湖泊沉积物是湖泊水体污染物的主要蓄积场所，真实地记载了湖泊所在地区气候、环境变迁的信息，是评价环境现状及演变趋势、识别问题区域的重要标志物。重金属元素是广泛存在且具有潜在危害的重要污染物之一，由于吸附、络合、沉降等作用而进入沉积物中得到富集，成为持久性污染物，积累到一定浓度时即可产生毒害作用，并且在空间和时间分布上明显地表现出规律性和相对稳定性。重金属在湖泊沉积物中的聚集主要与环境气候变化及周边地区人类活动有关，其含量可以判断该区域受污染的程度;通过研究沉积物重金属在柱状样不同层位的含量分布，可以了解所研究区域重金属污染的演变趋势、探索沿岸人类活动与自然环境相互作用的历史状况;把柱状样重金属含量与未污染区背景值进行比对，可反映出不同历史阶段人类活动对所研究区域重金属输送量的影响。因此，研究柱状沉积物中重金属含量的垂直分布，分析在人类干扰不断增强的背景下，湖泊生态环境与人类活动的相关性，从而为当代湖泊治理与生态修复提供重要的参考依据。　　 荆楚大地曾经是三国时期的古战场，人文历史悠久，人类活动频繁。1972年长江自然截弯取直形成的天鹅洲长江故道群湿地，是当前长江中下游地区自然条件保存最完好的一块湿地，该湿地洲滩纵横，自然资源丰富，土壤肥沃，植被茂盛，气候湿润温暖，动植物种类繁多，被誉“绿色宝库”、“自然博物馆”、“天然动物园”，是重要的国际生物多样性保护区。1998年洪水过后，由于在故道下口修筑了沙滩子拦江大堤，对故道的水体交换带来较大影响，导致该区域环境污染风险加大，有可能对当地人民的生产、生活及身体健康产生危害。因此，对该区域沉积物中重金属含量进行分析，研究该区域重金属沉积的历程及变化趋势，对当代湖泊自然生态环境的保护与合理开发旅游资源具有重要的现实意义。　　 本文建立了准确测定湖泊沉积物中重金属含量的分析方法以及对Hg、Cd赋存形态提取和测定的方法进行了研究;并结合天鹅洲沉积物年代数据，对研究区域沉积物中重金属含量进行综合分析，探索天鹅洲的环境、气候变化及人类活动对重金属污染的相关性;采用不同的环境风险评价方法对沉积物中重金属的生态危害程度等级进行评价，主要工作内容及结论如下:　　 1.在查阅大量文献的基础上，较全面地综述了近年来国内外关于湖泊沉积记录的研究进展，以沉积物粒度、磁性、重金属、总磷(TP)、总氮(TN)等理化指标的变动以及有壳变形虫、介形虫、色素、孢粉、水生高等植物等遗存的分布与变化揭示湖泊生态环境问题产生的历史与原因成为国内外研究中最为活跃的领域之一。　　 2.针对研究区域的实际样品建立了测定天鹅洲沉积物中重金属元素总量及镉和汞的形态分析方法。对氢化物发生-原子荧光光谱法测定砷和汞的灯电流、负高压、载气流量及载流盐酸、还原剂硼氢化钠、硫脲-抗坏血酸的浓度及用量等仪器条件和化学条件进行了优化。结果表明，HG-AFS测沉积物中的砷和汞分别在0.5-2000μg/L、0.1-150μg/L范围内有良好的线性关系;检出限分别为0.06μg/L和0.035μg/L;精密度(RSD)为2.14％和6.96％;采用Tessier修正七步连续提取法，优化了Hg、Cd水溶态、离子交换态、碳酸盐结合态、弱有机态、铁锰氧化物结合态、强有机态和残渣态的提取方法。并应用所建立的方法结合具有检出限低、灵敏度高、线性范围宽、多元素同时测定等优点的ICP-AES和ICP-MS测定了两个钻孔62个不同层位沉积物样品，获得了相关的重金属及不同形态Hg、Cd的含量数据。　　 3.结合天鹅洲沉积物层位年代数据，对重金属及不同形态Hg、Cd的含量数据进行了归纳分析，对该区域重金属沉积记录进行了研究，获得了以下主要结论:　　 (1)根据沉积物中重金属的垂直分布情况，可将故道环境变化大致分为以下4个阶段:　　 第一阶段:39～32cm岩心段，时间跨度约为1951～1962年，重金属含量呈上升趋势，短时间内有所波动，除Cr、Ni、Fe平均含量稍高于整个沉积柱的平均值外，其他元素均低于整体平均值。由于这个时期，天鹅洲湖泊与长江相通，以此推断沉积物中的重金属含量与长江水源的外源贡献有关。　　 第二阶段:32～18cm岩心段，时间约为1962～1980年，此阶段重金属含量值波动较大，可能由于其间该地区有3次特大暴雨，雨水冲刷土壤、地面垃圾等大量陆源侵蚀物质以及沉降大气中的颗粒物使重金属进入水体沉积后所致。　　 第三阶段:18～8cm岩芯段，时间跨度约为1980～1994年，重金属含量波动上升。这期间为河道截弯取直天鹅洲形成初期，故道水位较低，接受较多的外源引入，且气候变暖，周围人口快速增加和垦荒种植农业的发展，导致重金属含量上升。　　 第四阶段:8～0cm岩心段，时间约为1994～2005年，此阶段重金属含量处于下降趋势。这可能是由于1998年在下口修筑了沙滩子拦江大堤，故道环境由开敞式过渡到封闭式，水位升高，水体较稳定，外源重金属进入量越来越少;再加上由于自然保护区的建立，人类环保意识增强，污水排放明显减少，以及政府对磷肥厂、化工厂等排放有害有毒污水的企业的管理改造，减轻了企业对水体的污染。　　 (2)对天鹅洲湖泊沉积物两个钻孔样品进行赋存形态归纳分析可知，Cd和Hg均主要以难释放的铁锰氧化物结合态、残渣态等形式存在;尤其是汞，绝大部分都以残渣态存在，生物有效性不大，对天鹅洲水体及生物危害较小。　　 4.应用地质累积指数法、生物效应数据库法以及潜在生态危害指数法对沉积物重金属污染评价方法进行生态风险评价，Hg、As、Cd危害程度相对较高。地质累积指数法和潜在生态危害指数法综合考虑了人为污染因素、环境地球化学背景值、还特别考虑到由于自然成岩作用可能会引起背景值变动的因素、重金属的毒性、在沉积物中的普遍的迁移转化规律和评价区域对重金属污染的敏感性，反映沉积物中重金属对生态环境的影响潜力。两种评价分析方法有较好的一致性，结合使用增加了重金属污染评价的可靠性，有效地了反映区域沉积物的重金属潜在生态风险。而根据生物效应数据库法也反映出天鹅洲湖泊沉积物中各重金属对生物的负面影响情况。应用这三种评价方法，明确天鹅洲沉积物重金属的潜在危害，为今后的天鹅洲湖泊环境污染防治与治理以及沉积物的处置方式提供了参考依据。　　 5.通过对问题的分析，提出了环境保护措施与相关策略:必须减少外源污染物的输入;加强生态修复;通过湖内外人工调控手段，恢复水生植被，利用生物方法对底泥的污染进行治理;提高人们的环保意识，促进入与自然的和谐发展。