2.2.2　梁子湖

梁子湖位于长江南岸（30°05′～30°18′N, 114°21′～114°39′E），由高塘湖、满江湖、前江大湖和中湖组成，与保安湖、三山湖和鸭儿湖紧邻（盛继超、刘建华、祁士华，2004）。梁子湖是湖北省第二大浅水型及草型淡水湖，湖泊面积为304.3 km2，最大水深可达6.2 m, 平均水深4.16 m, 蓄水量达到12.65×108 m3（刘建华等，2004）。梁子湖水质清澈见底，水属二类水体，受到人类活动的干扰相对偏小，是湖北省自然环境保护最好的湖泊之一（刘建华等，2004）。

（1）梁子湖沉积速率特征

梁子湖受到的人类活动影响相对偏小，因此湖泊沉积速率在自然条件下略微偏低。Boyle等（1999）曾对其沉积速率进行测定，梁子湖沉积物累积速率仅为0.13 g·cm-2·yr-1。由此也侧面说明湖泊水质较为清澈。顾延生等（2008b）采集了梁子湖沉积岩芯进行了210Pb分析，推算了该钻孔的沉积年代，分析结果表明，早期的（41～15 cm段）湖泊平均沉积速率小于2.5 mm/yr, 但自20世纪80年代以来（15～0 cm）梁子湖沉积速率呈较快的上升趋势，平均沉积速率大于4.0 mm/yr, 沉积物的平均沉积速率为3.5 mm/yr, 梁子湖地区湖泊沉积速率的上升与湖周边人口的快速增加、农业开垦带来的水土流失有着密切的关系。

（2）梁子湖沉积地球化学特征

元素地球化学特征

自19世纪60年代以来，随着湖北境内现代工业的发展，尤其是铁矿开采和钢铁厂的建立等，重金属的富集和迁移对梁子湖的湖泊环境产生了很大的影响。盛继超、刘建华、祁士华（2004）于2002年在梁子湖采集了一根全长70 cm的沉积岩芯，并按照1 cm间隔分样，对沉积物中Cu、Fe、Mn、Zn、Cd、Pb、Co、Ni等重金属元素的含量进行了分析，分析结果表明各元素含量整体上自沉积柱底部到表层呈上升趋势，局部有波动：40～35 cm深处，Zn、Cd、Pb等元素含量出现高峰值；35～25 cm处，各元素含量基本不变；20 cm处，Zn、Cd、Pb、Fe、Cu元素含量均明显增加，出现高峰值；10 cm至表层，Cu、Mn、Zn、Ni等元素含量明显增加（图2-9）。

董金秀、乔胜英、谢淑云（2010）则对梁子湖全湖41个点位0～20 cm深度的表层沉积物进行了重金属元素分析（图2-10），结果表明：梁子湖表层沉积物中的常量元素分布受介质物理化学条件影响比较明显；重金属元素的质量分数值大多数接近于武汉湖泊的背景值和欧美湖泊的背景值，受人类活动干扰相对偏低；空间上，元素的分布主要受沉积作用和湖东地区矿山地质背景等因素的控制，例如K2O、CaO、Na2O、MgO、Al2O3、Fe2O3、Li、Rb、Sr、Ba、Mn、Se、Ni、Sc等元素均在梁子湖东北部和东部富集，而Si元素在湖泊西南部富集，Zr和Hg元素在湖泊中部富集。

王丹等（2016）对梁子湖重金属进行了更为全面的研究，其在梁子湖全湖采集了6根沉积岩芯，并进行了Cd、Sn、As、Cu、V、Zn、Ni、Cr、Co、Tl、Pb 和 Mo等12种重金属元素的含量及空间分布的分析，同时还探究了其污染源并对梁子湖重金属污染的生态风险作出了评价。分析结果表明，梁子湖东部湖区重金属污染问题十分严重，其中Cd元素的平均含量已经达到0.80 mg·kg-1，是湖北省土壤背景值的4.66倍；Sn和As平均含量分别为6.35 mg·kg-1和35 mg·kg-1，已经超过湖北省土壤背景值近2倍; Cd和Zn在岩芯0～20 cm深度上显著富集，平均含量分别达到0.67 mg·kg-1和 116 mg·kg-1（表2-6）。污染源分析结果表明，Cd、Sn、As元素主要来自人为污染，重金属生态风险的评价指出，梁子湖目前已经整体处于中度污染水平，尤其是东部湖区污染风险程度最大，城市用水尤其是饮用水安全受到了威胁。

