沉积物中重金属区域环境背景的构建——以广西潮间带为例

基于2007年采自广西潮间带的?6?根短柱样,在沉积物粒度、有机碳、常量元素（Al、Fe和Ti）、重金属元素（Hg、Cu、Pb、Zn、Cd、Cr和As）以及?210Pb?分析的基础上,利用深层“清洁”沉积物中重金属与归一化元素间的线性回归构建了广西潮间带区域环境背景线。本文选用?Al?元素作为广西潮间带沉积物中的归一化元素。并借助于富集系数清晰展现了近期人类活动对广西潮间带沉积物的影响程度,这对研究广西乃至全国临海陆域人类活动的排污史有着重要借鉴意义。     

珠江口内伶仃洋海域近百年来沉积物粒度变化和重金属分布特征北大核心CSCD

对珠江口内伶仃洋不同海域3个柱状样沉积物进行的210 Pb测年和重金属分布特征垂向变化分析;研究了近百年来珠江口沉积速率时空变化;探讨了在自然作用和人类活动影响下重金属分布特点和累积因素。结果表明,珠江口内伶仃洋海域东西两岸的沉积物平均粒径4~7.5Φ,横门和深圳海域沉积物敏感组分呈现出显著双峰分布,粗细组分分界线为5.25Φ,淇澳岛沉积物敏感组分不明显,沉积环境较为稳定。基于210Pb测年的CIC模式,获得了各个岩心的现代沉积速率,横门海域沉积速率1.6cm/a,淇澳岛海域沉积速率4.08cm/a,0~70cm深度内深圳西海岸海域沉积速率2.58cm/a,70cm以深沉积速率为4.47cm/a。重金属含量分析表明,Cr、Ni、Cu、Zn和Pb含量从1923—1986年维持较高水平,但是变化不大;1967—1983年的深圳海域和1983—2004年的淇澳岛海域,各重金属元素含量快速上升;进入2000年以后,2003—2005年和2008—2012年,重金属含量呈现逐年减小趋势,2005—2008年则表现为逐年上升;这些变化与沿岸的社会经济发展、重金属入海量紧密相关。     

珠江口内伶仃洋海域近百年来沉积物粒度变化和重金属分布特征

对珠江口内伶仃洋不同海域3个柱状样沉积物进行的210 Pb测年和重金属分布特征垂向变化分析;研究了近百年来珠江口沉积速率时空变化;探讨了在自然作用和人类活动影响下重金属分布特点和累积因素。结果表明,珠江口内伶仃洋海域东西两岸的沉积物平均粒径4~7.5Φ,横门和深圳海域沉积物敏感组分呈现出显著双峰分布,粗细组分分界线为5.25Φ,淇澳岛沉积物敏感组分不明显,沉积环境较为稳定。基于210Pb测年的CIC模式,获得了各个岩心的现代沉积速率,横门海域沉积速率1.6cm/a,淇澳岛海域沉积速率4.08cm/a,0~70cm深度内深圳西海岸海域沉积速率2.58cm/a,70cm以深沉积速率为4.47cm/a。重金属含量分析表明,Cr、Ni、Cu、Zn和Pb含量从1923—1986年维持较高水平,但是变化不大;1967—1983年的深圳海域和1983—2004年的淇澳岛海域,各重金属元素含量快速上升;进入2000年以后,2003—2005年和2008—2012年,重金属含量呈现逐年减小趋势,2005—2008年则表现为逐年上升;这些变化与沿岸的社会经济发展、重金属入海量紧密相关。     

南黄海西部中陆架区近50年来沉积物重金属元素地球化学特征

以南黄海西部中陆架区SYS-0701钻孔顶部102.5 cm岩心为研究对象,通过对岩心沉积物的210Pb、137Cs同位素测年和重金属元素(Cu、Pb、Zn、Cr、Hg、As、Cd)含量分析,研究了该孔0～102.5 cm岩心的沉积速率及其重金属元素地球化学特征.结果表明,岩心沉积物的平均沉积速率为2.16 cm/a;重金属含量在1961-1970年含量较低,1970-2004年呈上升趋势,随后开始减少,这与人类活动密切相关.SYS-0701孔顶部102.5 cm岩心未明显受重金属污染,且与黄渤海其他海域相比重金属含量偏低,其原因可解释为该钻孔岩心沉积物主要为老黄河沉积物(1128-1855年)在1855年之后被海流侵蚀并搬运而来,来自苏北岸外的现代沉积含量较低.     

