珠江口外内陆架表层沉积物重金属元素形态特征、控制因素及生态风险分析

2011年对珠江口外内陆架海域22个点位表层沉积物中主要的重金属Cr、Ni、Cu、Pb、Zn、Cd和As含量、形态特征、来源控制因素以及潜在生态风险进行了研究。采用了BCR提取法分析各种重金属赋存形态,并依据各种重金属的形态特征与沉积物基质属性进行了相关因子分析,了解其分布的控制因素。结果表明:珠江口外内陆架沉积物重金属分布特征为由陆向海的方向,随着水深增大而逐渐降低。重金属赋存形态中Cr、Ni、Cu、As主要以残渣态存在,Pb主要以可还原态存在,Cd主要以酸提取态存在,Zn主要存在于残渣态与可还原态。各重金属非残渣态比重Cd最高,Cr最低,表明Cd的迁移性最强。各元素非残渣态在平面上的分布与总量分布模式相关性较好,因此,珠江口外内陆架海域通过总量来确定区域重金属污染情况在一定程度上是可靠的。重金属元素与黏土含量、可还原态Fe、Mn含量普遍具有较好的相关性。珠江口外内陆架的重金属来源比较复杂,主要来源于附近大陆的物质输入。运用酸提取态百分含量风险评估法对重金属潜在生态风险进行评价,发现研究区各元素综合风险评价除Cd为高风险外,Cr元素综合风险评价为无风险;其余为中一低风险等级。     

长江口及其邻近海域表层沉积物中部分金属元素赋存形态研究

2014年6月在长江口及其邻近海域采集了表层沉积物样品,用连续提取法对Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Mn和Fe金属元素的赋存形态进行分离,即分作可交换态(EXC)、碳酸盐结合态(CARB)、铁锰氧化物结合态(ERO)、有机结合态(OSM)和残渣态(RES)并测定了含量。结果表明,长江口及其邻近海域表层沉积物中的Cr主要赋存在OSM态中,Mn主要赋存在CARB态中,Ni在OSM态和ERO态含量相当,Co、Cu、Zn、Al和Fe元素主要赋存在ERO态中。长江口及其邻近海域D断面表层沉积物中Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Mn和Fe元素的非残渣态含量随着离岸距离的增加而逐渐降低。ERO态金属元素随着沉积物中铁锰水合氧化物的含量的升高而增加,且ERO-Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Al与铁锰水合氧化物含量之间有较好的相关性,说明这些金属元素受到铁锰水合氧化物的影响。各金属元素非残渣态总量与ERO-Fe含量之间相关性也较好,说明各元素非残渣态受控于其各自主要的赋存形态。     

东菲律宾海表层沉积物中元素的赋存状态

为了解东菲律宾海不同类型表层沉积物中元素的赋存状态,采用化学提取方法对有无新型铁锰结壳发育站位表层沉积物样品进行了分级提取及测试,不同类型表层沉积物中成矿和稀土元素的赋存状态总体一致,表明研究区表层沉积物形成于相似的地质和海洋环境中。成矿元素中Fe绝大部分赋存在残渣态中,Mn、Cu、Co和Ni则主要赋存在铁锰氧化物结合态中,稀土元素也主要赋存在这两个相态中,碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和有机结合态对重稀土元素优先吸附或具络合作用,引起重稀土元素的相对富集和铈的负异常,残渣态优先吸附轻稀土元素,导致轻稀土元素的富集和铈的正异常,火山物质则使表层沉积物残渣态表现出铕的正异常特征。同时,不同表层沉积物样品间也存在一定的差异,这与其局部形成条件——铁锰结壳发育与否有关。     

厦门西海域沉积物中重金属的赋存状态及潜在迁移性

以厦门西海域沉积物为研究对象,利用改良BCR连续提取法分析了沉积物样品中Zn、Mn、Cr、Cu、Cd和Pb的赋存状态,并通过潜在迁移指数（PMI）探讨了沉积物中重金属的潜在迁移风险.结果表明：6种重金属总量在厦门西海域沉积物中由大到小的顺序为：Mn〉Zn〉Cr〉Pb〉Cu〉Cd,其中Mn和Zn的含量达到了1 471 mg/kg和231 mg/kg.与沉积物质量标准对比,沉积物样品中Zn、Cr、Cu和Pb的含量较高.改良BCR连续提取表明6种金属中Zn、Cr和Cu主要以残渣态存在,Mn和Cd主要以酸溶态存在,Pb则以可还原态为主.厦门西海域沉积物中6种重金属的潜在迁移指数大到小的顺序为：Mn〉Cd〉Zn〉Cu〉Pb〉Cr,其中Mn和Cd的潜在迁移危险最大.     

