海洋沉积物的污染机理和防治对策——以重金属为例

随着工业领域的高速发展,工业废液频繁排入水体,导致被排入的水体中的重金属含量越来越高.重金属是主要的海洋污染物之一,易被生物体吸收富集,转化为毒性更大的金属有机化合物,再经食物链传递,危害人体健康,而海洋沉积物是进入海水中具有毒性的重金属的主要归宿地.笔者主要讨论了沉积物吸附重金属的沉积物重金属的质量基准和背景值、吸附机理和海域金属污染防治措施等方面的内容,并进行了研究展望.     

椒江沉积物的重金属分布特征及环境评价

沉积物对水体中的重金属具有源和汇的双重作用。河流沉积物中重金属含量与相态分析是研究流域重金属元素循环,评价其生态危害性的基本方法。采用1mol/L的盐酸对椒江悬浮物和河漫滩沉积物进行淋滤,研究重金属(Zn、Pb、Cr、Cu和Cd)在酸溶相和酸不溶相中的分布特征,分析并揭示其主要来源和生态效应。椒江沉积物中Zn、Pb、Cu、Cd的含量明显高于浙东地区土壤背景值,酸淋出率60%,当环境条件发生变化时,酸溶相中的重金属易释放到水体中,具有较高的生态风险。相关性和主成分分析揭示,酸溶相中的重金属主要吸附、络合于有机质和铁锰氧化物中,其来源受工业、农业排放的控制。富集因子分析和潜在生态危害评价表明,椒江沉积物中Cd的富集程度最高,尤其在上游永安溪河段,Cd达到显著富集。而Zn、Pb、Cr、Cu均为轻度—中度富集。     

广西防城珍珠港珍珠养殖区表层沉积物重金属污染评价

分析了防城珍珠港养殖区表层沉积物中重金属(Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、As)含量的分布特征,并采用海洋沉积物质量国家标准和地积累指数法评价了该养殖区沉积物中重金属污染。结果表明:该养殖区表层沉积物重金属含量均达到一类海洋沉积物质量标准;重金属污染程度基本上属无污染。     

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。     

海洋动物金属硫蛋白的提取与分析技术研究进展

金属硫蛋白(metallothioneins,MTs)是一类低分子量、富含半胱氨酸的金属结合蛋白。由于水生生物体的MTs能被金属诱导,而且诱导程度与水环境重金属浓度之间存在一定的相关性,可间接反映出水环境中重金属的污染水平,因此,海洋动物体内的MTs已被认为是海水和沉积物重金属污染的生物标志物。近20 a来,为了将MTs应用于海洋污染的生物监测,国内外学者先后研究了多种分析技术及相应的提取方法。本文对目前已报道的海洋动物MTs提取与检测技术进行了评述,并根据存在的不足提出了今后的研究重点。     

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。     

海南东寨港重金属在多种环境介质中污染状况及评价

分析了东寨港海水、表层沉积物和生物体中重金属Cu、Zn、Pb、Cd、Hg、类金属As的含量及分布特征,并运用单因子指数法、地积累指数法评价了该调查区重金属污染程度。结果表明：东寨港海水中除Pb的含量符合二类海水标准外,其余含量均符合一类海水标准,且远低于渔业水质标准限值;表层沉积物中典型重金属元素含量都符合海洋沉积物质量一类标准,基本属于无污染区;本区湿地沉积物中的重金属含量比岛内及周边区典型红树林湿地略偏高;红树林及暗滩沉积物中重金属比东寨港水底沉积物重金属含量高,表明河口湾潮滩上的红树林区可能是重金属元素的富集区,东寨港目前可能受到了陆源污染的影响;生物体中重金属含量均符合一类标准,符合无公害水产品的要求。     

临洪河口海域间隙水和沉积物中重金属分布研究

为了研究近岸海域中重金属的分布情况及其潜在迁移趋势,以连云港临洪河口为研究对象,分析了间隙水和沉积物中Cu,Zn,Pb,Cd,Cr,As,Fe,Mn的含量。结果表明,沉积物中金属浓度的分布顺序为:Pb>Zn>As>Cr>Cu>Cd。同种重金属在沉积物中的含量高于间隙水中,表明了该水体中的重金属有从沉积物向上覆水扩散的可能趋势。统计分析结果表明,沉积物中的金属浓度之间发现存在明显的相关性;多数金属与Fe、Mn存在明显的浓度相关性,表明了Fe和Mn在河口系统的金属地球化学循环过程中起重要作用。     

