渤海中部和黄海北部表层沉积物重金属含量及生态风险评价

于2015年9月,在渤海中部和黄海北部海域调查并采集表层沉积物样品,对样品的粒度、重金属(Cu、Pb、Zn、Cd、Cr)含量及有机碳含量进行了测定,探讨表层沉积物重金属含量、生态风险及其空间分布特征,分析影响生态风险空间分布的因素。结果表明:受河流输入及海洋沉积环境的影响,沉积物重金属含量较高的区域为河口区、渤海湾口以及北黄海中西部,调查区表层沉积物重金属Cu、Pb、Zn和Cr单因子潜在生态风险程度为低污染水平,Cd达到中等污染水平;表层沉积物重金属综合潜在生态风险均为中等水平。     

渤海中部沉积物铅来源的同位素示踪

本研究对渤海中部表层和柱状沉积物中Pb的含量和同位素进行了分析,研究了其时空分布规律,并探讨了其物质来源。结果表明,表层沉积物中Pb的含量为14.54×10-6~59.42×10-6,其含量在渤海湾近岸、黄河口附近、研究区的东北部较高,而在研究区的中部和渤海湾北部含量较低;Pb同位素207Pb/206Pb的值为0.8341~0.8489,208Pb/206Pb的值为2.0828~2.0980。岩心沉积物中Pb含量、同位素组成与表层沉积物相似,整体上较为稳定,但在1990s以来呈现增大的趋势。渤海中部沉积物中Pb以自然来源为主,黄河沉积物是其主要物质来源,但渤海湾北端则与滦河源物质或沿岸侵蚀相关;人类活动影响主要出现在1990s以后,与中国含Pb矿石的燃烧等工业活动相关,但影响微弱,仅在黄河口西北近岸海域、渤海湾等个别站位得到体现。     

渤海西北近岸海域表层沉积物重金属污染及评价

对取自渤海西北近岸海域的189个表层沉积物进行了重金属元素、粒度和有机碳(TOC)分析,查明了研究区重金属的分布特征和潜在污染水平。结果表明,As、Cr、Pb、Zn的空间分布比较均衡,Cd、Cu、Hg的空间变异系数较大,低值区都集中在昌黎沿海海域,高值区基本都集中在沿岸河口位置,总体上呈现出由西北部沿岸海区向东南降低的趋势。Cu、Cr、Pb、Hg与黏土含量、TOC之间表现出较强相关性。Pearson相关分析表明,黏土是重金属元素的主要载体,TOC是控制重金属元素的次要因素。根据地质累积指数法(Igeo)评价得出,渤海西北近岸海域仅在个别区域受到轻微污染,大部分区域沉积物底质环境良好。重金属富集因子(EF)显示研究区沉积物污染程度明显高于Igeo计算结果,多数重金属元素均处于中度污染水平,这可能与计算EF值时所取的区域背景值存在偏差有关。两种重金属元素评价方法同时表明Hg元素在沿岸河口位置存在一定程度污染,这与陆上人类经济活动向河口排放的污染物质经河流排入海有直接关系,说明人类经济活动给沿岸水域造成了一定程度的污染。     

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。     

渤海表层沉积物重金属污染评价

依据第二次全国海洋污染基线调查数据,采用地积累指数和潜在生态风险因子两种方法对渤海表层沉积物中As,Cd,Hg,Pb进行污染分区评价。结果表明,渤海全区内Cd,Hg和Pb存在较强的正相关关系。各海区重金属污染特征明显不同：(1)北部辽东湾Hg和Cd污染最为严重;(2)秦皇岛近岸Hg污染较为突出;(3)南部莱州湾仅有轻微Hg污染,而西部渤海湾没有出现上述金属污染;(4)辽东半岛近岸和外海海区呈现偏中度Hg污染。     

渤海表层沉积物中有机碳的分布和来源

大河影响下的陆架边缘海沉积有机碳的分布和来源是全球碳循环研究的重要内容。本研究于2012年5月采集了渤海海域的29个表层沉积物样品,分析了粒度组成、总有机碳(TOC)、总氮(TN)、木质素含量和稳定碳同位素丰度(δ13C)等参数,结合基于蒙特卡洛模拟的三端元混合模型,定量研究了沉积物中有机碳的分布和来源情况,并讨论了其影响因素。结果表明,研究区域表层沉积物中TOC含量为0.19%~0.81%,渤海中部泥质区站位(大于0.65%)明显高于其周围砂质区域站位(小于0.40%);TOC与黏土含量也有显著的正相关性,说明细颗粒沉积物容易富集有机碳。沉积有机碳的δ13C范围为-23.7‰~-21.8‰,显示沉积有机碳是海源和陆源有机碳的混合输入。木质素参数,如C/V、S/V和LPVI的数值范围显示研究区域表层沉积物中木质素主要来源于被子植物草本组织与木本组织的混合,同时有少量裸子植物的贡献。基于蒙特卡洛模拟的三端元混合模型显示研究区域沉积物中有机碳主要来源于海洋浮游植物,平均为64%,陆源有机碳中来自土壤的贡献最高(平均为27%),C₃维管植物的贡献较少(平均为9%)。海洋浮游植物有机碳主要分布在渤海中部泥质区及离岸较远的区域,而土壤有机碳和C₃维管植物有机碳则主要沉积在河口附近及近岸区,并可以离岸输运到较远的地方。     

