珠江口沉积物中重金属及其相态分布特征

分析了在珠江口采集的21个表层柱状沉积物样品重金属(Cu、Pb、Zn、Cr、Cd、As、Hg)的分布特征，并采用连续提取法，首次较系统地对该区沉积物中重金属元素的相态进行了研究。结果表明，珠江口表层沉积物中Zn、Cr、Cu、Cd等重金属含量呈现由西北逐渐向东南递减的变化特点，而Pb、As、Hg等重金属元素的含量分布无明显规律。重金属的相态分布表现为，Cu、Cd以吸附相为主，Cr、Hg以铁锰氧化物和有机结合相为主，Pb、Zn和As则表现为相对较为均匀地分布在3个或4个相态中，其中Pb以有机相稍占优势，Zn以铁锰氧化物相稍占优势，As则以水相稍占优势。重金属含量及相态分布的影响因素主要为污染源的排放(人为因素)和珠江口的水动力条件(自然因素)，如强径流和弱潮所引起的沉积物粒度组成、海水、底质的盐度以及pH、Eh等。     

珠江河口的现代沉积环境与底质重金属的含量分布

引用在珠江口多年的环境污染监测资料和近期珠江口海岛资源综合调查的资料，并引用珠江口河口湾较典型的现代沉积相，分析探讨了河口湾的沉积环境与底质重金属的含量分布的密切。     

珠江口近30 年海底表层沉积物粒度分布及其环境变化

根据1975年及2003~2004年夏季在珠江口水域的表层粒度资料,研究了珠江口区域表层沉积物的分布特征,发现其平均粒径、分选性与偏度整体分布趋势相同,在北部口门存在着区域差异。结合历史文献资料对过去30年珠江口的沉积环境变化进行了探讨,结果表明珠江口表层粒度特征分布主要受水动力环境控制,区域的分布差异与人类活动的影响关系密切。该研究可以为海岸带综合管理提供科学依据。     

珠江口及其邻近海域重金属的河口过程和沉积物污染风险评价

根据2006年到2007年,“908专项”珠江口附近海域海水与沉积物的调查资料,研究珠江口海域海水和沉积物中重金属含量分布特征;珠江口及附近海域海水中铜、铅、锌、镉、总铬、汞、砷的含量平均值均符合国家一类海水水质标准,采用数理统计相关分析计算出各重金属元素与各环境因子之间的相关,发现在河口重金属主要以稀释混合过程为主,悬浮颗粒物中重金属在酸化作用下以解吸作用为主,氧化还原作用的影响不大.沉积物中铜-锌、铅-锌、铜-镉、铅-镉、锌-镉、铅-铬,锌-铬、镉-铬8组元素间具有显著的相关性,表明它们具有相似的元素地球化学性质和来源;并运用Hakanson潜在生态危害系数法对其潜在生态危害程度进行评估,珠江口沉积物的潜在生态风险的来源是镉和汞占据主要权重,尤其珠江口沉积物中镉的污染程度和潜在生态风险局部激增的特点值得重点关注.     

珠江口柱状沉积物中磷的分布特征及其环境意义

对珠江口柱状沉积物中磷的形态、含量及垂向分布特征进行了研究。结果表明,总磷含量的变化范围为78.20—581.67mg·kg-1,平均为366.37mg·kg-1,垂直分布具有由底层向表层逐渐增加的趋势,峰值多出现在表层或表层以下约 10cm处。有机磷含量最大为234.62mg·kg-1,最小为25.23mg·kg-1,平均为109.43mg·kg-1,其垂直分布与总磷的变化趋势相似,峰值大多出现在表层 5—10cm 处。铁、铝结合态磷含量较高,变化范围为 11. 70—140.70mg·kg-1,平均为55.31mg·kg-1,垂直分布有随深度降低的趋势,但变化不太明显。总磷和有机磷以及铁、铝结合态磷的沉积过程有明显的同步效应,且总磷和有机磷的同步性比与铁、铝结合态磷的同步性更高。各柱样总磷和有机磷的沉积同步相关指数相近,而和铁、铝结合态磷相差很大,在一定程度上反映了各柱样接受的陆源污染情况不同。     

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.     

