摘要
滇池流域是我国农业生产的重要地区，然而近几十年来流域人口扩增和经济发展造成的土地不合理利用加剧滇池流域土壤侵蚀。湖库沉积物中各环境代用指标被广泛用于重建湖库水环境的沉积特征、泥沙来源、水动力强度、生产能力和营养状态，并在一定程度上反映流域土壤侵蚀的历史变迁。此外，小流域沉积物对于环境变化的响应更为敏感。因此，本文以滇池流域大河小流域为研究靶区，利用210Pb放射性同位素确定水库沉积物的沉积年代和沉积速率，综合沉积物颗粒大小、营养盐、金属、C/N、C/P、重金属/Al、沉积通量等理化指标分析流域沉积特征，结合流域土壤侵蚀模数揭示研究区域自然演替和人类活动对于流域土壤侵蚀的影响机制。最后，采用复合指纹技术确定不同时期不同土地利用类型对水库沉积泥沙的贡献，同时追溯沉积物中重金属污染来源。研究结果如下： （1）基于210Pb定年技术得到大河水库柱芯（60cm）的沉积年代为1880–2018年，结合聚类分析将沉积柱划分为三个阶段（阶段Ⅰ：1880–1985年（–60~–38cm），阶段Ⅱ：1986–1997年（–37~–29cm），阶段Ⅲ：1998–2018年（–28~–1cm））进行比较研究，结果显示阶段Ⅱ沉积物中各理化指标（粒度、营养盐、金属、重金属/Al、C/P、C/N）与其他阶段相比发生显著变化，指示该阶段人类活动对流域土壤干扰相对严重。大河水库沉积柱的质量沉积速率和深度沉积速率的平均值分别为（1.07±0.31）g/cm2/a和（0.95±0.59）cm/a，沉积速率和沉积通量自沉积深度向上逐渐增加，且阶段Ⅱ的沉积速率增长幅度最大。相关性分析和冗余分析显示沉积速率均与细颗粒、营养盐、金属、元素比例、气温、降水和社会因素呈正相关性，表明气候因素和人类活动导致流域土壤侵蚀逐年增加。 （2）利用137Cs示踪技术研究大河流域泥沙源地土壤侵蚀程度，结果显示耕地、林地和草地的侵蚀模数平均值分别为（2383.30±1040.71）、（642.89±498.20）和（366.82±145.91）t/(km2?a)，耕地和林地的侵蚀程度明显大于草地，主要是因为流域内耕地受到人为长期扰动以及森林遭到严重砍伐。复合指纹示踪结果表明，整个沉积阶段内耕地、林地和草地对沉积物的贡献率分别为76.37%，20.63%和3.00%，证实耕地和林地对水库泥沙的贡献率大于草地。因此，有必要合理控制耕地和林地的水土流失。 （3）主成分分析和相关性分析显示大河水库沉积物重金属主要包括两种来源，Ni、Zn、Cr、Cu和Pb主要来源于工业点源污染和城镇生活源污染，As和Mn受控于农业面源污染。 （4）单项污染指数（Pi）、单项潜在生态风险指数（Er）、内梅罗污染指数（PN）、污染负荷指数（PLI）和潜在生态风险指数（RI）用以评估大河水库沉积物重金属污染水平，Pi值显示除了Pb和Ni外其他重金属均导致水库受轻度污染，Er值显示7种重金属导致水库受轻微污染，PN、PLI和RI值分别为1.24、1.09和31.73，表明水库为轻度污染。TN营养状态指数（TLI(TN)）、TP营养状态指数（TLI(TP)）、有机氮指标、污染指数（PI）、有机指数用于评估水库营养盐污染水平，分别为53.94、59.01、0.23、1.96和0.37，显示水库处于污染状态。因此，大河水库长期处于污染水平，迫切需要对水库进行综合污染治理。 因此，本研究较准确地获得流域沉积特征和泥沙来源等信息，为小流域实施水土保持和水文管理提供科学支撑，同时也为人类饮用水安全提供保障。
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