哥伦比亚加勒比海乌拉巴湾150年沉积记录揭示人类活动与自然过程对金属累积的影响机制

本研究通过分析哥伦比亚加勒比海乌拉巴湾3个沉积岩芯的210Pb同位素年代学、粒度分布及金属元素（Al、Fe、Zn等）含量，结合CF模型和地化指标（EF、Igeo），揭示盐楔入侵对沉积动力学和污染物迁移的关键调控作用，为河口环境管理提供本地化背景值评估范式。

　　

在加勒比海南部的乌拉巴湾，密集的人类活动与独特的海洋动力学过程正塑造着这片水域的生态命运。作为哥伦比亚重要的香蕉出口区和战略港口开发区，这里承受着农业径流、矿业排放和城市化带来的多重压力。然而，令人困惑的是，尽管阿特拉托河等河流每年输送超过1100万吨沉积物，海湾内的污染物积累却远低于全球同类河口系统。这种反常现象背后，隐藏着怎样的自然调控机制？又该如何区分人类活动与地质过程的贡献？

来自哥伦比亚安蒂奥基亚大学（Universidad de Antioquia）管理与环境建模研究组（GAIA）的Pedro Pablo Vallejo-Toro团队，联合西班牙巴塞罗那自治大学环境科技研究所（ICTA-UAB）的研究人员，通过分析3个沉积岩芯（C1、C2、C3）的150年记录，解开了这个谜题。他们采用²¹⁰Pb恒定通量（CF）模型建立年代框架，结合¹⁴C定年确定基底背景值，通过原子吸收光谱测定8种金属含量，并运用激光衍射粒度分析和有机碳氮测定技术，首次揭示了盐楔入侵对沉积物滞留的关键抑制作用。这项突破性成果发表在《Marine Chemistry》上，为热带河口污染评估建立了新范式。

关键方法学
研究团队采集3个不同环境特征的岩芯（C1海洋主导区、C2河口过渡区、C3哥伦比亚湾河流影响区），通过α能谱仪测定²¹⁰Po/²¹⁰Pb活度建立年代模型，γ能谱分析²²⁶Ra活度校正本底值。使用Horiba LA-950激光粒度仪分析沉积物组成，微波消解-原子吸收光谱（AAS）定量金属含量，分光光度法测定总有机碳（TOC）和总有机氮（TON）。通过富集因子（EF）、地累积指数（I_geo）和污染因子（CF）三重指标评估污染程度，并引入局部背景值（2583年前基底样品）进行校正。

沉积动力学新发现
在"沉积速率空间分布"部分，研究揭示海湾平均沉积速率仅0.10-0.22 cm/yr，远低于预期。盐楔造成的密度分层使粘土级颗粒长期悬浮，最终被带离海湾。这解释了为何尽管河流输入量巨大（阿特拉托河年输沙量1130万吨），但沉积仍以中细粉砂为主。

金属累积的时空密码
"金属垂直分布"数据显示，C1岩芯记录1898年阿特拉托河口改道事件，表现为Ca含量上升和Fe/Ca比下降；C3岩芯捕获1960年代香蕉种植扩张信号，金属峰值与森林砍伐导致的侵蚀加剧同步。特别值得注意的是，使用全球地壳参比值时EF显示Cr、Cu中度污染，但采用本地背景值后污染消失，凸显区域地质本底的特殊性。

环境指示意义
研究通过"地化指标对比"证实，传统评估方法可能高估热带河口污染风险。例如C2岩芯混合层（2007-2009年）中Ni浓度虽超过ERM（效应区间中值）阈值，但EF_reg仅1.7，实为"拉尼娜"事件增强河流输运所致。PCA分析进一步表明，Cr与细粉砂、TOC的强相关性（C1岩芯R²=0.93）指示其自然来源属性。

这项研究颠覆了人们对高沉积区污染物归趋的认知，证明盐楔效应可作为天然"污染物过滤器"。其创新性在于：首次建立乌拉巴湾150年高分辨率沉积记录；证实局部背景值对污染评估的决定性影响；揭示气候事件（如ENSO）通过改变水文动力学间接调控金属分布。对于正在建设安蒂奥基亚港的哥伦比亚而言，这些发现为平衡经济发展与生态保护提供了科学依据——既然自然过程已有效限制污染物积累，管理重点应转向控制源头排放而非末端治理。正如作者强调的："当评估河口健康时，我们必须倾听沉积物讲述的完整故事，而不仅仅是人类活动的章节。"