海水养殖池沉积物中重金属形态和生物酶活性的关系研究

以连云港市对虾养殖池表层沉积物为研究对象,采用Tessier连续萃取法,研究了表层沉积物中重金属(Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、As、Mn)的赋存形态和酶(脲酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶、转化酶)活性的相关性。结果表明,重金属Cu和Zn以有机-硫化物结合态为主要的赋存形态,Pb以铁锰氧化物态为主要的赋存形态,Cd以可交换态(平均33.47%)和碳酸盐结合态(平均31.16%)为主要存在形态,Cr和As主要以残渣态存在,Mn的铁锰氧化物态比例最高。脲酶的活性范围为0.45—8.96mg/(g·24h),碱性磷酸酶活性范围为2.45—6.69mg/(g·24h),过氧化氢酶活性范围为0.14—2.36m L/(g·min),转化酶活性范围为0.45—10.45mg/(g·24h)。脲酶活性与Cd、As的可交换态、Cd的碳酸盐结合态、Cu、As的铁锰氧化物态、Zn、Pb、Cd、Mn的有机硫化物态之间显著相关;碱性磷酸酶活性与Zn、Cd的铁锰氧化物态显著相关;过氧化氢酶活性与Cd的可交换态、碳酸盐结合态及残渣态、Cu、Cd、As的铁锰氧化物态、Zn、Pb、Cd、Mn的有机硫结合态之间显著相关;转化酶活性与Cu、Cd、As的可交换态、Cd的碳酸盐结合态、Cu、Cd、As的铁锰氧化物态、Zn、Pb、Cd、Mn的有机硫化物态、Cd、As的残渣态之间显著相关。酶活性可以用来指示海水养殖池沉积物中重金属的形态转化过程。     

连云港临洪河口水体中重金属的化学形态与分布特征研究

对连云港海域临洪河口水体中重金属元素Cu,Zn,Pb,Cd的主要存在形态及悬浮颗粒态重金属元素的赋存形态进行了分析。结果表明:悬浮态重金属Cu,Zn,Pb,Cd的含量在调查海域内空间分布基本均衡,Zn、Cu、Cd主要以溶解态形式存在,而Pb则主要以颗粒态形式存在。对悬浮态重金属元素的赋存形态分析表明,Cu主要富集在有机-硫化物态、Zn主要富集在残渣态、Pb主要富集在铁锰氧化物态和碳酸盐结合态、Cd主要富集在可交换态和碳酸盐结合态。     

昌黎黄金海岸保护区表层海域沉积物中重金属的赋存形态特征及生态风险评价

为了解昌黎黄金海岸保护区表层海域沉积物中重金属的污染状况,采用欧共体标准物质局(Community Bureau of Reference,简称BCR)提出的三级4步提取法分析了沉积物中Cr、Pb、Cu、Zn、Ni的形态特征,并利用次生相原生相分布比值法(Ratio of secondary phrase and primary phrase)和潜在生态风险指数法(Potential ecological hazard index method)对沉积物重金属进行生态风险评价。结果表明,研究区5种重金属含量超过中国浅海沉积物环境背景值;5种金属均以残渣态为主,次生相中,Cu和Ni以可氧化态为主,Cr、Pb、Zn以可还原态为主。次生相原生相分布比值法表明:元素Pb和Ni为保护区表层沉积物中主要的污染元素,Cu、Cr和Zn则较为轻微。潜在生态风险指数法表明:5种金属元素潜在风险指数按顺序依次为Ni>Pb>Cu>Cr>Zn,在各点位均属于低风险级,环境危害较小。     