此外，熊汉锋、谭启玲、王运华（2008）采集了梁子湖3个沉积物柱芯，对其沉积物和孔隙水中氮磷元素进行分析，结果表明，梁子湖的入水口，水流带入环境中的营养盐增加，并且入水口附近沉积物中氮磷的含量较湖心和出水口高。沉积物和孔隙水中，含量从表层到底层呈下降趋势，而 含量则逐渐增加；沉积物中全氮和有机氮随深度增加而明显降低。沉积物中全磷及不同化学相磷含量随深度增加而降低，而孔隙水中全磷含量随深度递增。

除了上述对梁子湖近现代重金属污染的研究，Lee等（2008）还从长时间尺度上对梁子湖重金属元素Cu、Pb、Ni、Zn、Ca、Fe和Mg进行了分析，其从梁子湖钻取了一根长达268 cm的岩芯，并测得年代为距今7000年，重金属分析结果表明：Cu、Ni、Pb和Zn的浓度从公元前3000±328年开始增加，这标志着古中国青铜时代的开始；公元467±257到 215±221年，沉积物中重金属的含量急剧增加，指示当时金属投入巨大，铜和铅被广泛用于制作青铜制品，如器皿、工具和武器；从公元1880±35年到20世纪伊始，Cu、Pb、Ni等金属的浓度显著增加，反映了战时工业发展和武器制造时期金属的利用扩大。铅同位素分析表明，表层沉积物和次表层沉积物中206Pb/207Pb和208Pb/207Pb比深层沉积物中的低，指示了青铜时代和现代采矿活动对铅的额外输入。

同位素地球化学特征

金芳等（2007）于梁子湖采集了一根长达269 cm的沉积岩芯。1～6 cm段为褐蓝色松散的泥质黏土，其中1～2 cm处有黑色生物残渣；7～19 cm 段为棕褐蓝色松散的黏土，7、9、12、19 cm处有生物碎屑；20～137 cm段为褐蓝色松散的黏土；138～178 cm、200～234 cm段为褐蓝色团状黏土；179～199 cm段为褐蓝色团状黏土，含暗色生物碎屑；235～269 cm段为褐蓝色固结状黏土。作者从长时间尺度上分析了梁子湖8.35 ka BP以来沉积物中有机质δ13C的组成特征。结果表明，梁子湖剖面沉积物有机质碳同位素值总体介于-40.80‰～-28.86‰之间，平均值为-33.63‰。自沉积岩芯底部往上，有机碳同位素特征可分为三段：（1）265～144 cm段，有机碳同位素十分偏负，与正构烷烃的主峰C14、C16对比可知，在该段浮游生物对有机质的贡献最大，湖泊生产力达到最高；（2）144～137 cm段，δ13C值在-38.08‰～-32.86‰之间变化，平均值为-35.1‰，该阶段δ13C值急剧上升，偏幅达到6‰，该段沉积柱中的有机质主要由湖泊水生生物和陆生植物碎屑共同补给；（3）137～11 cm段，δ13C值在-33.26‰～-28.86‰之间变化，平均值为-30.7‰，且逐渐趋于偏正方向，随着湖面变浅，湖泊生产力下降，浮游生物贡献减小（图2-11）。