长江口外海域岩心沉积物地球化学特征及其对人类活动的响应

对长江口外海域Y16站岩心沉积物中元素含量和粒度组成进行了分析,并通过137Cs测定了年龄。结果表明,该岩心沉积物中元素含量在垂向上的变化与沉积物粒度组成的变化密切相关,根据元素含量的变化特征可将其分为3段:1966年之前、1967—1989年和1990—2006年。R型因子分析表明,影响该岩心沉积物中元素含量变化的主要因素为陆源物质供给。另外,生物沉积作用和人为污染对部分元素含量的变化有一定影响。元素含量的变化特征在前两个阶段主要与流域自然过程相联系,在后一阶段(1990—2006年)人为污染对沉积物中Pb和Zn元素含量的变化有所影响,但这种影响在长江大量输沙的背景下被明显减少。目前,由于长江输沙量的大幅下降(2006年长江输沙量仅为0.85亿t)以及人为污染影响程度的增强(煤、石油燃料消耗的持续增加以及工业的持续发展),未来长江口海域重金属元素的污染情况将面临更大的挑战。     

广西龙门岛潮间带近150年来环境演变的沉积记录

在广西龙门岛潮间带取得了长度为97 cm的LM01柱,在210Pb定年的基础上对沉积物的粒度、生源要素(TOC、TN、TP)、油类以及重金属(Hg、Cu、Pb、Zn、Cd、Cr和As)等指标进行了综合分析.研究发现.潮间带沉积物的粒度在近60年来有明显的"细化"趋势;各种污染要素的含量在近30年来也急剧增加,但仅Cu和...     

百年来黄河三角洲东北部毗邻海域沉积记录演化及其影响因素

通过对黄河三角洲东北部毗邻海域采集的多个沉积物岩心,开展系统的沉积物粒度、有机碳氮及其同位素特征的分析,结合210Pb年代测定,探讨研究区近百年来高分辨率的沉积记录及其变化的主要因素。研究表明:岩心O3、M2和B63处于相对稳定的沉积环境中,沉积物的粒度分布都呈阶段性变化但表现出差异性,O3和M2自1976年以来沉积物粒度出现粗化,而距离现行河口较近的B63则变细之后粒度粗化,在沉积物的上段C/N和δ13C的变化都反映了陆源有机质输入的增加。黄河1976年改道使三角洲北部和东部海域的沉积环境发生改变,O3和M2受再悬浮泥沙的影响粒度变粗,废弃三角洲叶瓣再悬浮泥沙对研究区的供给量增加,导致O3和M2接受更多陆源有机质的供给。而B63受到更多较细粒黄河入海泥沙影响,粒度变细,陆源有机质输入也增加。黄河入海水沙的阶段性递减和调水调沙工程导致输运至研究区的细粒物质减少,使岩心B63沉积物上段层位的粒度变粗。     

长江水下三角洲沉积物柱状样重金属垂向分布特征

对长江水下三角洲3个沉积物柱状样进行粒度分析、²¹⁰Pb测年,并测定其中Cr、Cu、Pb、Zn等重金属元素和Al等常量元素的含量,得到了沉积物粒度、粘土含量、重金属含量的垂向分布曲线和沉积物测年数据。通过相关分析来研究沉积物中的Cr、Cu、Pb、Zn等重金属、粒度、Al相互之间的关系;以Al为参照元素对这4种重金属进行归一化处理,分析其归一化前后的垂向分布特征。结果表明,Cr、Cu、Pb、Zn 4种重金属元素在此区域的地球化学行为相似,其分布受细颗粒沉积物的吸附和胶体的絮凝作用共同控制;近一二十年来,该区域的Cr、Cu、Pb含量并没有显著增加,Zn有轻微污染。此外,CJ19柱中Cu存在异常峰值,可能是特大风暴潮事件对研究区浅水区底质沉积物中重金属的分布造成的影响。     