蛤蜊岛附近海域重金属的分布特征及污染评价

分析了辽宁省蛤蜊岛附近海域海水和表层沉积物中的Fe、Mn、Cu、Pb、Zn和Cr分布特征,利用相关性分析和主成分分析探讨了重金属的来源,采用地累积指数和富集因子法评价了其污染现状。结果表明,海水中重金属的含量均满足第二类水质标准;沉积物中Cu、Pb和Zn的含量符合海洋沉积物质量标准的一类沉积物标准,Cr的含量介于一类和二类标准之间。与中国海域重金属的背景值相比,蛤蜊岛附近表层沉积物中除了Cu的平均含量大小相似外,其他重金属的平均含量均较高。重金属总量在蛤蜊岛连接陆地的大坝附近富集明显,尤其是Mn,达到远海采样点的3倍多。相关性分析和主成分分析的结果表明重金属的来源可能是受人为影响较小的陆源碎屑。评价结果显示,Fe、Mn、Cu和Zn基本处于无污染(富集)的状态,Pb处于无污染至中等污染(富集)的状态。     

珠江口伶仃洋沉积物中重金属元素分布、赋存形态及来源分析

2011年对珠江口伶仃洋31个点位表层沉积物中主要的重金属Cr、Ni、Cu、Pb、Zn、Cd和As含量、分布特征及来源因素进行了研究。采用了BCR提取法分析各种重金属赋存形态,并依据各种重金属的形态特征进行了因子分析,了解其分布的控制因素。结果表明:伶仃洋沉积物重金属分布特征为从西北向东南逐渐减小,各元素在伶仃洋西线沿岸的浓度普遍高于东线沿岸区域,研究区西滩北段区域成为重金属高值区。伶仃洋Cr、As、Ni主要以残渣态存在,Pb主要以可还原态存在,Cd主要以酸提取态存在,而Cu、Zn在各形态中比较分散。各重金属非残渣态比重Cd为最高,As为最低,各元素非残渣态在平面上的分布与总量分布模式基本一致,所以,伶仃洋海域通过总量来确定区域重金属污染情况在一定程度上是可靠的。因子分析结果表明,伶仃洋重金属主要为人为污染物的排放(包括工业废水、生活污水等),其次为流域自然风化产物的输入。     

渤海中部表层沉积物中重金属赋存相态及来源

近年来由于环渤海经济圈的快速发展,渤海接受了来自周边河流、沿岸排污及海上油气开采所产生的大量的重金属等污染物质,使得渤海的生态环境系统面临前所未有的压力。本文采用电感耦合等离子质谱仪（ICP-MS）对采自渤海中部的25个表层沉积物样品中的Cu、Co、Ni、Zn、Pb、Cr、Cd等重金属元素的含量和赋存相态进行了分析,探讨了重金属分布规律、污染状况及来源。研究结果表明,Cu、Co、Ni、Zn、Cr在渤海湾的近岸区域和渤海中部泥质区有较高的含量,而Pb和Cd则在整个研究区的含量都较高;表层沉积物中Cu、Co、Ni、Zn、Cr主要以残渣态形式存在,而Pb和Cd则具有较高的非残渣态含量;生态风险评价结果表明该区表层沉积物未受到Co、Ni、Cr的污染,Cu、Zn、Pb和Cd则为未污染-中等程度污染。重金属元素Co、Ni、Cr以自然来源为主,在沉积物中的分布主要受沉积物物质组成的影响,而Cu、Zn、Pb,尤其是Cd,则受到了人类活动的显著影响。黄河沉积物是研究区表层沉积物中重金属的主要来源,影响范围涵盖了本区大部分区域,但在研究区的北端受到滦河来源物质的影响,渤海湾和研究区中部则受到海河物质和大气沉降来源重金属的一定影响。     

上海滨岸潮滩根际重金属含量季节变化及形态分布

用Zeeman－5000型原子吸收分光光度计火焰法测定了上海滨岸潮滩沉积物中Cu、Pb、Fe、Mn、Zn、Cr的总量及其5种地球化学形态含量，发现根际沉积物中的重金属含量一般低于表层沉积物，但在重金属含量水平上，均为Fe＞＞Mn＞Zn＞Cu，Pb，Cr；单因子方差分析表明重金属在根限沉积物中存在显著的季节变化（p＜0.05＝，Cu、Pb、Fe、Mn、Zn、Cr在高潮滩芦苇根限沉积物中的含量均在夏、秋季出现最低值或次低值，在中潮滩海三棱Biao草根际沉积物中的季节含量随采样地点不同而变化，但与同一地点表层沉积物中的含量相关性很好，除Cr（r＝0．18）外，相关系数（r）分别达到0．77、0．74、0．65、0．84、0．77；Cu、Fe、Zn、Cr在沉积物中均以残渣态含量为主，Pb、Mn的碳酸盐结合态含量较高，秋季各重金属元素的碳酸盐结合态与铁锰氧化物结合态之间发生形态上的迁移与转化。     