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210Pb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4~7.5 φ,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5.25 φ,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1.6 cm/a,淇澳岛海域沉积速率4.08 cm/a,0~70 cm深度内深圳西海岸海域沉积速率2.58 cm/a,70 cm以深沉积速率为4.47 cm/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。     

夏季珠江口外近海沉积物/水界面营养盐的交换通量

基于2002年夏季(7月)对珠江口外近海的生态环境调查,获取了该海域沉积物间隙水的营养盐剖面资料,估算了沉积物/水界面的营养盐交换通量,并且与实验测定的沉积物/水界面交换通量进行了对比。结果表明,沉积有机质在厌氧环境下降解大大提高了间隙水中的铵盐、磷酸盐和硅酸盐含量,导致这些营养盐总体上从沉积物内部向沉积物/水界面转移。但在该界面附近,铵盐被不同程度地硝化,所形成的硝酸盐又被不同程度地反硝化;磷酸盐和硅酸盐交换通量则受到自生矿物沉淀与溶解、吸附与解吸作用的影响,因此营养盐的净交换通量是各种物理、化学和生物作用的综合结果。模拟实验研究显示,该海区NH4+、NO3-、NO2-、PO43-和SiO44-的沉积物/水界面交换通量分别为-0.197—1.93、-0.558—0.178、-0.064—-0.009、-0.079—0.126和-6.89—7.00 mmol.(m2.d)-1。根据营养盐剖面资料计算的交换通量不仅很小,交换通量方向也往往与实验结果不符。     

珠江口海域大气中重金属季节变化特征及其与气象因子的关系

利用2013-2015年珠江口海域代表春、夏、秋、冬4个季节的气溶胶质量浓度资料及同期的气象观测数据,分析得出大气中重金属(Cu、Pb、Zn)质量浓度具有秋季最高,冬季次之,春、夏季较低的季节变化特征,这一特征与气象因子及污染来源关系密切。除春季外,夏、秋、冬季,大气中Cu、Pb、Zn之间具有良好的显著相关性,说明大气中赋存Cu、Pb、Zn的颗粒物一部分来源相同。春、夏季,当主导风向为东南向时,气团较清洁,大气污染物浓度低;秋、冬季,当主导风向为偏东向及北风向时,污染物由内陆源及沿海源输送,大气污染物浓度高。气象条件对大气中重金属含量具有重要的影响,且其相关性随季节变化明显。通过SPSS 19.0软件对大气中Cu、Pb、Zn的质量浓度与近地面风速、气温、气压、相对湿度等做曲线回归分析,尝试找出各污染物浓度变化与气象因子的定量关系。结果表明,春、夏季,当气温27℃时,Cu、Pb、Zn的质量浓度与气温呈显著正相关;夏季,Cu、Pb、Zn的质量浓度与气压、相对湿度(90%)呈显著负相关;秋季,Cu、Pb、Zn的质量浓度与风速和相对湿度(65%)具有显著负相关;冬季,当气压在1005.0~1015.0 h Pa范围内,Cu、Pb、Zn的质量浓度与气压呈显著正相关。     

珠江口夏季水体中的氮和磷

根据1999年7月17～28日于珠江口现场调查和实验的资料,研究夏季水体中氮、磷的分布、形态变化和初级生产力的限制因素.结果表明该海域氮含量高,N/P属于世界上高值区之一.从河口向外海运输过程中,氮和磷的形态和浓度均有剧烈的变化.虽然氮在中途中有新源的补充;但由于外海水的入侵稀释、生物吸收和形态变化的迁移作用,NO₃-和可溶无机氮的浓度总的变化趋势仍是随盐度增大而大幅度地降低,以至珠江口外出现N/P低于16.由于夏季水体层化稳定,在表、底层其生物地球化学变化方向相反,PO₄3的浓度变化互成镜像关系并可按盐度分为3段不同特征的反应区.初级生产力的限制因素在大部分区域是磷,但从口门至最大浑浊带和口外区则分别是浊度(或光照)及可溶无机氮.现场培养实验再现了真光层和底层氮和磷的生物地球化学过程差异并表明磷的循环和再生比氮迅速;在可溶无机氮浓度大且高N/P的海域,磷的再生可成为水华的引发因素,而氮被耗尽却是水华消亡的原因.总体上夏季该区水体氮的迁出率比磷高.于水体层化稳定的区域,氮和磷的生物地球化学作用在真光层以浮游生物吸收占优势、在下层以有机物的降解和可溶无机态的再生为主,当层化消失、上下水体充分混合则可完成循环.     