有机地球化学特征

近年来，梁子湖沉积物中不仅重金属污染程度在显著增加，湖泊营养盐也同样存在增加的趋势。梁子湖水产养殖业较为发达，由此造成的氮磷富集现象显著。高泽晋等（2016）采集了梁子湖全湖的9根沉积岩芯，并分析了沉积物中硝氮、亚硝氮、氨氮、总氮和总磷的空间分布特征。结果表明梁子湖表层沉积物（0～5 cm）中的总氮、总磷、氨氮、硝氮、亚硝氮的含量范围依次为598～1372 mg·kg-1、323～804 mg·kg-1、60.70～142.00 mg·kg-1、4.16～31.60 mg·kg-1和0.001～2.290 mg·kg-1。湖区表层沉积物总氮和总磷含量均已超出我国东部浅水湖泊沉积物的营养物参考阈值范围，梁子湖营养水平显著提高，生态系统安全受到威胁。空间上，梁子湖湖心区的营养盐含量较低，西部湖区营养盐含量则高于东南湖区。从纵向上看，各类营养盐含量自样柱底部向上呈现大体增加趋势。

长时间尺度上，对梁子湖沉积样柱的有机地球化学研究较少，仅有刘建华等（2004）曾对梁子湖的沉积物进行正构烷烃与17种多环芳烃等有机化学分析，其在梁子湖最大水深处采集了一根长度为3.45 m的岩芯，按照1 cm间隔分样，并对样柱进行了14C年代测定，着重讨论了岩芯91～345 cm段的沉积记录对环境演变的响应。研究结果表明，该段正构烷烃的总含量为305～5049 ng/g, 其中181～194 cm深度段对应中国春秋时期，该段时期正构烷烃与17种多环芳烃开始突然增加，指示陆源物质输入增加，并与人类活动增强的关系密切（图2-12）。

（3）梁子湖环境演化

顾延生等（2008a）在东梁子湖中心（30°14′30″N, 114°31′12″E）利用仿瑞典重力取样器采取了41 cm沉积物岩芯并按 1 cm间隔分样，指出沉积物色素和水生生物遗存组合带的变化指示了梁子湖营养演化的5个阶段：过去100多年梁子湖地区经历了生态环境良好的贫营养化期（1885—1902 AD），湖泊水生生物发育，色素水平及湖泊初级生产力水平低；轻度富营养化期（1902—1964 AD），水生生物繁盛，湖泊初级生产力水平低；中度富营养化期（1964—1988 AD），此阶段水生高等植物含量快速降低，各色素水平开始较快地上升，总体处于中度富营养化；富营养化期（1988—1998 AD），各色素水平均达最高含量水平，总体处于富营养化；中度富营养化期（1998—2003 AD），20世纪90年代以来，梁子湖湿地自然保护区进行了大力度的生态环境保护措施，加之1998年长江流域发生的特大洪水对湖水的稀释作用，该阶段沉积记录表明，禁止围垦对水体富营养化减轻具有贡献，但耐污染的介形类的出现和快速的金属沉积表明，近期梁子湖区生态环境危害因素依然存在，例如湖区工业的大发展造成的工业排污、排废等仍对湖泊生态产生不良影响。

长时间尺度上，金芳等（2007）利用有机碳同位素指标，与代表印度洋季风的四川红原泥炭δ13C序列及代表东亚季风的长白山哈尼泥炭δ13C序列进行了对比，探讨了早全新世以来不同阶段的气候特点及古东亚季风与印度洋季风对该区的影响。研究表明，梁子湖在其形成演化过程中存在两种典型的湖泊沉积环境。5.98 ka BP以前δ13C值偏负，气候温暖湿润，有机质以湖泊内源水生生物为主，δ13C值与湖泊生产力有关，早期东亚季风对该区的影响占较大优势；全新世大暖期中期（5.98—3.67 ka BP），气候持续暖湿，温度与降水达到顶峰，δ13C 值也达到序列中的最小阶段，其δ13C值偏负与浮游生物生产力的增加有很大的关系；3.67—3.29 ka BP是气候突变期，δ13C值变幅达6‰；3.29 ka BP以后δ13C值逐渐偏正，气候逐渐变冷干，沉积环境发生较大变化，有机质以陆源C3植物碎屑为主，此时期东亚季风开始加强，印度洋季风持续减弱，但该区受印度洋季风影响更强烈。