南大西洋热液沉积物的不同相态提取方法与元素赋存状态

本文对采自南大西洋受不同程度热液活动影响的表层沉积物样品进行了元素和矿物组成分析,并对热液沉积物的碳酸盐相、Fe-Mn氧化物相和残渣态进行了一系列顺序提取实验。选用不同浓度的盐酸羟胺(HH)和醋酸(HAc)混合溶液对样品的Fe-Mn氧化物相进行提取,通过分析不同实验条件下Fe-Mn氧化物相Ti/Nd、Ti/Pb比值和Fe-Mn氧化物相、残渣态的稀土元素(REE)标准化配分模式及Ce和Eu异常值,确定了不同类型热液沉积物样品Fe-Mn氧化物相提取的理想试剂条件均为0.5 mol/L HH和25% HAc混合溶液。研究结果表明,受热液活动影响程度越高,沉积物中Fe、Cu、Zn等元素含量越高,Ca、Sr、Ba含量呈相反趋势,Mn、Pb和REE未受到热液活动明显影响;随着受热液活动影响增强,Ca、Sr、Nd在Fe-Mn氧化物相中所占比例增加,在残渣态中降低,Mn、Co、Ni和Zn呈相反趋势,Cu在碳酸盐相所占比例增加,在残渣态中降低,Pb赋存状态不受热液活动影响,主要赋存于Fe-Mn氧化物相;REE主要赋存于残渣态,沉积物受热液活动影响越明显,残留相对REE富集能力越强,残渣态REE球粒陨石标准化配分模式表现为LREE相对富集越来越不明显的特征。本文研究为进一步了解南大西洋热液沉积物特征和热液活动对沉积物元素赋存状态影响提供了方法和地球化学数据支持。     

辽东湾表层沉积物的重金属污染特征与质量评价

本文研究了辽东湾表层沉积物中重金属的分布及污染特征，评价其生态风险及环境质量。对辽东湾表层沉积物8种重金属（As、Cu、Cd、Cr、Hg、Ni、Pb、Zn）的空间分布进行了研究，采用Hankanson法和I_geo（地累积指数）分析了该海域重金属潜在生态风险，并评价了该海域的环境质量。在辽东湾葫芦岛附近海域、西南部六股河口东南部海域以及西部近岸海域表层沉积物中As、Cu、Cd、Cr、Hg、Ni、Pb和Zn含量偏高。地累积指数法及生态风险指数法对重金属污染程度评价结果一致，辽东湾生态环境具有潜在危害的重金属主要是Cd、Hg和As，8种重金属潜在生态风险系数由高到低依次为Cd、Hg、Cu、Pb、As、Zn、Ni和Cr，各站位重金属综合潜在生态风险指数均大于150，生态风险总体上处于中等生态风险等级。Cd和Hg是该海域沉积物重金属中主要污染物，局部区域达到中、中-强污染程度。环境质量评价表明，辽东湾表层沉积物重金属引发有害生物效应的可能性不大，但Cd和Hg显著富集，应予以重视。     

浙江三门湾表层沉积物重金属含量分布、赋存形态及生态风险评价

以三门湾表层沉积物为研究对象,对5种重金属(Zn、Cr、Cd、Cu、Pb)的含量分布、赋存形态进行分析,并运用潜在生态危害指数法、Risk Assessment Code(RAC)法、次生相与原生相比值法对重金属生态风险进行了评价。结果表明:三门湾表层沉积物重金属的含量分布整体表现为湾内高于湾外海域,人类活动是主要影响因素。运用BCR法对沉积物中重金属进行分级提取,结果显示 Zn、Cd、Cr、Cu均以残渣态为主要赋存形态(Zn:79.20%~84.25%、Cr:93.24%~96.16%、Cd:34.71%~57.58%、Cu:66.06%~79.51%),而Pb以可还原态为主(56.58%~76.44%)。评价结果中,潜在生态危害指数法和次生相与原生相比值法均显示湾内的重金属污染比湾外严重,而RAC法指出Pb污染为湾外高于湾内海域;潜在生态危害指数法和RAC均指出Cd是主要污染元素;在次生相与原生相比值法中Pb则是主要危害元素,Cd次之。     