A study on chemical forms of heavy metals in the sediments of Zhujiang River and its estuary

The five chemical bound forms of Fe, Al and Mn in sediments in the main channel of the Zhujiang River.and its estuary, namely, exchangeable, carbonic, oxidative, organic and residual (in crystal) forms, were determined. The method of sequential extraction was used for separating the five bound forms.The main chemical form of the three elements in the sediments of the Zhujiang River and its estuarine zone is the residual one. The exchangeable form exists only in a small fraction.Correlationships between the concentration of a certain form of heavy metals and Eh. pH and salinity were discussed. The principles of geochemistry are used to explain the mechanism of heavy metal transport in the river.It was also found that the distribution rule of the chemical forms of Fe, Al and Mn in sediments in the lower reaches of the Zhujiang River was similar to the one in the lower reaches of the Yamaska River.     

Distribution and their pollution assessment of heavy metals in the sediments of the Yalu River Estuary and its adjacent coastal waters

The present paper deals with the distribution patterns of heavy metals and the associated influencing factors in the Yalu River Estuary and its adjacent coastal waters.Based upon the analysis of the surficial and core sediments measurements,the pollution of heavy metal and potential ecological risk were evaluated.The burial flux and contents of heavy metals(except for copper) have been continuously increasing since the 1920s.Therefore,the gross potential ecological risk for the sedi-ments was high or very high,and the study area was endangered by heavy metals contamination.Heavy metals originated mainly from upstream pollutant input,correlation analysis showed that chromium,nickel,zinc,cadmium,lead,arsenic,and mercury in the sediments of the middle and west channels as well as the sea area of the western Yalu River Estuary concentrations were most probably derived from similar sources.In contrast,the metal of copper most probably originated from sources different from the other metals.Preliminary studies indicate that copper contamination was most likely the result of emission from mining activities situated at the upstream of the river.The contents of heavy metals in the sediments of estuarine turbidity maximum zone of Yalu River were larger than those of any other areas in the middle channel.With large portion of fine sediments,weaker hydrodynamics,and richer sources of heavy metals,the sediments of the west channel,were even more enriched with heavy metals than those of the middle channel.     

灌河口海域表层沉积物中重金属的污染变化及潜在生态危害

采用 ICP-MS和 AFS对灌河口海域表层沉积物中重金属进行了分析。研究表明：近年来该海域重金属污染不断加重,尤其是Hg、Zn等浓度上升显著;同国内部分海域相比, Zn浓度最高、Hg浓度较高,其他5种重金属处于中等以上水平;Hg的富集系数达3.44,可能存在新的污染源;浓度分布受灌河口沙咀的影响,基本以H07等站位为高浓度中心向四周逐渐降低。H?kanson生态危害指数法表明灌河口海域总体处于“轻微”生态危害水平; SQGs法表明,不同重金属在不同站位的潜在生物毒性效应均会偶尔发生,个别站位Zn的毒性效应会频繁发生;加拿大沉积物质量标准法表明Zn、Cu、As对生物产生不良影响的概率较高, Zn的不良效应可能发生甚至频繁发生。     

九龙江口表层沉积物重金属的污染特征与来源分析

为了解九龙江口表层沉积物重金属的污染特征,作者于2013年9月在九龙江口进行了表层沉积物采样调查分析,结果表明:沉积物中Cu、Pb、Zn和Cd的空间分布较为相似,高值区均分布在南溪入海口和海门岛下游海域, Cr含量的高值区也分布在南溪入海口附近。聚类分析将采样点位分为4类:第一类主要分布在河口区外侧,沉积物中油类含量较高;第二类主要分布在南溪出海口,硫化物、Zn和Cr的含量较高;第三类分布在河口区中北部,污染物含量处于中等水平;第四类主要分布在海门岛下游海域,硫化物、TOC、Cu、Pb和Zn含量较高。地质累积系数评价显示:Hg、Cu、Pb、Zn、Cr、As处于未污染到轻度污染水平,Cd为轻度污染到重度污染水平;Zn、Cr、Cd的Igeo指数相对较高,第二类和第四类站位的Igeo指数相对较高。相关分析表明,硫化物与Cu、Zn、Cd正相关性较高,Cu与Zn、Cd、Cr正相关性较高,Pb与Zn、Cd正相关性较高,Zn与Cd、Cr正相关性较高。主成分分析表明,河口沉积物重金属主要有以下几个可能来源:流域和河口的工农业活动和采矿活动、流域水土流失、流域自然风化。针对河口沉积物重金属污染,流域-河...     