近百年来长江中游网湖沉积物粒度特征及其环境意义

通过放射性核素137Cs和210Pb精确计年,建立了长江中游原通江湖泊网湖近代沉积物年代序列。运用沉积物粒度指标分析了近100年来网湖沉积记录的环境特征,结果表明,近100多年来网湖沉积速率较大,平均约为0.56cm/a;沉积物粒度指标变化与流域降雨量、人类活动以及长江洪水密切相关,降水大的年份和大洪水时期沉积物粒径增大,分选性变差,峰态变宽。根据沉积物粒度指标特征,近100年来网湖沉积环境大致可分为两个阶段:(1)20世纪50年代以前,湖泊沉积主要受降水和洪水等自然因素控制,沉积物粒度组合变化相对较小,在湖泊水动力条件变化时沉积物粒度指标出现明显的波动,反映了流域降水及长江洪水对湖泊沉积环境的影响。(2)20世纪50年代以后,湖泊沉积物平均粒径较大且分选性差,与流域强烈的人类活动所引起的大量陆源碎屑进入湖泊有关,湖泊沉积粒度指标主要反映了流域工农业生产的快速发展、人口的持续增长以及水利工程建设等人类活动对湖泊沉积环境的影响。     

江苏王港潮滩重金属Pb、Zn和Cu的累积规律

对15年来江苏王港潮滩重金属Pb、Zn和Cu积累规律研究表明,王港潮滩WG05点位现代平均沉积速率为4.13 cm/a。王港潮间带重金属垂直方向的含量具有趋同性,从表层向下逐步降低,具有明显的表聚和亚表聚特征,王港潮滩Fe与Li的相关系数非常显著,超过了0.90,这些潮滩重金属来自岩石风化的可能性较大;Pb、Cu、Al则与铁元素呈负相关,表明王港潮滩沉积物中的重金属Pb、Cu的含量受人为因素的影响较大。归一化后,Cu、Zn的归一化值在15年内相当稳定,其中Cu的波动范围在0.4~2之间,Zn在1.5~2.6之间狭小的范围内波动;这说明王港潮滩的Cu、Zn积累主要来自于地壳风化,受物源和沉积环境等自然因素控制较大,受人类活动影响较小。而Pb归一化以后在4个柱状样中都表现出随时间的变化发生了较大的波动。Pb、Cu为该区域的主要污染因子。     

渤海湾沉积物中若干重金属的环境地球化学——Ⅰ.沉积物中重金属的分布模式及其背景值

渤海湾重金属的自然沉积分布受沉积环境和沉积物粒度组成的控制,可以Ni的分布为代表模式。在自然沉积的背景上某些金属在大沽口和北塘口附近水深<3—5m的河口潮间带,迭加了一人为的排污影响带,可以Pb的分布为代表模式。且据此可划分出渤海湾的重金属背景区。利用背景区细粒级类型沉积物重金属含量的上限值作为渤海湾细粒沉积物的背景值。河口重金属的积累,相对来说并不严重这与输沙量大及高沉积速率有关。     

大亚湾沉积物中重金属元素背景值研究

根据大亚湾的自然条件认为,大亚湾沉积物的物质来源是其周围集水区的岩石风化壳,并计算了其风化壳中重金属元素的平均丰度值;又根据沉积物的粒度和深层沉积物重金属元素的含量资料,列方程计算出湾内沉积物中重金属元素的平均含量,根据这两组数据,确定该区域内重金属元素的平均背景值。再通过粒度关系,计算得出大亚湾内各站沉积物中重金属元素的背景值。应用此结果和大亚湾沉积物重金属元素实测结果,计算了由人为影响带入沉积物中的重金属元素含量,了解其受污染的程度。     

北部湾沉积物中重金属元素的地球化学特征及物源初探

本文根据北部湾沉积物岩心样调查结果计算了铜、铅、锌、镉、汞、砷等重金属元素的背景值,并分析了其与南海陆架区和南海全海域沉积物背景值、广西土壤背景值之间的差异.对北部湾表层沉积物中重金属含量及近10 a的变化趋势以及岩心样中重金属元素含量近百年以来的变化趋势综合分析结果表明:北部湾近岸海域沉积物中铜、砷、汞、镉重金属元素含量总体呈增长趋势,北部湾中部海域沉积物中重金属元素含量的年际变化有升有降,至湾口处沉积物中重金属元素的含量基本不变.综合评价结果表明,北部湾近岸沉积物中砷、汞、镉等重金属元素的地球化学特征明显受到广西人类活动的影响.北部湾沉积物中的重金属元素主要来源于人类活动影响下的广西沿岸陆源输入,经由琼州海峡的外部海域物质输入也有贡献.     