胶州湾沉积物重金属形态不同浸取方法的比较与污染讯息指示作用初探

海洋沉积物中重金属的活性形态对于指示沉积物污染状况具有重要作用;为探寻简洁且能够有效提取重金属活性形态的浸提方法;实验研究了0.1 mol/L和1 mol/L盐酸的单级提取和欧共体标准局（European Community Bureau of Reference）提出的BCR分级提取法对胶州湾表层沉积物中重金属（Cr、Cu、Ni、Pb、Zn）和Al、Fe、Mn的浸取效果。结果显示;3种提取方法提取的金属含量呈显著正相关关系;两种浓度的稀盐酸对BCR方法中的酸可提取态和可还原态金属均具有较好浸提效果;但对可氧化态金属浸提能力相对较弱。不同提取方法的人为信号指数（ASI）计算结果表明;BCR浸取法提取结果的金属ASI值最大;表明其对沉积物中金属活性形态提取效率较高;1 mol/L HCl提取结果的金属ASI值最低;可能是较高浓度强酸使沉积物较大颗粒内层中“惰性”金属被浸取出来;“增加”了金属活性组分的污染讯息信号;对沉积物中Cu、Pb和Zn而言;0.1 mol/L HCl提取结果的ASI值与BCR方法接近。经过Al归一化后;0.1 mol/L HCl浸提的重金属含量的空间分布与胶州湾的实际污染状况相吻合;表明0.1 mol/L的HCl在一定程度上能够代替复杂的BCR浸取法;此方法可简化重金属活性形态的提取步骤;适合大范围沉积物重金属污染评价。     

基于Landsat-8 OLI影像的南沙群岛岛礁遥感调查研究

海洋沉积物中重金属的活性形态对于指示沉积物污染状况具有重要作用;为探寻简洁且能够有效提取重金属活性形态的浸提方法;实验研究了0.1 mol/L和1 mol/L盐酸的单级提取和欧共体标准局（European Community Bureau of Reference）提出的BCR分级提取法对胶州湾表层沉积物中重金属（Cr、Cu、Ni、Pb、Zn）和Al、Fe、Mn的浸取效果。结果显示;3种提取方法提取的金属含量呈显著正相关关系;两种浓度的稀盐酸对BCR方法中的酸可提取态和可还原态金属均具有较好浸提效果;但对可氧化态金属浸提能力相对较弱。不同提取方法的人为信号指数（ASI）计算结果表明;BCR浸取法提取结果的金属ASI值最大;表明其对沉积物中金属活性形态提取效率较高;1 mol/L HCl提取结果的金属ASI值最低;可能是较高浓度强酸使沉积物较大颗粒内层中“惰性”金属被浸取出来;“增加”了金属活性组分的污染讯息信号;对沉积物中Cu、Pb和Zn而言;0.1 mol/L HCl提取结果的ASI值与BCR方法接近。经过Al归一化后;0.1 mol/L HCl浸提的重金属含量的空间分布与胶州湾的实际污染状况相吻合;表明0.1 mol/L的HCl在一定程度上能够代替复杂的BCR浸取法;此方法可简化重金属活性形态的提取步骤;适合大范围沉积物重金属污染评价。     

