中国东部海域底质沉积物中重金属研究现状

中国东部海域(渤海、黄海和东海)底质沉积物接受了巨量的重金属(As、Cd、Cu、Cr、Hg、Ni、Pb、Zn和V),从而使得底质环境质量可能面临严重的重金属污染。这些重金属来源复杂,其中既有自然源重金属又有不同人为来源。其中自然源可能主要包括长江流域、黄河流域的泥沙和中国西部沙漠的粉尘,人为来源可能主要包括煤炭和燃油消耗、钢铁冶炼和有色金属冶炼,其中煤炭消耗和有色金属冶炼可能是中国东部海域沉积物铅和汞的最主要的来源。这些重金属主要通过河流输入的方式进入到中国东部海域,尽管鉴定沉积物中重金属具体人为来源的方法较多,但在中国东部海域应用最为成功的是铅稳定同位素。尽管巨量的重金属输入到中国东部海域,但绝大部分海域底质沉积物质量良好,仅在锦州湾海域重金属含量严重超标。     

海洋表层沉积物中金属镉的来源解析

利用2015年8月份对长江口及其邻近海域表层沉积物的监测数据,基于主成分分析/绝对主成分分数(PCA/APCS)受体模型定量解析了重金属元素镉(Cd)的可能来源,并结合地统计学插值了Cd的源贡献量的空间分布状况,结果表明沉积物中镉污染主要存在3个可能来源,源头及贡献率分别为工业污染(18.8%)、陆地径流输入(66.0%)、生物活动等自然因素(13.6%),并且各个源头贡献量具有不同的空间分布状况,其中工业污染的高值区主要集中在靠近陆地区域,陆地径流输入的分布呈现由近岸向外海逐减降低的特征,生物活动等自然因素的高值区主要集中在远离陆地的外海区域。     

日照近海表层沉积物中重金属分布特征及其生态风险评估

根据日照近海13个站位表层沉积物粒度和重金属含量测试结果,分析了研究区表层沉积物粒度和重金属含量分布特征,采用地累积指数法和潜在生态风险指数法评估了研究区重金属污染状况和潜在生态风险,探讨了重金属的来源和控制因素。结果表明,研究区表层沉积物可分为粉砂、粉砂质砂、砂质粉砂等3种类型,沉积物类型主要呈大致平行岸线的条带状分布,由岸向海依次为粉砂 砂质粉砂 粉砂质砂。研究区表层沉积物中Cr、Zn、Pb、As、Cu、Cd、Hg等重金属的平均含量由高到低依次为45.5、21.8、16.4、8.5、4.8、0.113、0.11 μg/g。从空间分布特征来看,Cr、Cu、Zn和Pb高值区主要出现在付疃河口近岸和研究区中西部海域,Cd和As高值区位于研究区中东部海域。污染状况评估显示,Cr、Cu、Zn、As未出现污染;Cd轻度污染,个别站位达到中度污染,Hg、Pb部分站位呈轻度污染。潜在生态风险等级依次为：Cd＞Hg＞Cu＞As＞Pb＞Cr＞Zn,其中Cd和Hg表现为中生态风险,个别站位Cd为高风险危害。表层沉积物中Cu、Cr、Zn、Hg和Pb元素主要来源于陆源细粒物质的输入,Cd和As元素可能来源于钢铁冶炼、煤炭燃烧、农药、化肥以及海水养殖等。研究区表层沉积物中重金属空间分布主要受物源控制。     

渤海莱州湾表层沉积物中金属元素分布及环境质量

利用X-射线荧光光谱仪、等离子质谱仪或原子荧光光度计测定了莱州湾表层沉积物中金属元素的含量,探讨了它们的分布特征、来源及污染程度,结果表明,沉积物中铜、锌、铅、镉、砷、镍、铬、钴、钒、钪、铁、锰的含量由近岸向湾内递减,莱州湾北部海域的含量大于南部的。银含量高的沉积物主要分布在莱州湾中部偏西南的环流中心区。沉积物中砷和镍含量超过ERL值,潜在生态风险较高。富集系数和主成分分析显示,沉积物中铁、铜、锌、镉、砷、铬、镍、钴、锰、钒和钪为无富集,砷为轻度富集,铅和银为中度富集。铁、铜、锌、镉、铬、镍、钴、锰、钒、砷和钪主要来源于自然源,铅既有岩石和土壤风化产物硅酸盐矿物等自然源的贡献,又受到了人为活动的影响,银主要受人为活动的影响。聚类分析表明,可把莱州湾沉积物分为4类,其中黄河口西北缘沉积物中砷和镍污染生态风险最高,其次是莱州湾中部和北部。     

