前工业时期的大气污染:它对于对酸性物质敏感的瑞典湖泊的pH值来说是至关重要的吗?

在瑞典,自20世纪中期以来,酸雨引起了大面积表层水的酸化。矿物燃料的燃烧和金属的生产中硫的排放是酸性物质积累的主要来源。在公众的意识中,酸性物质的积累是与工业时期有密切关系的,尤其是过去的50年。然而,在对湖水沉积物分析的基础上对湖水pH值的演变与大气污染的研究已经表明了从长远来看的重要性。在这里,使用沉积物的记录资料,我们提出了一个概念性的观点,即大规模的大气酸性积累,至少从中世纪开始就已经对环境产生影响。硫的来源是前工业时期的采矿业和金属工业,这些产业从硫化物矿砂中提取银、铅和其它金属。在瑞典南部这种早期过度的硫的积累并没有引起表层水的酸化;相反的,引起了水的碱化,即湖泊的pH值和生产力的增加。我们提出的作用机制是,过量的硫引起了流域土壤中快速的阳离子交换,改变了湖水中的铁—磷循环,在此循环过程中释放出磷,增加湖水的生产力。

瑞典4000年来(公元前2000年到公元2000年)的大气铅污染史

本文讨论瑞典大气铅污染史、以往大气铅沉积物的地理分布以及北方森林土壤中铅污染物的迁移转化。本文以瑞典的湖泊沉积物、泥炭和土壤剖面中^(206)Pb/^(207)Pb同位素比和铅含量分析为基础。最早的大气铅污染现象始于3500～4000年前。大约在公元元年希腊-罗马时期污染出现了一次小规模却十分明显的高峰。在大约公元1000年,一次较大的不可逆转的污染增长出现了;在大约公元1200年和1530年湖泊纹泥沉积物表现了污染高峰,这与欧洲的冶金高峰有着密不可分的关系。伴随着工业革命大气铅污染有所增长,但并不像人们想象的那样多,其增长也根本不是从所谓的"背景值"开始。第二次世界大战后,铅污染增长显著,大约在1970年达到顶峰,按照目前的趋势,污染程度将很快倒退到中世纪的水平。工业化以前的污染分布和当代的污染分布很相似,都是很明显的由南向北渐变,这是由于从欧洲大陆和英国群岛北上的大气作用的结果。在瑞典铅污染的累积负荷为2～3g/m^2,其中至少有50%是在公元1800年以前沉降的。在北部森林土壤中,大部分造成污染的铅都聚集在B层。现在粗腐殖质层中的铅含量比污染前的原始森林土壤中的含量高1000倍。

瑞典中部梅拉伦湖早期富营养化的沉积物证据及重金属污染

梅拉伦湖是瑞典中部100多万居民的供水源和娱乐区,有重大的环境影响。为了建立评估目前的营养水平和重金属污染水平的背景资料,分析了取自湖泊的沉积岩心。从硅藻推断的湖水磷浓度表明,20世纪前南比约克盆地(梅拉伦湖东部的一个盆地)中的营养物水平比以前假定的(约6μgTP/L)要高(10～20μgTP/L)。从3个盆地(南比约克盆地、伊斯塞尔盆地以及艾斯雪盆地)获得的稳定性同位素和铅浓度分析结果表明,19世纪以及早些时候由于汇水盆地广泛开展的金属生产和加工,特别是在贝里斯拉根地区,使得该湖泊受到污染。在20世纪关闭了采矿和金属工厂之后该湖泊的铅污染形势有了相当大的好转。过去的采矿业所造成的铅污染比20世纪末汽车尾气排放、矿石燃料燃烧以及现代生产所造成的污染要严重。

瑞典北部山区亚北极区湖泊的汞污染趋势

尽管有关汞污染的研究已有多年,然而涉及欧洲高纬度区域的数据非常有限,尤其是长期时间趋势的研究。高纬度汞负荷是遵循欧洲近期下降的汞排放趋势,还是因持续的全球排放负荷仍然很高,尚不清楚。本研究利用位于瑞典山区北极圈以北12个湖泊的沉积物,评价过去和近来尤其是近200年来的汞污染状况。在19世纪后期或20世纪初期沉积的沉积物中明显增大的汞负荷在1960～1990年间达到峰值。此峰值代表超过背景浓度1.4～4.2倍的富集状态。此富集状态与低纬度和北极其它区域沉积物的富集状态相当。自20世纪90年代以来,12个湖泊中的8个湖泊的汞浓度已下降,与欧洲的排放趋势相似。