阿斯旺建坝后尼罗河三角洲重金属污染研究进展——对长江三角洲的启示

人类活动尤其是流域建坝对下游三角洲会产生深远的环境影响。1964年阿斯旺建坝后尼罗河三角洲沉积环境发生重大改变,以廉价水电为基础的埃及工业迅速发展,大量工农业废水排入沿海泻湖,造成了严重的重金属污染并威胁人体健康。本文详细梳理了埃及阿斯旺建坝后尼罗河三角洲重金属研究历史与现状,及重金属污染导致的生态效应。同时,本文针对我国三峡大坝的修建及长江口可能出现的环境响应,提出了今后应关注的研究方向。

尼罗河三角洲与长江三角洲重金属污染对比研究

通过对比研究尼罗河三角洲与长江三角洲重金属污染特征,结果发现前者多数重金属含量高于后者,且尼罗河三角洲富集指数EF值约为长江三角洲3倍。此外,两者重金属分布格局差异明显,尼罗河三角洲呈东西高、中间低的"马鞍形"分布。自阿斯旺建坝后,干旱气候条件和人类活动使得尼罗河三角洲泻湖演变为重金属沉积中心。与之相反,长江三角洲重金属含量向海沿程降低,季风降水和巨量水沙对污染物扩散能力较强,污染水平较低。与世界其他地区河口相比,尼罗河三角洲重金属污染属于中等水平,而长江三角洲属于中下水平。对比研究表明两三角洲重金属物污染分布规律差异与其独特的流域自然条件和人类活动方式有密切关系。

阿斯旺建坝后尼罗河三角洲泻湖重金属污染特征及其环境意义

本研究以尼罗河三角洲泻湖（Manzala、Burullus、Edku）为典型区域，利用6根浅孔并选取Al、Cd、Cr、Fe、Mn、Pb、Cu、Zn等主要重金属元素，探讨了自然和人类活动（建坝）共同作用下河口泻湖湿地环境重金属时空分布及污染来源。研究结果表明，1964年阿斯旺建坝和海岸保护工程实施后，泻湖地区逐渐演变为稳定而封闭的沉积环境。钻孔上层（〈10～15cm）沉积物重金属富集现象反映了建坝后三角洲泻湖环境污染加重。重金属空间分布表现为平原东西部Manzala和Edku湖污染较重，而中部的Burullus湖污染较轻。相关性分析和富集系数（EF）变化进一步揭示Manzala湖特征污染元素为Pb、Cu、Zn和Cd，污染源主要来自开罗石油化工等产业废水；Burullus湖特征污染元素为Mn和Pb，应该与湖区附近农业废水的大量排放有关；Edku湖特征污染元素则为Mn、Pb和Zn，其重金属可能来自邻近的Abu—Qir湾带来的亚历山大工业废水。

埃及Faiyum盆地沉积物中粒度和磁化率对风沙活动的指示意义

埃及Faiyum盆地是尼罗河下游的泛滥平原,沉积物主要来自尼罗河和撒哈拉沙漠.本文通过对钻孔FYAM(孔深4.6m)沉积物的粒度、磁化率的分析,并结合石英形态、石膏和碳酸盐含量分析,旨在寻找Faiyum盆地沉积物中代表风沙活动的粒度、磁化率特征.研究结果显示,钻孔沉积物中共发现7种粒度频率曲线类型,主要为细粒组(6-20μm)和粗粒组(80-100μm)两个峰值组合而成的单峰或双峰曲线.除去人类活动影响的高磁化率层以及高碳酸盐含量导致的低磁化率层外,其余层位沉积物的磁化率随着曲线类型的不同呈现规律性变化,当80-100μm峰为主峰时,磁化率明显偏低,风成石英颗粒含量升高,代表着风沙活动强烈,当6-20μm的峰为主峰时,磁化率相对较高,风成石英颗粒含量减少,意味着风沙活动减弱,以尼罗河物质输入为主.