莱州湾东部海域表层沉积物重金属潜在生态风险评价

基于2015年莱州湾东部海域表层沉积物7种重金属质量分数的调查资料,通过数据处理、主成分分析方法,分析了该海域的重金属分布特征和其主要来源,并利用潜在生态风险指数法,对表层沉积物重金属潜在生态风险进行了评价,结果表明:研究海域表层沉积物中各重金属的质量分数均符合第一类沉积物质量标准,沉积物质量状况良好;该区域重金属来源主要有莱州湾环流输送、陆源排污、海上交通污染和大气沉降等,但不同重金属进入海洋环境的途径有所不同;研究区域重金属综合潜在生态风险程度低,各重金属的潜在生态风险由高到低为CdHgAsPbCuCrZn,13.33%的站位Cd为中潜在生态风险,Cd在7种重金属生态风险中的贡献率最高,为主要潜在生态风险因子;应加强莱州湾东部海域沉积物中Cd质量分数的监测,重点关注其高值区的潜在生态风险。     

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。     

胶州湾东部和青岛前海表层沉积物重金属分布特征及其对比研究

根据2003年对胶州湾东部和青岛前海2008年奥运赛场海域表层沉积物中重金属、有机碳和硫化物的调查结果表明:研究区的重金属(As除外)高含量主要分布在团岛污水处理厂,大港出口北侧至李村河口沿岸一带。作者通过与胶州湾周围岩体、地层和松散沉积物中重金属的平均含量比较以及重金属与环境因子有机碳、硫化物的相关分析,证明了研究区的重金属污染主要来自于工业和生活污水的排放,并且重金属与硫化物的物源不尽相同。作者发现由于胶州湾的潮流作用模式使胶州湾东部排入的污染物向西扩散的可能性削弱,是胶州湾东部污染严重的一个自然因素。同时由于胶州湾东部的部分污染物经由沧口水道搬运到青岛前海的退潮三角洲区域而出现局部高值区,其中沉积物中的Cr和Cu已有超标现象,应引起重视。     

三沙湾表层沉积物重金属含量分布及生态风险评估

研究了三沙湾沉积物重金属的分布和污染情况,分别使用了主成分分析(PCA)、富集因子分析和潜在生态风险指数法对研究区域沉积物中重金属的来源、富集水平和生态风险这3个方面进行了探讨.主成分分析的分析将调查海域沉积物中金属元素分为自然来源和人为来源2类.其中Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Hg、As和Ni均为人为来源,该来源可能与沿岸的人类活动有关.富集因子法的分析结果表明,研究区域As、Ni、Cd、Cr、Pb、Cu、Zn、Hg处于低富集状态.这说明该地区由工业活动所导致重金属污染还处于初级阶段,其污染状况的发展需要及时关注.潜在生态风险指数法分析结果表明,研究区域80%站位(1、2、3、4、5、6、7、9、10、11、12和14)处于中等污染的生态风险水平,沉积物中Hg、Cd、As和Ni为主要生态危害的重金属元素.     

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.     

天津海域重金属元素环境地球化学特征及其影响因素分析

根据天津海域49个底质样品的粒度分析、重金属分析及对测试结果进行的聚类分析和相关分析,综合研究了天津海域表层沉积物类型分布特征和重金属元素的分布特征,使用多元潜在生态风险指数法对天津海域的底质环境进行了评价,探讨了天津海域的现代沉积环境和重金属元素的环境地球化学特征.研究发现:(1)粘土质粉砂是天津海域分布最广的沉积物类型,Hg 是天津海域的主要污染元素;(2)重金属元素富集区分别位于大沽排污河口地区和永定新河口至东疆港外侧的地区,这两个地区水动力较缓,沉积物粒度较细;(3)除 Hg 外,其他几种重金属元素与沉积物中砂、粉砂和粘土含量之间存在极强的相关性.     