海南东寨港重金属在多种环境介质中污染状况及评价

分析了东寨港海水、表层沉积物和生物体中重金属Cu、Zn、Pb、Cd、Hg、类金属As的含量及分布特征,并运用单 因子指数法、地积累指数法评价了该调查区重金属污染程度。结果表明：东寨港海水中除Pb 的含量符合二类海水标准外, 其余含量均符合一类海水标准,且远低于渔业水质标准限值;表层沉积物中典型重金属元素含量都符合海洋沉积物质量一类 标准,基本属于无污染区;本区湿地沉积物中的重金属含量比岛内及周边区典型红树林湿地略偏高;红树林及暗滩沉积物中 重金属比东寨港水底沉积物重金属含量高,表明河口湾潮滩上的红树林区可能是重金属元素的富集区,东寨港目前可能受到 了陆源污染的影响;生物体中重金属含量均符合一类标准,符合无公害水产品的要求。     

钦州湾沉积物中重金属的多元统计分析：空间关系、生态风险和来源识别

海湾是海洋和陆地相互作用和人类活动最强烈的区域,沉积物中重金属的含量和分布都受到人类活动的影响。为了探究钦州湾沉积物中重金属的含量水平、污染程度和可能来源,本研究分析了钦州湾表层沉积物中Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Hg和As的含量及空间分布,采用地质累计指数（Igeo）和潜在生态风险指数（PERI）定量分析了重金属的污染程度和生态风险,并利用自组织映射(SOM)和正定矩阵因子分解法(PMF)模型评估了重金属的可能来源。结果表明：钦州湾表层沉积物重金属中Zn的平均含量最高,Hg平均含量最低;除个别站位的Pb含量符合海洋沉积物质量第二类标准外,其他重金属含量均符合海洋沉积物质量第一类标准;Igeo结果表明钦州湾表层沉积物主要的污染元素为Pb、Hg和Cu;PERI结果表明Hg是钦州湾表层沉积物主要的生态风险元素。SOM和PMF模型结果表明钦州湾表层沉积物重金属主要受自然来源、农业活动、工业生产活动的共同影响,各来源的相对贡献率分别为39.65%、29.15%和31.20%。     

海洋无脊椎动物金属硫蛋白研究进展

金属硫蛋白(metallothionein,MT)在海洋无脊椎动物中广泛存在,对多种重金属具高亲和性,在生物体内重金属解毒、必需金属离子调控和体内自由基清除等方面具有重要作用。综述了近几十年来海洋无脊椎动物金属硫蛋白的研究进展,着重介绍了软体动物(Mollusca)、节肢动物(Arthropoda)以及棘皮动物(Echinodermata)金属硫蛋白的研究现状,分析了无脊椎动物金属硫蛋白的特点,对海洋无脊椎动物金属硫蛋白的研究进行了总结。近年来,海洋无脊椎动物金属硫蛋白的研究热点主要集中在金属硫蛋白不同组织定位及蛋白序列多态性对其功能的影响、异构体在动物体内发挥的不同作用等。我国近海的重金属污染日益严峻,金属硫蛋白在重金属生物毒理效应等方面发挥重要作用,海洋无脊椎动物金属硫蛋白在生态毒理领域的研究日趋受到重视,对海洋无脊椎动物金属硫蛋白的研究亟待加强。     

珠江及其河口沉积物中重金属的化学形态研究

对于重金属元素在河流、海洋中迁移规律的研究,过去都是以元素的总量为依据。随着环境化学和海洋地球化学的发展,需要对重金属元素的有效毒性问题进行探讨,以及重金属的吸附与解吸、絮凝与沉降和自净作用过程的研究等,都要求对各元素进行详细的形态划分。 研究迁移元素的化学形态有间接的计算方法和直接测定法。间接计算法基于Al是自然界难溶元素,可以把沉积物中重金属元素与Al含量的比值与大陆岩石中该元素与Al含量比值进行推算。所得结果与自然界实际情况相比有一定出入,而且,还不能把元素形态分得更详细。目前,一般都采用直接测定法。     

厦门篔筜湖疏浚沉积物对海水中铅铜镉吸附的动力学

为了解疏浚沉积物倾弃入海洋后的化学行为,本文研究了在海水中已达溶出平衡的篔筜湖疏浚沉积物,对再外加入的Pb,Cu,Cd的吸附行为,给出了吸附动力学数据,并用作者先前提出的重金属固液界面吸附动力学模式作了理论处理。     