Sources of heavy metals in sediments of the Hudson river Estuary

Sediments in the Hudson Estuary contain zinc, copper and lead from metal pollutants discharged to the harbor in the New York City area, from dispersed sources of contamination introduced upstream, and from natural weathering processes. The magnitude of the contribution from each of these three sources to particular sites can be estimated on the basis of total metal abundances, relative proportions of several metals, and other sediment properties. The pattern of recent heavy-metal contamination in Hudson sediments closely follows the distribution in sediments of ¹³⁷Cs which was derived over the past two decades from global fallout and local releases from a commercial nuclear reactor. Several simple empirical corrections related to grain size and mineralogy variations are suggested for comparing heavy-metal contamination levels of sandy continental shelf sediments with fine-grained estuarine and coastal sediments. Iron has little variation in Hudson sediments while manganese is greater in surface sediment of some low-salinity and fresh-water areas than deeper in the sediments, and generally less in the high-salinity area of rapid sediment deposition in New York harbor. Much of the pollutant Cu added to the harbor appears to be rapidly deposited in the sediments.     

Distributional characteristics of grain sizes of surface sediments in the Zhujiang River Estuary

Distributions of the parameters of sedimentary grain sizes and their correlations were studied to trace the sources of silts and their movement trends in the Zhujiang River Estuary based on the analyses of grain sizes from more than 1080 sedimentary samples. The distributions of the median diameter, public value, quartile deviation, and skewness of sediments were complex in the Zhuiiang River Estuary mainly because of the impact of the matter source regions, distances from the source regions, and hydrodynamic conditions, such as waves, tidal currents, and coastal currents. Analyses of the parameters of the grain sizes for the various types of sediments showed that the distributions of the surface sediments in the Zhujiang River Estuary were controlled by many factors. Their matter sources were mainly the sediments discharged from the runoffs and ebb tidal currents, and from the open sea. The sediments mainly moved by suspension movement. The silts formed a large area of sediments with suspended fine silts in the Zhujiang River Estuary by internal adjustment transportation in the area, and moved toward the western coast of the Zhujiang River Estuary under the effect of Coriolis forces and coastal currents.     

珠江口沉积物酸挥发性硫化物与重金属生物毒性的研究

研究了2003年10月采于珠江口5个站位的沉积物剖面酸挥发性硫化物(AVS)和同时提取的重金属(SEM:Pb,Zn,Cu,Cd,Ni)。其中,站位1、2位于中滩,其沉积物的AVS含量变化范围较小,为0.25—4.06μmol.g-1;站位3、4位于西滩,其沉积物的AVS含量变化范围较大,为0—26.09μmol.g-1。中滩和西滩沉积物的AVS含量均随深度增加。西滩表层沉积物的AVS含量接近于零,这可能与该水域较强的底层流和沉积物的再悬浮作用有关。站位5位于珠江口外侧,其表层沉积物的AVS含量相对较高,且垂向变化较小,可能是还原性沉积物间歇性再悬浮后重新沉积的结果。站位1、2和5沉积物中同时提取的重金属含量大体在0.95±0.2μmol.g-1范围内,随深度增加略呈下降趋势;而西滩沉积物重金属含量相对较高,为1.43—2.42μmol.g-1,且在一定深度范围内随深度增加呈明显下降的趋势,表明珠江口西滩沉积物中的重金属污染有加重的趋势。对AVS/SEM摩尔比值和单个金属的毒性效应研究显示,珠江口内尤其是西滩的表层沉积物存在重金属污染,对其中生活的底栖生物具有潜在的毒性效应。     

珠江口外陆架海域表层沉积物重金属潜在生态风险评价及来源分析

基于2017年11月珠江口外陆架海域表层沉积物中Hg、As、Cu、Pb、Cd、Zn、Cr等7种重金属元素的调查结果,应用单因子标准指数和地累积指数法评价了研究海域表层沉积物环境质量,采用H?kanson潜在生态风险指数评价法定量评估沉积物中重金属的潜在生态风险,并利用Pearson相关性分析和主成分分析初步探究了研究海域沉积物中重金属的主要来源。结果表明:研究海域表层沉积物中7种重金属污染物含量均达到海洋沉积物质量一类标准,地累积指数显示研究海域表层沉积物环境整体处于清洁状态,部分站位中的As和Cd属轻度污染。总体来说,研究海域沉积物环境属于低潜在生态风险(综合潜在生态风险系数RI 150)。单项因子潜在生态风险由高到低为Cd Hg As Pb Cu Cr Zn,研究海域西部表层沉积物重金属Cd的潜在生态风险系数均值达到中等潜在生态风险水平。Cr、Cu和Zn元素具有相近来源,主要为工业产生的陆源污染物; Pb、As和Cd元素来源相似,来源于陆源工业和农业污染经大气沉降及海上交通污染;而Hg与其他重金属元素无明显相关。