渤海湾表层沉积物重金属与污染评价

用原子吸收法测定了渤海湾表层沉积物中重金属的含量,同时用2种评价方法对该海域底质环境进行了评价。结果表明:沉积物中汞、锌含量平均值超过标准,其余项目未发现超标;其分布特征由于受沿岸不同污染源的污染影响,重金属污染物难以形成一定规律的分布状态。同时该海域底质环境质量总指数已达到污染程度和很强的生态危害,其中主要污染元素是Hg,已达重污染,并形成极强的生态危害。     

中国北部辽东湾表层沉积物中PAHs源解析和生态风险评价

研究于2014年和2015年对辽东湾表层沉积物中16种多环芳烃（PAHs）的来源和生态风险状况进行了调查和评估。辽东湾表层沉积物中16种PAHs的含量范围为88.5-347 ng/g,高值区主要分布在辽东湾中部海域。对辽东湾各站位沉积物中多环芳烃的含量进行中聚类分析结果表明,辽东湾的采样站位可分为两类,一类站位主要分布在辽东湾沉积物中部海域,另一类站位主要分布在受陆源污染较为严重的近岸海域。辽东湾表层沉积物中PAHs的来源为燃烧源和石油源的混合来源,其中燃烧源为主要来源。萘、苊、苊烯、菲、二苯并[a,h]蒽可能偶尔会引发有害生物效应;辽东湾表层沉积物为低致癌风险;辽东湾中部海域表层沉积物中PAHs的生态风险和毒性污染水平高于辽东湾近岸海域。     

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.     

大亚湾内、外海域重金属分布对比及其潜在生态风险评价

为促进大亚湾区的海洋生态环境保护和可持续发展,文章以铜等9种重金属为指标,根据相关规范和标准,分别调查大亚湾内、外海域的海水、表层沉积物和生物质量,并采用单因子污染指数和内梅罗综合污染指数,对比重金属的污染程度,具有创新性;同时,以表层沉积物为代表,采用潜在生态风险指数,评价大亚湾海域的潜在生态风险。研究结果表明:大亚湾海域海水、表层沉积物和生物中的重金属含量大部分符合相关一类或推荐的标准;海水中的主要重金属为铅,综合污染指数湾外低于湾内,可能与人类活动和海水交换有关;表层沉积物中的主要重金属为钒,综合污染指数湾内低于湾外,可能与钒的最大值超标有关;生物体内重金属的综合污染指数,甲壳类和头足类湾外低于湾内,而鱼类和贝类湾内低于湾外,但差距均不明显;大亚湾海域多种重金属的潜在生态风险等级为很高,其中汞为首要潜在生态风险因子,须引起高度关注。     

渤海湾(天津段)柱样沉积物重金属污染研究

用原子吸收法测定了渤海湾柱样沉积物中重金属的含量,分析了各元素在各站位的分布特征,同时对各重金属元素和有机质做了相关分析并对该海域底质环境进行了评价,结果表明：各重金属含量随深度的分布特征由于受沿岸不同污染源的污染影响,重金属污染物难以形成一定规律的分布状态,总体上呈波折型分布;且该海域底质环境质量总指数已达很强的生态危害,其中主要污染元素是Hg,已达极强的生态危害。     

兴化湾海域水体和表层沉积物中重金属分布及其源解析

根据2015年春季兴化湾海域的环境调查资料,对海水和沉积物中的重金属分布及其来源进行了探讨。采用单因子污染指数法和地质累积指数法对海水和沉积物污染程度进行评价,并利用主成分分析法对其重金属的潜在来源进行解析。结果显示:表层海水中重金属Cd,As和Cr质量浓度符合海水水质一类标准,重金属Cu,Pb,Zn,Hg质量浓度均符合海水水质二类标准;表层沉积物中重金属Cu,Pb,Zn,Hg,As,Cd,Cr含量均符合海洋沉积物质量一类标准。地质累积指数评价结果显示,沉积物中重金属Cd总体为污染,其余6种重金属为清洁水平。表层沉积物中重金属间相关性分析表明,Hg与Cu,Zn之间具有相似的来源特征。研究区重金属潜在来源主要为江阴港周边入港船舶排放、生活污水和工农业生产的输入、周边河流输入和大气沉降等。     

乐清湾表层沉积物重金属污染及其潜在生态风险评价

笔者于2012年8月对乐清湾表层沉积物进行了采集,并测定了其中各重金属(汞、砷、铅、镉、铜、铬和锌)元素的含量。采用地累积指数法和潜在生态风险指数法对重金属污染情况进行了评价,结果表明:7种重金属元素的地累积污染指数由大到小依次排列为:铜、锌、汞、镉、砷、铅、铬,乐清湾海域基本上所有站位均处于"无-中"的污染水平;同时该海域沉积物重金属污染总体潜在生态风险程度低,各重金属元素潜在生态风险程度由高到低依次排列为:镉、砷、铜、汞、铅、锌、铬,其中镉为该海域主要潜在生态风险因子。     

