摘要
科学有效地治理生态退化湖泊需要知晓湖泊的演化历史，并设立合理的参照目标(即环境基准)来及时评判治理效果。长江中下游地区经济发达、湖泊分布广泛，湖泊水体发挥着重要的生态系统服务功能。在强烈的人类活动干扰下，该湖区近年来生态系统退化严重，大多数湖泊出现了富营养化的问题，但由于缺乏长期的历史监测记录，无法了解湖泊生态环境退化的开始时间，发展过程和趋势，影响湖泊治理的效果。本研究以湖南省大通湖为研究对象，通过对沉积钻孔的年代学、烧失量、重金属元素、沉积物总磷和沉积硅藻等沉积指标进行综合分析，重建了大通湖百余年来的沉积环境变化历史，并建立了其营养物基准；同时结合流域社会经济记录，借助“安全公正空间(SafeandJustOperatingSpace,SJOS)”理论框架，构建大通湖流域的社会-生态系统安全公正空间。本研究取得的主要结论如下： (1)大通湖沉积柱高分辨率的多指标分析揭示了百年来大通湖生态环境演化过程。结果显示：1930s前该湖水体环境优良，硅藻主要以中低营养的浮游种和附生种为主，1930s以后，随着人类活动的逐渐加强，入湖营养盐逐渐增多，大通湖在1980s后发展为富营养湖泊，硅藻优势属种过渡到富营养浮游种，2010s后，营养水平有所回落。近百年来人类活动导致的外源营养输入增加是导致大通湖水环境变化的主要驱动力，而重金属铅元素也是影响水环境演化的重要因子。 (2)建立大通湖营养物基准，利用长江中下游硅藻-总磷转换函数和大通湖沉积硅藻数据定量反演过去百余年来大通湖水体总磷浓度的变化，其中在1930年前大通湖水体总磷浓度长期在50-60μg/L波动，可将其设为大通湖水体总磷的基准值，沉积物总磷的基准值为600mg/kg，体现了较高的营养本底，治理难度偏大。 (3)大通湖流域“安全公正空间”框架显示，流域内淡水利用、空气质量、水质均突破环境上限，处于危险的状态，此外流域内无贫困和产业创新两个社会基础维度的完成度相对较低。该框架科学描述了各自然系统的长期动态变化，揭示社会-自然生态系统间复杂的动态反馈关系，对于预测未来变化趋势和关键状态转变具有重要意义。为维持大通湖流域的生态安全和可持续发展，需加强对水环境的治理。
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