南黄海重金属的演变特征及控制因素

论文摘要

本文以南黄海1997～2006年10年表层海水和沉积物中重金属为主要研究对象,同时结合对生态环境信息的综合分析,系统探讨了海水和沉积物中重金属的生物地球化学特征、影响控制因素、演变趋势,并对海域生态风险进行了评估,获得了以下一系列新的结果和认识:1.系统获得了南黄海海水和沉积物中重金属的地球化学分布模式,揭示了影响和控制其生物地球化学特征的因素南黄海表层海水中重金属As、Cd、Cu、Hg、Pb、Zn的平均浓度分别为2.33、0.078、1.41、0.0036、0.37、6.21μg/L,低于其它中国近海海水,而高于水交换较好的深海;表层海水重金属的分布模式（除Pb外）表现为在离岸较远的南黄海中部地区其含量较低,而近岸海区则普遍含量较高,区域分布呈现“高Cd-Cu-Hg-Zn区”,“高Pb-Cu-Zn区”以及“高Pb区”三个地球化学分区。南黄海表层沉积物中重金属比邻近海域沉积物中的浓度低,南黄海重金属主要受沉积物粒度控制,即在细粒度高的南黄海中部区域重金属（除As外）的含量较高,粗粒度的近岸区则较低,区域分布呈现“高Cd-Cu-Pb-Zn区”,“高Hg低As-Cu-Zn区”以及“高As低Cd-Hg-Zn区”三个地球化学分区。人类活动已经显著影响了南黄海海水中重金属的含量水平,重金属分布是径流、大气沉降、pH、盐度和重金属自身性质等各种影响因子耦合的结果。沉积物重金属的富集因子Pb>As>Hg>Cd>Zn>Cr>Cu,其中Pb和As主要来自人为污染排放,污染状况相对较重,Cr和Cu几乎没有受到人为污染的影响。沉积物的粒度是控制表层沉积物重金属分布的最主要因素,次要的因素包括沉积物有机质的含量、沉积速率以及重金属存在形态等。2.首次获得了南黄海海水和沉积物中重金属的演变趋势近10年来南黄海表层海水中,Zn呈上升趋势,As、Cd、Cu、Pb基本稳定变化不大,而Hg则呈略下降趋势。Zn的线性上升趋势明显,在近岸水域和中央水域中其浓度和公元年的统计关系分别为y=0.9524x+0.0034（R=0.97）和y=0.8622x+0.0299（R=0.95）（其中y为Zn的浓度,x为年度,取1997～2004）。近10年沉积物中重金属年际变化较小,浓度变化在多年均值的±（10%～30%）之间变动。As、Cd、Cu、Hg、Pb、Zn的均值变化范围分别为7.17±1.70、0.108±0.024、17.61±1.65、0.024±0.008、18.44±4.26、70.53±5.73 mg/kg,除了Hg随公元年呈较好的线性增加（y=0.0033x-6.50,R=0.75）外,其它重金属未显现出有明显的演变趋势。近百年来,南黄海重金属的变化可分为3个阶段,20世纪60年代以前,20世纪60年代至90年代,及20世纪90年代至今。第一个阶段的60年可以看作是南黄海未明显受人类活动影响的一个时期,该段时期内明显的特征是重金属含量的变化受径流输入不均等多种因素影响,变化规律性不强;第二阶段是南黄海近岸工农业迅猛发展的阶段,由近岸传输到这一海域的重金属量增加,南黄海沉积物重金属浓度增加,沉积物质量有下降的趋势,这一阶段是人类活动影响南黄海最为明显的一个阶段;第三个阶段是20世纪90年代至今,南黄海沉积物重金属浓度呈降低趋势,与中韩两国减排及治污措施有关。近几年,南黄海沉积物的环境质量较20世纪末期有了较明显的改善。3.初步阐明了南黄海重金属的环境污染危害和潜在生态风险采用潜在生态危害指数法和地积累指数等方法对南黄海沉积环境进行分析,结果表明,中等重金属污染程度海区占研究海区面积的38.7%,中等生态风险的区域则占了研究海区面积77.8%,但均未发现沉积物中的重金属与生物量的分布有明显的关系,总体表明,南黄海沉积物中的重金的污染状况及生态风险较低,南黄海沉积物质量良好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 第一章 绪论
