物 陸源碎屑沉積巖的地球化學研究可以提供源巖組成、源區(qū)風化條件等重要信息（Potter,1978;Wronkiewicz,1987）。目前研究河流沉積物的地球化學及礦物學居多，尤其對微量元素和稀土元素的地球化學研究最廣泛。 2．長江 國內外學者主要通過流域沉積物示蹤、人類活動對元素組成的影響及河口地區(qū)元素地球化學行為等方面對長江懸浮物和沉積物的地球化學、礦物學組成特征進行研究。 2.1 懸浮物 Hu et al.（1982）得出長江懸浮物組成數(shù)據(jù)。屈翠輝等（1984）認為氣候和地質背景是其決定性因素。Zhang（1998）表明長江懸浮物與沉積物稀土元素分異特征大致相同，故碳酸鹽、Fe-Mn氧化物等在懸浮物和江水相互反應中扮演重要角色。陳靜生等（2000，2006）從河流水質角度對中國東部河流顆粒物進行研究。近年研究長江懸浮物同位素地球化學有所增多。 2.2 沉積物方面集中在尋找長江沉積物的組成特征，尤其是長江與黃河的對比研究。楊守業(yè)等（1999）和Yang (2002)對比研究長江和黃河沉積物中常量元素、微量元素等組成，分析其差的異影響因素及示蹤意義。對長江沉積物的研究集中在下游和河口地區(qū)，但對整個流域沉積物的研究不多。Zhang and Selinusb.（1997）研究了長江流域沉積物重金屬元素空間變化，認為鉛、鋅含量的變化是由人類活動因素引起的。 3．總結綜上所述，與世界各大河流尤其是發(fā)源于喜馬拉雅和青藏高原地區(qū)的恒河、紅河等南亞河流相比關于長江流域鉆孔和表層沉積物的研究較弱，對現(xiàn)代長江水系沉積物礦物學和地球化學研究也集中在下游和河口地區(qū)，不能充分反映沉積物在流域空間上的變化。關于長江懸浮物研究較少且多集中在同位素研究方面，關于長江基礎礦物學和元素地球化學的研究較少；更缺少懸浮物時間序列變化的研究，但這對研究長江受季風氣候的影響尤為重要。
