基本信息
- 项目名称：
- 三峡水库建设对长江中下游沉积环境的影响：地球化学解译
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 三峡大坝是世界最大水库—，在建设和蓄水伊始就伴随着争议和质疑。项目运用多学科交叉研究方法，分析长江三峡水库上下游悬浮物和沉积物的地球化学组成，揭示三峡对长江中下游地区河流生态环境的影响。率先开展三峡库内悬浮物的垂向分布特征，探讨库区沉积动力环境的复杂性。通过下游江心洲上代表性的岩心沉积物的沉积学与地球化学分析，揭示出近百年来流域人类活动对长江水环境尤其是重金属污染的影响，并可靠地重建了古洪水事件。
- 详细介绍：
- 长江是我国最大河流，而三峡大坝——作为世界最大水库—，在建设和蓄水伊始就一直伴随着若干争议和质疑，它到底是造福万世，一劳永逸的天使，还是造成河流和边缘海各种生态环境改变甚至影响区域气候变化的恶魔，一直困惑公众与科学界。我们出于对自然的好奇和敬畏，尝试运用多学科交叉研究方法，分析长江三峡水库上下游悬浮物和沉积物的环境地球化学组成，揭示出三峡大坝建设后对长江中下游地区河流生态环境所带来的影响。 本项目通过研究长江三峡水库上、下游干流地区采集的水体中悬浮颗粒物粒度、无机和有机元素组成等空间变化特征，探究水库建设对长江中、下游地区水环境质量的影响；率先开展三峡水库内悬浮物组成的垂向分布特征，探讨库区沉积动力环境的复杂性。通过下游江心洲上代表性的岩心沉积物的沉积学与地球化学分析，揭示出近百年来流域人类活动对长江水环境尤其是重金属污染的影响，并可靠地重建了古洪水事件。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 长江是我国第一大河，近四十年来人类活动日益加剧，对河流生态产生重要影响。三峡工程改变了长江水文情势，导致中下游地区的水文泥沙发生明显变化。本文分析长江干流中、下游地区悬浮物中纵向分布及空间分布的组成特征，探讨人类活动对河流地球化学组成的可能影响。 本作品于2009年7月在长江干流地区河道中央采集表层至河床不同深度的悬浮物样品。在实验室内，进行元素含量测试、粒度测试、有机碳氮测试，并加以分析讨论。
科学性、先进性及独特之处
- 1.思路和方法的创新 从地质学角度来阐述水库对河流泥沙化学组成的影响，结合深水库水动力环境、水动力模型研究纵向悬浮沉积物的分布规律。 使用相态分离法研究人类活动对长江水环境的影响，更细致可靠地比对长江干流悬浮沉积物化学组成的空间差异。 2.探讨社会热点 探讨三峡大坝建坝造成的影响，结合重金属污染情况目前是热点话题。 3.依托国家重点实验室研究平台，数据保证真实性、完整性以及科学性。
应用价值和现实意义
- 1.为深入研究流域大型工程建设对河流生态环境影响提供科学借鉴 2.深化我国河流地球化学的研究进展 3.为深化河口及邻近海域生物地球化学循环研究提供基础的背景数据资料
学术论文摘要
- 长江干流重庆段至下游南通地区悬浮沉积物中的主量元素地球化学研究表明，不同元素在酸不溶相和酸溶相所占比例不同，Ca和Mg在酸溶相中比例相当高，而Al, Fe, K, Na等元素主要赋存于酸不溶的残渣相中，约占总含量的80%以上；不同元素在干流不同地区具有一定的区域性分布特征。长江悬浮沉积物元素组成的空间变化特征主要受流域风化物质的来源、风化程度和水动力环境控制。重金属元素组成研究显示，在三峡库区及下游地区由于受人类活动影响，Pb, Zn, Co, Cu等在悬浮沉积物中呈现明显的累积趋势。三峡水库内沉积动力环境的不均一性导致水体中元素组成的垂向变化。
获奖情况
- 论文发表： 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. 长江下游近代洪水事件重建的新证据，展望，杨守业，刘晓理，科学通报，2010年19期，CNKI:SUN:KXTB.0.2010-19-010 3. 同济大学第八届科技节联合展览
鉴定结果
- 无
参考文献
- 张强, 杨达源, 施雅风, 等. 川江中坝遗址5000年来洪水事件研究. 地理科学, 2004, 24(6): 715–720 唐珉, 杨守业, 李保华, 等. 长江三角洲冰后期沉积物的有机碳氮和有机碳同位素组成与古环境指示. 海洋地质与第四纪地质, 2006, 26(5): 1–10 李从先, 杨守业, 范代读, 等. 三峡大坝建成后长江输沙量的减少及其对长江三角洲的影响. 第四纪研究, 2004, 24(5): 495–500 褚忠信, 翟世奎, 章磊, 等. 三峡水库2003年蓄水对长江悬沙中值粒径的影响. 海洋湖泊通报, 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 杨作升, 陈晓辉. 百年来长江口泥质区高分辨率沉积粒度变化及影响因素探讨. 第四纪研究, 2007, 27(5): 690–699
同类课题研究水平概述
- 1.国外 1.1 河流悬浮物 Viersa et al.（2009）建立了最新河流悬浮物元素组成数据库，发现近年来人类活动对重金属元素循环有明显影响。Johnson，Kelley（1984）认为众多河流悬浮物的地球化学和矿物学特征呈现不同等季节性变化，由气候条件和源区地质条件变化造成，可以借此研究气候变化对沉积记录的影响。 1.2 河流沉积物 陆源碎屑沉积岩的地球化学研究可以提供源岩组成、源区风化条件等重要信息（Potter,1978;Wronkiewicz,1987）。目前研究河流沉积物的地球化学及矿物学居多，尤其对微量元素和稀土元素的地球化学研究最广泛。 2．长江 国内外学者主要通过流域沉积物示踪、人类活动对元素组成的影响及河口地区元素地球化学行为等方面对长江悬浮物和沉积物的地球化学、矿物学组成特征进行研究。 2.1 悬浮物 Hu et al.（1982）得出长江悬浮物组成数据。屈翠辉等（1984）认为气候和地质背景是其决定性因素。Zhang（1998）表明长江悬浮物与沉积物稀土元素分异特征大致相同，故碳酸盐、Fe-Mn氧化物等在悬浮物和江水相互反应中扮演重要角色。陈静生等（2000，2006）从河流水质角度对中国东部河流颗粒物进行研究。近年研究长江悬浮物同位素地球化学有所增多。 2.2 沉积物方面集中在寻找长江沉积物的组成特征，尤其是长江与黄河的对比研究。杨守业等（1999）和Yang (2002)对比研究长江和黄河沉积物中常量元素、微量元素等组成，分析其差的异影响因素及示踪意义。对长江沉积物的研究集中在下游和河口地区，但对整个流域沉积物的研究不多。Zhang and Selinusb.（1997）研究了长江流域沉积物重金属元素空间变化，认为铅、锌含量的变化是由人类活动因素引起的。 3．总结综上所述，与世界各大河流尤其是发源于喜马拉雅和青藏高原地区的恒河、红河等南亚河流相比关于长江流域钻孔和表层沉积物的研究较弱，对现代长江水系沉积物矿物学和地球化学研究也集中在下游和河口地区，不能充分反映沉积物在流域空间上的变化。关于长江悬浮物研究较少且多集中在同位素研究方面，关于长江基础矿物学和元素地球化学的研究较少；更缺少悬浮物时间序列变化的研究，但这对研究长江受季风气候的影响尤为重要。