青岛港董家口港区临时倾倒区沉积物质量分析与评价

为了研究青岛港董家口港区临时倾倒区沉积物质量情况,对该倾倒区2013-05,2013-08和2013-10的监测数据进行分析,研究结果表明研究区表层沉积物监测项目中Hg,Cu,Pb,Zn,Cd,Cr、硫化物、有机碳和油类单因子质量指数均小于1,全部达到《海洋沉积物质量标准》中第一类评价标准要求。研究区表层沉积物重金属元素污染程度由重至轻依次为Pb,Cd,Zn,Cu,Cr,Hg,重金属污染程度为低污染;各重金属元素的潜在生态风险性由大到小依次为Cd,Pb,Hg,Cu,Cr,Zn,重金属为低等潜在生态风险。2013年该倾倒区的生态风险程度由重至轻依次为5月、10月、8月。掌握倾倒区沉积物重金属环境污染程度对于海洋倾倒区的科学使用和管理具有十分重要的意义。     

三亚东部近岸海域表层沉积物重金属元素地球化学特征及环境质量评价

本文对三亚东部近岸海域表层沉积物中7种重金属元素的地球化学特征和空间分布特征进行了研究,并应用地积累指数法和尼梅罗综合指数法对各重金属的污染程度进行了评价。研究发现, 三亚东部近岸海域表层沉积物中重金属含量总体较低,符合《海洋沉积物质量》一类标准,大多数重金属元素含量的空间分布主要受元素的“粒度控制律”制约,其物质来源主要为陆源细粒沉积。地积累指数法和尼梅罗综合指数法的评价结果均表明,研究区表层沉积物的重金属未达到污染程度,属清洁状态,环境质量良好。     

黄河口沉积物重金属含量变化特征研究

在黄河口的平水期、枯水期和丰水期采集沉积物样品。分析了铜、铅、锌、镉、铬、砷、汞浓度.结果表明,黄河口沉积物样品中的重金属含量由河到海呈现先上升后下降的趋势,平水期和枯水期Cd、Cr、As呈显著相关(0.01水平)。重金属含量为平水期>枯水期>丰水期。水文特征严重影响到沉积物中重金属的迁移。沉积物中重金属含量和沉积物的粒度密切相关.粒度越小重金属含量越高,反映了河流沉积的特征。沉积物中重金属浓度较低。各项目基本上都符合海洋沉积物质量一类标准。     

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.     

西沙永兴岛附近海域沉积物的环境质量评价

根据2009-2017年9个航次对西沙永兴岛附近海域共6个站位的沉积物重金属监测结果,应用数理统计法估算了该区域7种重金属元素的背景值,分析了重金属的含量及年际变化,采用单因子标准指数法和潜在生态危害指数法对其重金属含量进行了评价.结果表明:研究区域沉积物重金属具有低背景值,均符合海洋沉积物质量第一类标准,沉积物质量为...     

2012年罗源湾海域环境质量现状评价与分析

文章根据2012年8月对福建罗源湾海域的环境质量调查结果,结合海洋功能区划对海洋环境质量现状进行了评价与分析,并综合分析了海水中富营养化程度,沉积物中重金属的富集程度与生态风险效应。结果表明:该海域水质中除活性磷酸盐、无机氮和石油类存在超标外,其他环境因子均符合功能区划要求的海水水质标准。沉积物中除滴滴涕外,其他因子均符合海洋沉积物标准。20%的站位富营养化指数大于1,该海区的富营养化程度较低。沉积物中铅的富集程度相对较大,沉积物重金属的潜在生态危害轻微。     

基于模糊综合评价的粤港澳大湾区海洋沉积物中重金属污染演变历史

本研究测定了粤港澳大湾区典型海域—大亚湾沉积物中主要重金属元素的含量水平与污染状况。利用我国海洋沉积物质量标准和模糊综合评价法,系统探讨了大亚湾海洋沉积物质量的历史演变过程,为我国大湾区可持续发展提供了科学理论支持。结果表明,大亚湾海域的重金属污染状况在过去近百年经历了3个主要变化阶段:(1)20世纪80年代之前,大部分重金属含量较低,沉积物质量处于一类等级,与重金属污染相关的生态风险较小,对沉积物生态风险贡献最高的元素为Cr,最低的为Cd;(2)1980?2000年间,大亚湾沉积物中的重金属含量明显高于背景值,表明该阶段出现了较为严重的重金属污染,使近岸海域的沉积物质量等级处于二类与三类,但大亚湾外部海域沉积物受污染影响较小,仍处于一类等级,在此期间,Cu取代Cr成为最主要的污染元素;(3)2000年以后,沉积物重金属的污染水平显著降低,生态风险迅速下降,沉积物质量等级恢复到了一类水平,Cr是这一阶段最主要的污染元素。