烟台海岸典型生态敏感区表层沉积物重金属污染研究

论文摘要

海岸带是海陆交互作用的地带,是典型的海洋生态系统与陆地生态系统相连接、复合与交叉的地理单元,具有海陆过渡区域特有的敏感性与脆弱性,烟台海岸带是具有一定代表性的研究区域。近年来,随着烟台市工业的高速发展与城市化进程的加快,大量的城市生活污水和工业废水被排入近海,导致近岸海域受到一定程度的污染,并对海岸生态系统造成一定的破坏。调查研究烟台海岸典型生态敏感区沉积物中重金属的污染现状,探讨重金属的来源,并对其作出污染状况评价,对于烟台市海岸带的海洋环境保护和资源合理开发具有一定的价值和意义。本文采集了烟台海岸典型生态敏感区（河口区、排污口区、养殖区和参照区）的表层沉积物样品,采用微波消解和ICP-MS测定了样品中重金属Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb的含量,用Tessier连续提取法提取了重金属的各赋存形态的含量,并用冷扩散法测定了沉积物中AVS和SEM的含量。对烟台海岸典型生态敏感区表层重金属的含量分布、污染来源、形态分布和生物有效性进行了分析,并采用地累积指数法和潜在生态风险指数法对重金属污染状况作出评价。结果表明:烟台海岸典型生态敏感区表层沉积物中重金属含量高低顺序为Zn >Cr> Cu> Pb >Ni >Co>Cd。河口区和排污口区表层沉积物中Cd和Cu的含量较高之外,其它重金属含量均较低,并与其它研究区域和本次研究的参照区的表层沉积物中重金属的含量基本一致。各重金属元素之间存在显著相关性,初步判断重金属具有相似的来源。重金属形态分布表明,烟台海岸典型生态敏感区表层沉积物中Cd的可交换态所占比例相对较高,Cd的生物有效性最高,而在三个典型生态区域中又以养殖区最高。其它重金属均以残渣态为主,生物有效性不高。AVS/SEM值均大于1,表明烟台海岸各生态敏感区表层沉积物中重金属的生物有效性均较低。综合两种研究方法得出烟台海岸典型生态敏感区表层沉积物中除Cd具有一定的生物有效性之外,其它重金属元素的生物有效性均较低。通过对烟台海岸生态敏感区表层沉积物中重金属污染评价显示,重金属Cd在河口区和排污口区有轻度污染,其它重金属元素污染程度均较低,烟台海岸三个典型生态敏感区域的潜在生态风险均较低,基本不会对环境造成危害。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 科学背景及研究意义
• 1.2 沉积物中重金属的来源及危害
• 1.3 沉积物中重金属的研究现状
• 1.3.1 沉积物重金属污染研究现状
• 1.3.2 沉积物重金属形态研究现状
• 1.3.3 重金属污染评价研究现状
• 1.4 主要研究内容
• 第二章 材料与方法
• 2.1 研究区域与采样点布设
• 2.1.1 研究区概况
• 2.1.1.1 地理位置概况
• 2.1.1.2 水文气象
• 2.1.1.3 区域地貌
• 2.1.2 采样点的布设
• 2.2 样品采集与处理
• 2.2.1 样品采集
• 2.2.3 样品处理
• 2.3 实验仪器和试剂
• 2.3.1 实验仪器
• 2.3.2 实验试剂
• 2.4 实验方法
• 2.4.1 粒度分析
• 2.4.2 TC、IC、TOC 分析
• 2.4.3 TN、TS 分析
• 2.4.4 重金属含量分析
• 2.4.5 AVS 和SEM 测定
• 2.4.6 重金属形态分析
• 2.5 ICP-MS 在重金属分析测定中的应用
• 2.5.1 ICP-MS 工作原理
• 2.5.2 ICP-MS 在沉积物重金属分析中的应用
• 第三章 结果与讨论
• 3.1 烟台海岸典型生态敏感区表层沉积物理化性质
• 3.1.1 表层沉积物的粒度组成
• 3.1.2 表层沉积物有机碳、总氮和总硫分析
• 3.2 烟台海岸典型生态敏感区表层沉积物重金属含量分布特征
• 3.2.1 烟台海岸典型生态敏感区表层沉积物重金属含量分布
• 3.2.2 烟台海岸表层沉积物中重金属与其他研究区域的对比
• 3.2.3 污染源分析
• 3.2.3.1 重金属含量分布与理化性质相关性分析
• 3.2.2.2 污染源分析
• 3.3 烟台海岸典型生态敏感区表层沉积物重金属的生物有效性分析
• 3.3.1 烟台海岸典型生态敏感区表层沉积物重金属赋存形态
• 3.3.2 烟台海岸典型生态敏感区表层沉积物AVS 和SEM 含量分析
• 3.3.2.1 表层沉积物AVS 和SEM 含量分布
• 3.3.2.2 表层沉积物重金属生物有效性分析
• 第四章 烟台海岸典型生态敏感区表层沉积物重金属污染评价
• 4.1 基于中国海洋沉积物质量标准的污染评价
• 4.2 基于地累积指数法的污染评价
• 4.3 基于潜在生态风险指数法的风险评价
• 第五章 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的论文
• 致谢