珠江磨刀门河口的沉积化学环境研究

论文摘要

本文以珠江磨刀门河口为典型研究区域,选择几种常量元素离子（K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、HCO3-、SO42-）和重金属元素（Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Hg、As、Ni）等为研究对象,首先分析了区域的动力环境和地形、沉积特征,进而较系统地研究了在自然和人类活动综合作用下的河口表层沉积物系统中,常量元素与重金属元素的含量、分布、影响因素、来源以及对其沉积环境质量进行潜在生态风险评价,以期为制定磨刀门河口资源合理开发利用和环境保护协调发展战略提供科学依据。在对大量第一手数据资料进行综合分析的基础上,本文主要得到以下几点结论:（1）磨刀门河口属于河-波型河口,径流动力强,波浪动力也较强;在一年中,最大波能期（冬季）与洪峰流量期（夏季）错开。磨刀门河口潮差小,潮流速度小,属弱潮河口;汛期,径流强劲,淡水基本上控制磨刀门内海区,下泄喷射流表现为惯性湍流扩散和摩擦湍流扩散的特点;枯期,径流动力锐减,冲淡水可上溯至大排沙,落潮时磨刀门口下泄的喷射水流表现为漂浮扩散的特点。（2）磨刀门原内海区经治理后成为“一主一支”两条人工河道;口门内总的地貌特征是“一槽一滩”,口外总的地貌形势是“二槽三滩”;磨刀门拦门沙持续向前发展。磨刀门河口表层沉积物的分布规律为:在纵向（从陆到海）上,由口内河床-拦门沙-外海,沉积物的粒度呈现出细-粗-细的特征,分选也随之呈差-好-差的分布;在横向（自西向东）,以交杯沙和拦门沙为中心,向东、西方向逐渐变细,但一般东部比西部粗。（3）磨刀门河口表层沉积物中,阳离子和阴离子的最大值一般都出现在外海（除K+和HCO3-）,呈现出由口内河床-拦门沙地区-外海逐渐增大的趋势,但具体情况是由口内河床-拦门沙内坡,其含量是增大的,由拦门沙内坡-外海,其含量先减小后增大;重金属在口门处及其两侧和拦门沙内坡的含量最高,大部分重金属（Cu、Pb、Zn、Cd、As、Ni）的含量由口门处-拦门沙地区是先减小再增大的。（4）对磨刀门河口的常量元素和重金属元素进行聚类分析,得到以下结论:磨刀门河口表层沉积物中的常量元素可以划分为4类: Mg2+、Cl-、Ca2+和SO42-为一组; HCO3-、K+、Na+各自为一组;磨刀门河口表层沉积物中的重金属元素可以划分为4类: Cu、Cd、Ni、Zn、As 5种重金属元素被归为一组, Pb、Cr和Hg各自为一组。（5）pH值与沉积物中常量元素和重金属元素含量的相关性不显著;氯度与磨刀门河口表层沉积物中重金属元素含量分布的关系也不显著,说明pH值和氯度不是影响该地区重金属元素分布的主要因素。（6）常量元素和重金属元素（除Pb）的含量与粘土的百分含量均呈正相关关系,粗粒级与这些元素的含量无显著的相关性或者呈弱负相关,揭示粘土矿物对常量元素和微量元素的吸附作用。但并不是所有元素都在粘土粒级的沉积物中含量才最大,有些元素的来源主要不是粘土矿物（流域内土壤及岩石的风化产物）,而是来源于工农业、生活污染或者是大气沉降。（7）由磨刀门河口表层沉积物中重金属含量差异及其分布规律可以判断出,磨刀门水道上游的水质（Ⅲ类水）比较好,是珠海和澳门良好的饮用水源,为了确保供水,磨刀门水道仅限在灯笼山断面以下直接受纳排水,因此其表层沉积物中几种重金属污染物主要来源于流域内土壤及岩石的风化产物及轻微的工农业污染、城镇污水、大气沉降和咸潮上溯。（8）对磨刀门河口表层沉积物进行生态风险评价的结果是:有中等污染的区域为拦门沙内坡和交杯沙附近以及口门的两侧,污染程度最重的元素是Cd和Hg,As、Cu、Cr、Pb、Zn、Ni的污染程度为较轻或无污染。但就整体水平来说,磨刀门河口沉积化学环境质量和潜在生态风险的各种评价指数的值大都较低,污染程度基本上属于轻微和无污染级别,超标站点很少。