埃及Burullus潟湖沉积生源要素变化:百年来人类活动影响

Burullus是尼罗河河口高封闭性潟湖,其生源要素主要来源于尼罗河,是研究Aswan大坝建成以来流域变化如何影响河口湖泊环境的最佳区域。研究通过对Burullus潟湖B1岩芯的210Pb测年、粒度、以及TOC、TN、TP、BSi生源要素的测试分析,结合历史资料,试图揭示Aswan建坝前后河口湖泊营养盐的差异变化,以及这些变化对生态环境的影响。结果表明:1)沉积物中TOC、TN和TP含量自下而上总体增加,表明尽管Aswan大坝导致营养盐通量急剧减少,但由于下游人类排放N、P通量大大增加,导致下游湖泊N、P浓度并没减少;且沉积TN/TP均小于16,表明湖泊仍为P限制。2)但BSi和BSi/TOC自下而上总体呈减少趋势,表明Aswan大坝引起的水沙减少导致湖泊中硅藻的生物量及其总初级生产力占比都在减少,潟湖水体生态环境将趋于恶化。

尼罗河三角洲早-中全新世气候-环境变化对早期农业发展的影响

对尼罗河三角洲平原东北部一个古埃及文化遗址(Kom El-Khilgan)1.5 m长的沉积物剖面KH1开展14C测年、沉积物粒度和孢粉分析.根据岩性、粒度和测年等结果综合判定:剖面150~100 cm地层为早全新世河流相沉积;100~27 cm地层为早、中全新世(8000—4000 cal a BP)三角洲冲积平原沉积,其中涵盖了古埃及前王朝至古王国时期(6500—4131cal a BP)的人类活动信息;27~0 cm为现代表土层.孢粉分析结果反映了在距今8000~4000 a期间:1)研究区气候由湿润过渡为温和,最后趋于干旱;2)随着气候变干,尼罗河上游水文变化对三角洲环境影响减小,研究区由沼泽湿地逐渐过渡为干草甸环境,更多的土地可以被人类利用;3)常被用来指示农业活动的>35μm禾本科、陶器碎片和炭屑的出现并逐渐增加,表明该遗址附近的人类农业活动始于距今6500 a左右,并持续至距今4000 a前后.上述证据表明尼罗河三角洲全新世早—中期湿润向干旱过渡的气候驱动了人类农业活动的开展.本研究为进一步探讨尼罗河三角洲古文明对环境适应性研究提供了科学依据.

湖泊沉积物磁学特征指示的埃及Faiyum盆地全新世以来的环境演变

利用埃及北部Faiyum盆地获得的高取芯率沉积物岩芯,进行沉积物多种磁性参数的测量,结合有机碳、介形虫、粒度等分析,在AMS14C加速器测年的基础上,建立全新世以来湖泊沉积物磁性特征变化的时间序列.结果表明,粒度效应以及沉积后的各种次生作用对沉积物的磁性特征没有明显的影响,磁性变化主要反映了沉积物不同来源组成的相对变化.全新世前沉积物磁性较弱,主要含不完全反铁磁性矿物,与周边沙漠的物质相似,结合其粒度特征,沉积物来源应以近源物质为主.全新世早中期(约10 5.4 ka BP)沉积物磁性变化相对稳定,有机质含量也较高,指示了来自尼罗河较为稳定的物质供应;而大约5.4 ka BP尤其最近约4.2 ka BP以来,磁性的明显变化反映了流域降水减少情况下,来自青尼河物质贡献的相对增加;最近约2.0 ka BP以来沉积物的磁性变化,则更多地与盆地人类活动的强化有关.总体而言,Faiyum盆地全新世以来的环境演变主要受控于全新世以来尼罗河与盆地的水力学联系.即:全新世前盆地未与尼罗河连通时,沉积物主要来源于周边沙漠的风成物质;而受全新世早-中期来流域季风降水增加的影响,泛滥的尼罗河为盆地提供了相对稳定的物质供应,湖泊也处于高湖面;全新世晚期以来,随着流域干旱化的加剧,尼罗河与盆地的连通性开始减弱,来自高磁性的青尼罗河物质贡献开始相对增加.最近约2.0 ka BP以来,虽然仍有人工运河连接尼罗河与盆地,但沉积物磁性的显著变化更多地反映了盆地人类活动的不断强化.