曼谷湾河口区百年来沉积物重金属变化趋势及污染来源

2015年7月在泰国曼谷湾邦巴功河河口采集了1根1.5m长的沉积物柱样,分析了样品中重金属元素(Cd、Pb、Co、Ni、Cu、Cr、Zn)含量,进行了粒度和~(210)Pb、~(137)Cs活度测试,使用地累积指数、元素污染指数和潜在生态风险参数对重金属污染情况进行评级,并结合实际情况对污染来源进行了推断。结果表明:沉积柱状样210 Pb、137 Cs活度测试结果计算获得的沉积速率约为2.3cm/a,沉积物柱状样记录了1948—2015年的沉积情况。7种重金属元素含量均值分别为0.11、29.60、19.78、44.18、28.99、80.93、99.01mg/kg。重金属含量较20世纪都有所增长,Cd、Zn、Pb、Cr在整段沉积时间框架内增长明显。元素富集程度顺序为CdZnPbCrCuNiCo,Cd元素污染程度最为严重,Pb、Cu和Zn为偏中度污染,Cr、Ni和Co为轻度污染。单一重金属生态风险系数Eir评级顺序为CdPbCuNiCoCrZn。其中Cd为很强至极强生态危害,Pb为轻微至中等生态危害。Cd、Zn、Cu和Pb元素没有超出泰国沉积物环境质量基准规定的效应区间低值,Ni超出效应区间低值,但没有超过效应区间中值。重金属元素与Al较差的相关性表明重金属元素主要是非自然来源,Cd、Cu、Zn可能源于金属冶炼和交通,此外,Cd还可能存在其他未知工业污染来源,受人类活动影响较大。Cr可能源于纺织业发展。1990年之后较1990年之前重金属元素之间的相关性更差,指示1990年之后相比1990年之前重金属污染来源更复杂。     

广西防城江口沉积物中重金属环境背景构建

为研究百年人类活动对广西防城江口沉积物的影响,依据2014-08取得的广西防城江口HSL柱的210Pb、粒度、常量元素、重金属元素数据,建立210Pb年代序列,对其重金属环境背景进行构建,对HSL柱的重金属元素富集系数进行计算,对人类活动影响下的重金属元素进行潜在生态危害评价。结果表明,HSL柱210Pb年代拟合系数在0.9以上,该柱沉积速率约为0.37 cm/a。以沉积物粒度中<32μm体积分数为参比元素构建的防城江口的重金属环境背景显示:HSL柱20 cm以深为"清洁样品";10 cm(约1990年)以浅开始显著受人类活动影响;5 cm(约2000年)以浅各重金属富集系数均显著受工业活动影响,Cd单因子危害系数达到强生态危害程度,Hg达到中等生态危害程度,潜在生态危害指数也达到强生态危害程度。受防城港市产业结构调整的影响,2010年之后潜在生态危害指数有所降低,但部分重金属(Cd和Hg)的潜在生态危害依然较为严峻。     

胶州湾西北部沉积物中重金属元素分布特征及评价

研究了胶州湾西部大沽河口附近沉积物中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Pb、Zn等7种重金属元素含量在平面和垂向上的分布特征。研究表明,表层沉积物化学要素性质与沉积环境密切相关,重金属元素高值区主要分布在三角洲侧缘、前三角洲等泥质发育区,而低值区主要在分流河道、河口沙坝发育区。重金属元素的垂向变化特征表明沉积物环境质量总体上变化不大,仅Hg元素有逐渐富集规律,但在某一事件沉积过程中沉积物的环境质量有较大的变化。从平面分布特征分析,大沽河对胶州湾沉积物中重金属元素的贡献不及湾东部主要的排污河流,但在不同区域的不同沉积环境中重金属含量有相应的变化,在对全区进行含量对比以及污染源的分析时应考虑沉积环境和沉积相的影响。用地质累积指数对表层沉积物环境质量进行评价,结果显示沉积物主要受到Pb,Zn的污染,但污染程度较轻,沉积物环境质量总体较好。     

