渤海作为我国重要的半封闭内海,日益加剧的人类活动影响使其生态环境面临诸多挑战,污染问题日益凸显。渤海中沉积物很好的记录了过去自然环境变化和人类活动信息。然而,目前关于渤海地区沉积环境记录及其与人类活动关系的研究仍然非常缺乏。 本研究以渤海中部沉积柱(B13)作为研究对象,基于²¹⁰Pb定年技术准确建立了沉积柱的年代学框架。在此基础上,通过综合分析沉积柱芯粒度分布、重金属、石油烃和细菌群落组成等物理、化学、生物指标的变化历史,重建渤海中部过去百年来的沉积过程,并深入探讨沉积环境记录与人类活动之间的关系。主要研究结论如下: (1)B13沉积柱上层(0-10 cm)大概记录了1934-2022年的沉积历史,平均沉积速率为0.11 cm/a,近十年平均沉积速率约为0.21 cm/a,推测沉积柱大概记录了过去两百年左右的沉积历史。 (2)沉积柱中的沉积物粒度组成以粉砂为主(33%-58%),黏土与砂次之。以15 cm为界分为两阶段:第一阶段1855年之前,砂占较大比例,粘土、粉砂的含量较低,沉积物来源及沉积环境稳定;第二阶段1855年之后,受黄河改道影响,沉积环境突变,砂含量下降,粉砂和黏土占比稳定增加,反映了水动力和物源的变化。 (3)As、Pb和Sb是渤海沉积物中部富集程度最高的元素,构成轻度污染,其余重金属元素尚未构成污染。重金属沉积过程同样受到黄河改道的影响,1855年之后,重金属含量逐渐增加,尤其是1980年后受工农业生产等人类活动影响,沉积柱中重金属的含量快速增加。 (4)沉积柱中细菌群落主要由Proteobacteria、Firmicutes和Bacteroidetes组成,其中Proteobacteria在沉积柱中相对含量最高。沉积深度与大多数细菌相对含量相关性显著,是影响细菌组成垂向分布的主要因素,此外,粒度组成和营养元素含量对细菌群落的垂向分布也有较大的影响,而重金属对细菌群落组成和分布的影响并不显著,这可能与沉积柱中重金属污染相对较轻有关。 (5)总体来看,1855年黄河改道为沉积环境自然驱动转折点,在1855年之前沉积环境稳定,黄河改道后改变了沉积柱中粒度组成及重金属的沉积过程,1980年后工业排放加剧污染,导致沉积柱中重金属含量快速增加,并且2011年,研究区发生石油泄漏事件,沉积柱中石油烃含量急剧上升也清晰地记录到了此次突发性环境事件。研究结果为渤海环境演变提供了多指标集成分析数据,为海洋生态保护与污染治理提供了科学依据。