庙岛群岛南部海域海水和表层沉积物重金属分布特征及生态风险评价

基于2014年4月庙岛群岛南部海域的调查资料,综合运用单因子指数法、地质累积指数法和潜在生态风险指数法3种方法,研究了海水和表层沉积物重金属元素的含量分布特征,并对重金属元素进行了污染评价和生态风险分析。结果表明:调查海域海水中Zn、Hg、Cu和Cd均符合第一类或第二类海水水质标准,15%站位的Pb超第二类海水水质标准;表层沉积物中7种重金属均符合第一类沉积物质量标准,沉积物质量良好;地质累积指数评价结果表明沉积物中重金属污染程度由高到低为ZnAsPbCrCuCdHg,Hg均处于清洁状态,As、Pb、Cr、Cu、Cd均有部分站位呈轻度污染状态;潜在生态风险指数表明沉积物中重金属综合潜在生态风险程度为中,7种重金属潜在生态风险由高到低为CdHgAsPbCuZnCr,Cd和Hg为调查海域沉积物重金属主要潜在生态风险因子;Pearson相关分析结果表明Zn、Cr、Hg、Cu、Pb、As之间呈显著相关(P0.01),具有相似的来源特征。庙岛群岛南部海域重金属的来源主要包括黄河入海泥沙悬浮物输送、周边沿岸入海径流输入、港口码头船舶引入和大气沉降输入等。应加强对庙岛群岛南部海域海水中Pb及表层沉积物中Cd和Hg的监测,重点关注沉积物中Cd和Hg相对高值区的潜在生态风险。     

多元统计及物源分析支持的北部湾东部海域沉积物输运趋势

通过对北部湾东部海域表层底质样的粒度和重矿物分析,获得了粒度和矿物组成特征。对粒度进行因子分析获得了4个主控因子,其中因子2和3分别代表细颗粒的悬移质组分和陆源粗颗粒推移质组分,指示来自琼州海峡和北部湾西岸、西北岸的物源贡献,而且因子2的高得分区与弱环流背景相吻合;因子4反映了粤西和海南岛东岸沿岸流的物源贡献。采用重矿物组合,将研究区沉积物的物质来源划为4个分区。分别对4个物源分区使用粒径趋势分析模型,把它们合并后获得了整个研究区的趋势矢量,其中海湾北部沉积物输运汇聚中心的位置与余环流的中心位置基本一致,海南岛西部海域沉积物显示为向北输运的特征,与地貌、水动力特征基本吻合,在一定程度上可消除物源混合造成的影响。在使用粒径趋势分析模型获取沉积物净输运方向时,需要综合考虑物源差异和空间尺度对沉积物粒径趋势的影响。     

雷州半岛滨海湿地表层沉积物中重金属含量分布与生态风险评价

采用多元统计方法分析了雷州半岛滨海湿地表层沉积物中重金属的含量、相关性、空间分布特征和来源,并对其生态风险进行了评价。研究区表层沉积物中的Cu、Zn、Pb、Cr、As、Cd和Hg的含量平均值分别为10.29±7.80、47.06±28.47、24.74±10.78、41.70±26.25、7.98±4.73、0.042±0.029和0.020±0.027μg·g-1。Cu、Zn和Cr以及Pb、Cd和Hg为2个强正相关群,第一个群中的重金属元素以自然来源为主,第二个群则兼有人为输入和自然2个来源。重金属含量的高值区主要分布在流沙港、湛江港西部、海安港和雷州湾西部海域。对照美国海洋与大气管理局(NOAA)的生物效应标准,研究区绝大部分海域内的表层沉积物中除As含量在约50%的站位的值在"效应范围低"(effect range low)和"效应范围中等"(effect range median)阈值之间,对底栖生物会偶尔发生负面效应外,其他重金属基本不发生负面效应。重金属总体为低污染程度和低潜在生态风险。应重视人类活动较强的区域如湛江港西部、流沙港、海安港等海区的重金属污染,以避免持续累积至能对生物造成危害的水平。