• 第一节 近海环境中重金属的研究进展
• 1 重金属的分布
• 2 海洋中重金属的来源
• 3 重金属的迁移转化
• 4 控制和影响重金属分布的因素
• 4.1 沉积物粒度
• 4.2 氧化还原条件
• 4.3 有机质含量
• 5 重金属的形态
• 6 重金属的危害
• 6.1 生物积累与生物毒害
• 6.2 对人体健康的影响
• 7 重金属的污染评价
• 第二节 本研究的目的和意义
• 1 研究背景
• 2 南黄海重金属研究现状
• 3 研究目的
• 第三节 南黄海的水文地质特征
• 1 地形地貌
• 2 水文环境
• 2.1 流系
• 2.2 水温
• 2.3 入海河流
• 第二章 南黄海重金属的地球化学特征
• 第一节 南黄海海水中重金属的分布特征及影响因素
• 1 取样与分析
• 1.1 样品采集
• 1.2 样品分析
• 1.3 数据处理方法
• 2 表层海水中重金属的地球化学分布特征
• 3 海水中重金属分布的控制因素
• 3.1 海水化学因子——pH、盐度
• 3.2 径流输入和沿岸排污
• 3.3 大气沉降
• 3.4 重金属之间的相互作用及有机质含量
• 4 南黄海海水重金属含量水平及其与其它海区的比较
• 第二节 南黄海沉积物中重金属的分布特征及影响因素
• 1 取样与分析
• 1.1 样品采集
• 1.2 样品分析
• 1.3 分析质量控制
• 2 表层沉积物中重金属的地球化学分布特征
• 2.1 平面分布特征
• 2.2 重金属的分区模式
• 3 沉积物中重金属分布的控制因素
• 3.1 沉积类型与沉积速率
• 3.2 重金属理化性质及重金属间的相互作用
• 3.3 有机质含量
• 4 南黄海沉积物中重金属含量水平及其与其它海区的比较
• 第三章 南黄海重金属的演变特征
• 第一节 10 年来南黄海重金属的年际变化趋势
• 1 南黄海调查站位区域划分
• 2 南黄海海水重金属年际变化特征
• 2.1 As含量的年际变化
• 2.2 Cd含量的年际变化
• 2.3 Cu含量的年际变化
• 2.4 Hg含量的年际变化
• 2.5 Pb含量的年际变化
• 2.6 Zn含量的年际变化
• 3 南黄海表层沉积物重金属年际变化特征
• 3.1 As含量的年际变化
• 3.2 Cd含量的年际变化
• 3.3 Cu含量的年际变化
• 3.4 Hg含量的年际变化
• 3.5 Pb含量的年际变化
• 3.6 Zn含量的年际变化
• 4 使用全海域均值讨论年际变化的的可行性论证
• 第二节 南黄海沉积物中重金属百年来的演变趋势
• 1 B3 站位概况
• 2 南黄海沉积物中重金属聚类分析结果
• 3 B3 站重金属的垂直分布
• 4 南黄海百年来重金属环境的演化及其影响因素
• 4.1 经济高速增长的副产物
• 4.2 流域大洪水的影响
• 4.3 黄河改道
• 第四章 南黄海重金属潜在生态环境风险评估
• 第一节 南黄海海域海水与沉积物重金属背景值计算
• 第二节 人类活动对重金属的影响
• 1 参考元素的选择与富集因子的计算
• 2 南黄海柱状沉积物富集因子
• 3 人类影响因子
• 第三节 南黄海重金属潜在生态风险评估
• 1 南黄海水体重金属污染状况及其生态危害评价
• 2 南黄海沉积物重金属污染状况及其生态风险评价
• 2.1 沉积物污染评价方法体系
• 2.2 南黄海表层沉积物重金属污染状况及其生态风险评价
• 2.3 南黄海柱状沉积物重金属污染评价
• 3 重金属污染程度对海区生物量的影响
• 3.1 南黄海重金属污染程度对海区生物量的影响
• 3.2 近年来黄海生物体中重金属的变化
• 第五章 结语
• 1 获得的主要结论
• 2 本论文的特色与创新之处
• 参考文献
• 已发表和待发表的论文
• 致谢