辽东湾西部海域表层沉积物重金属的含量分布与污染评价

对2009年春、秋两季辽东湾西部海域共25个采样站位4种重金属含量的分布特征进行了研究,并利用潜在生态风险指数法和地质累积指数法对其污染状况进行了评价.结果表明:该海域表层沉积物中Cu、Pb、Zn和Cd平均含量范围分别为8.0~32.1、4.3~56.9、20.0~102.6、0.12~0.34 mg/kg;Cu、Pb、Zn和Cd含量平均值均高于渤海重金属背景值.在该海域表层沉积物重金属单元素平均含量的潜在生态风险指数中,Cd的风险等级已经达到"中等",Cu、Pb和Zn的潜在生态风险等级"较低";各重金属元素综合潜在生态风险等级属于"中等",近岸及河口等海域的生态风险等级相对较高.重金属地质累积指数评价结果显示,Cu和Zn属于0级污染,Pb和Cd属于"轻度"污染.因此,作者建议应控制该海域近岸养殖区密度和减少养殖污染.表层沉积物中重金属和TOC含量相关性分析表明:该海域表层沉积物中重金属Cu、Pb和Zn具有一定的同源性,TOC含量对重金属分布具有一定的影响.     

湖光岩玛珥湖沉积记录的近250年重金属元素污染历史

以湖光岩玛珥湖为研究对象,在放射性核素137Cs和210Pb精确定年的基础上,分析了沉积岩心柱中重金属元素V、Ni、Cu、Zn、Pb的垂直变化特征,探讨了近250年来湖泊沉积物重金属的污染历史,并利用富集系数法和地质累积指数法评价了重金属的污染程度。结果表明:1880年前,各元素含量基本保持稳定;1880—1920年,Ni、Cu、Zn、Pb含量增加可能与这一时期工业发展及战争有关;20世纪20年代Pb含量突然增加反映了全球含铅汽油的使用;Zn元素含量在1950年增加及20世纪70年代后期的明显增大,分别与新中国建立后工业的发展及中国改革开放后工业活动的显著增加相一致;1975—1990年,Pb含量的增加很可能与1978年改革后开放工业和交通发展有关;表层V、Zn、Pb元素含量的减少可能与80年代后环保事业的发展有关。V、Ni、Cu、Zn受人类活动影响较小,基本上属于无污染或轻微污染状态,Pb在20世纪20年代前为无污染或轻微污染,20年代后为中等程度的污染。     

珠江口沿岸水域表层沉积物中重金属含量分布及污染评价

于2009年对珠江口沿岸水域28个采样站位9种重金属元素的含量与分布进行了研究.使用原子吸收分光光度计分别测定了各采样站位沉积物中的Cu、Fe、Zn、Mn、Ni、Pb、Co、Cr和Cd的含量,并使用标准物作了质量控制.采用多种评价方法对不同环境重金属污染水平及潜在生态风险进行了评价.结果显示,珠江口沿岸水域表层沉积物中Cu、Fe、Zn、Mn、Ni、Pb、Co、Cr和Cd的平均含量分别为17.81 ～681.11、22 993.58 ～49 378.76、37.22 ～ 286.07、491.57 ～1 699.63、18.35 ～ 57.72、9.81 ～86.55、11.45 ～41.53、0.65 ～21.22、0.15 ～ 1.77 μg/g(干重).采用海洋沉积物质量标准法结合单因子污染指数法(Pi)评价显示,该海域已受到Cu和Cd污染,其含量均超海洋沉积物一类标准值.结合单元素生态危害因子(E(ri))和多元素潜在生态风险指数(RI)的评价显示,Cd和Cu已达到“重”和“严重”危害等级,其潜在生态风险属于“中度”等级.地质累积指数法(Igeo)评价则显示,Cu和Cd分别属“严重”和“中度”污染程度.综合评价表明,珠江口沿岸水域沉积物受Cu和Cd污染较严重,已对海洋环境和沿岸海水养殖造成严重的潜在危害.建议控制养殖区养殖密度,减少网箱数量和人类养殖活动.     

胶州湾及青岛近海表层沉积物重金属赋存形态研究

2008年11月和2010年11月分别在青岛近海6个站位和胶州湾9个站位采集了表层沉积物样品,应用连续提取法分离和测定其主要成分和重金属的赋存形态。结果表明,易还原态的重金属受铁锰氧化物体系显著影响,其中镍的迁移过程基本受控于该体系,有机结合态的铬和钡迁移变化受有机质一定影响,其他形态重金属主要受外源输入影响。Pb和Cr存在显著富集,相对其他金属污染较明显。Pb的生态风险最高。胶州湾东部,尤其是李村河口附近重金属污染程度和不稳定性都最为明显。