（9）对磨刀门河口进行沉积化学环境分区,将其分为优、良、中三个区,分别用A、B、C区表示,A区沉积物环境质量为优,其主要分布在磨刀门口内河床、拦门沙滩顶以及外海的大部分地区;B区沉积物环境质量良好,主要分布在口门东西两侧、拦门沙外坡东侧以及外海西侧;C区沉积物环境质量为中,主要分布在拦门沙附近。（10）磨刀门河口表层沉积物中重金属的含量处于我国较低水平。磨刀门河口表层沉积物的沉积化学环境优于其他城市化和工业化河口海岸地区,其污染水平在整体上还是低于这些地区的。但是情况不容乐观,磨刀门河口表层沉积物中重金属的含量在数量级上都和其他发达地区的河口海岸相当。因此,要保持磨刀门河口的沉积化学环境,使其可持续的发展,还需进一步的努力维护。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景和意义
• 1.1.1 磨刀门河口研究的重要性
• 1.1.2 磨刀门沉积化学过程的研究背景和意义
• 1.2 研究目标与方向
• 1.3 研究的总体思路和框架
• 1.3.1 研究方法与技术路线
• 1.3.2 资料收集
• 1.3.3 研究特色
• 1.4 国内外相关方向研究动态与进展
• 1.4.1 有关磨刀门的研究进展
• 1.4.2 河口沉积化学的研究进展
• 1.4.3 陆海相互作用（LOICZ）的研究进展
• 第二章 磨刀门河口的动力环境与水体结构
• 2.1 河流径流动力环境
• 2.2 海洋动力环境
• 2.2.1 潮汐与潮流
• 2.2.2 优势流与余流
• 2.2.3 波浪
• 2.3 磨刀门河口的动力结构与陆海相互作用
• 2.3.1 河口盐淡水混合与盐度分布
• 2.3.2 径流与潮汐相互作用特征
• 2.3.3 波浪与径流相互作用特征
• 第三章 磨刀门河口的地形与沉积
• 3.1 河口地貌特征与类型
• 3.1.1 河口地貌特征
• 3.1.2 磨刀门河口的地貌类型
• 3.2 表层沉积物类型与分布特征
• 3.2.1 泥沙来源与输运
• 3.2.2 沉积物类型与分布
• 3.2.3 沉积物分区
• 3.2.4 磨刀门河口表层沉积物的变化趋势
• 第四章 磨刀门河口表层沉积物的沉积化学环境现状
• 4.1 常量元素的含量特征和分布规律
• 4.1.1 常量元素的含量特征
• 4.1.2 常量元素纵横剖面含量变化特征
• 4.1.3 常量元素的平面分布特征
• 4.1.4 常量元素的分布规律
• 4.1.5 常量元素相关分析
• 4.1.6 常量元素聚类分析
• 4.2 重金属元素的含量特征、富集特征和分布规律
• 4.2.1 重金属元素的含量特征
• 4.2.2 重金属元素纵横剖面含量变化特征
• 4.2.3 重金属元素的平面分布特征
• 4.2.4 重金属元素的分布规律
• 4.2.5 重金属元素相关分析
• 4.2.6 重金属元素聚类分析
• 第五章 磨刀门河口重金属环境质量及其潜在生态风险评价
• 5.1 潜在生态风险指数评价方法
• 5.1.1 潜在生态风险指数值（RI ）的计算
• 5.1.2 各类参数的确定
• 5.1.3 沉积物重金属污染生态风险系数、污染程度及生态风险指数的划分
• 5.2 表层沉积物中重金属的污染程度及潜在生态危害评价
• 5.2.1 重金属污染程度
• 5.2.2 表层沉积物重金属的潜在生态风险评价
• 5.3 沉积物环境质量分区
• 第六章 河口沉积化学环境几个问题的讨论
• 6.1 常量元素、重金属元素含量和分布特征的影响因素
• 6.1.1 pH 值的影响
• 6.1.2 氯度与重金属元素含量及分布的关系
• 6.1.3 陆海相互作用（沉积动力环境）与沉积化学环境的关系
• 6.1.4 沉积物粒度的影响
• 6.2 磨刀门河口重金属的来源与输入
• 6.3 与其他河口地区沉积化学环境的比较
• 第七章 结论与展望
• 参考文献
• 附录
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 参与项目和会议
• 后记