长江口及邻近海域表层沉积物中重金属元素含量分布及其影响因素

根据2003和2006年长江口及邻近海域表层沉积物样品的粒度组成和元素铬、铜、镍、铅、锌、铝、钙和锶的含量,分析了重金属元素含量的分布特征,探讨了含量的变化趋势及其对人类活动的响应。自2003年三峡工程一期蓄水完成到2006年6月,长江输沙量逐年减少,长江口海域沉积物中黏土的百分含量明显增加,但是沉积物分布的总体格局并没有发生明显的变化。重金属元素大多在泥质区沉积物中富集,高值区沿岸线呈带状分布,在最大浑浊带和口外羽状锋处达到峰值。在长江大量物质输入的背景下,研究区沉积物中重金属元素含量相对其他类似河口较低。河流的陆源颗粒输入、水动力条件、细颗粒物质的吸附以及絮凝作用是控制沉积物中重金属元素含量分布的主要因素,氧化还原条件也对重金属元素含量变化有一定的影响。人类活动(重大工程的建设和人为污染)对长江口外泥质区中重金属元素含量有重要影响,尤其对铅和锌的含量及其分布的影响显著。自2003年三峡工程一期蓄水以来,长江口海域表层沉积物中重金属元素沉积机制未有明显的变化,但是重金属元素含量有逐渐降低的趋势。     

九龙江河口区表层沉积物重金属元素分布特征及其沉积环境

通过对九龙江河口表层沉积物的重金属元素含量、沉积物粒度等要素进行分析,结合相关与聚类分析等统计手段,探讨了九龙江河口地区的沉积环境与重金属元素含量特征的关系.结果表明,即使在沉积环境复杂的河口地区,重金属含量分布与沉积物粒度仍存在明显的对应关系.受沉积动力影响,不同的重金属元素分布在九龙江河口地区表现出较大差异,而嵩屿至屿仔尾一带呈带状南北向展布的重金属相对高值条带值得引起注意.     

浙江近岸泥质区近140年来重金属元素沉积记录及其对长江流域人类活动的响应

对取自浙江近岸泥质区的柱状样DZ-28沉积物进行了粒度分析、210Pb和137 Cs同位素测年分析以及常量元素和重金属元素(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Pb和Zn)含量分析,并用综合污染指数和潜在生态危害指数评价了近140年来研究区重金属污染程度的变迁。结果表明:柱状样沉积物的平均沉积速率为0.85cm/a;Al、Fe、K、Mn和Mg的含量与中值粒径具有相似的变化趋势,它们在20世纪80年代后含量逐渐增加,而Si和Ca则具有相反的变化趋势,这可能是由长江流域内大坝修建等一系列水利工程建设和上游水土保持工作的广泛开展所引起的;重金属元素含量在1982年前基本保持不变;在1982—2005年间均出现较大幅度增长,表明长江流域的人类活动强度在80年代后显著增加,导致巨量的重金属污染物被释放到长江中并被输送到研究区域,从而导致沉积物中这些元素的绝对含量明显升高;2005年后,Cu、Cr和Zn的增加趋势减缓,表明该时期内我国的环保政策等措施有效地控制了重金属污染物的排放,而Pb含量的增加可能与这一时期三峡大坝蓄水有关;研究区的重金属综合污染程度和潜在生态危害程度均低,表明近140年来研究区所面临的生态风险程度很低。近140年来重金属分布及演化特征与长江流域经济发展和国家环境保护政策等人类活动密切相关。     

渤海湾沉积物重金属的分布特征及影响因素

2012-10-11对渤海湾18个站位(含4个沉积物柱状样站位)的沉积物进行采样分析,结果表明,5种主要的重金属(Cr,Cu,Zn,Cd,Pb)有相似的空间(水平方向)分布特征,即渤海湾西北部和渤海湾中部的沉积物重金属质量分数较高。利用地质累积指数法评价沉积物重金属污染程度,结果显示,Cd受到轻度污染。采用相关性分析和主成分分析,对污染物来源进行了探讨,推测渤海湾西北部高质量分数重金属很可能与排污口的排放有关。根据沉积物粒度分布特征,结合渤海湾的环流情况,推测沉积物重金属分布受渤海湾水流及其所导致的粒度变化所影响,进一步分析了放射性核素~(210)Pb活度的空间分布,在渤海湾西北部及中部的重金属高质量分数区域,210 Pb活度随埋藏深度呈现有规律的衰减且沉积速率较低,证实该区域沉积环境较为稳定,有利于携带重金属的悬浮物沉积。