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。     

渤海沉积物重金属环境质量评价及其影响因素

基于渤海404个站位的沉积物重金属元素含量与分布特征,通过潜在生态风险、地累积指数等指标定量评价了沉积物中重金属的环境质量,利用富集因子和主成分分析法,对影响渤海表层沉积物中重金属元素分布特征的影响因素进行了分析。研究结果显示,渤海湾重金属元素平均含量最高,渤海海峡最低;渤海Cd具有强潜在生态风险,Hg具有中等?强潜在生态风险,总潜在生态风险程度为中等;Cr和Ni的少量站位超过毒性阈值上限,其余重金属污染物含量均低于毒性阈值下限,表明渤海发生沉积物重金属的毒性污染的概率很低。沉积物中粒度效应控制的重金属元素含量对渤海表层沉积物中的重金属元素的分布具有主要影响,人类活动所造成的污染主要是Cd,主要分布于辽东湾的锦州湾和复州湾,其次通过河流进入海洋的Hg对黄河三角洲及莱州湾有重要影响,亟需引起注意。     

渤海中部水域表层沉积物中硫酸盐还原菌的丰度分布

硫酸盐还原菌(SRB)的丰度是金属在海水和海洋沉积物中腐蚀速度的一个重要指标。2006年12月10-13日对渤中海域表层沉积物中SRB的丰度分布进行了调查。检测结果表明,各站表层沉积物SRB的丰度按大小排序为BZ28-2S-CEP-BH2站>BZ28-2S-SPM站>BZ28-2S-CEP-BH1站,SRB的平均丰度为1.02×102个.g-1(湿样)。     

渤海西南部潮间带沉积物中的重金属

用石墨炉原子吸收分光光度法测定了渤海潮间带沉积物中Zn,Cu,Pb,Cd,Cr和Ni。研究结果表明,渤海西南部潮间带沉积物中重金属含量基本正常,但Zn的污染较为明显,可能与油田排污有关。黄河口重金属含量从高潮带向低潮带逐渐降低。本区沉积物具有相似的地球化学特性。沉积物中重金属含量与有机质含量密切相关,它们易与有机质结合,而沉降至底质。     

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。     

渤海中南部沉积物中生源要素的分布特征

从化学结合形式出发,对渤海中南部海区沉积物中OC、N、P、BSi等生源要素的含量进行调查分析,讨论了各生源要素的分布及其影响因素。结果表明:受陆源输入的影响,表层沉积物中各形态氮、磷及有机碳均呈现"近岸高,远岸低"的分布趋势,生物硅的含量分布则与海区浮游硅藻的分布趋势相一致;可交换态氮是总氮中较活跃的部分,占总氮的比例约为3.7%;固定态铵是总氮的主要组成部分,约占总氮的38.4%,其主要与有机质含量及黏土矿物组成有关;渤海表层沉积物中OC/BSi、ON/BSi以及OP/BSi的比值分别为2.38、0.19、0.03,低于Redfield比值,说明有机质优先于生物硅分解;OC/ON平均值在6.0~14.0之间,判断渤海沉积物中有机质受陆源输入和海洋自生共同影响;其中,有机碳主要以陆源输入为主,而有机氮在沉积物表层主要以陆源输入为主,在沉积物下层则主要来源于海洋自生。     

黄、渤海沉积物中陆源脂类有机质的组成分布与转化特征

本文对黄、渤海表层沉积物中脂类化合物的组成进行了分析研究。结果表明,黄、渤海表层沉积物有机碳的含量为0.03%~1.02%,以黄河口含量最低,黄河口外和双台子河口外,以及北黄海和南黄海中部含量较高。有机质碳稳定同位素δ13C的分布为-21.55‰~-24.28‰,表征其陆海双重来源特征,并且海源特征由河口向海、由近岸向离岸逐渐增强。陆源脂类化合物以河口处略高,河道处略低,由河口向渤海中部和靠近渤海海峡方向迅速降低,表现出显著的河流输入特征;其形态组成由河道的游离态接近100%的绝对优势,迅速转变为渤海中部的以皂化结合态为主（大于50%）,仅在渤海中部和渤海海峡附近存在小于5%的矿物结合态,转化程度较低。北黄海中部和南黄海中部泥质区的有机碳和陆源脂类化合物显著富集,但其对总有机碳的相对贡献较小;其中皂化结合态超过50%,矿物结合态小于10%,说明其具有中等偏高的转化程度。     

中国黄、渤海海水中溶解镉的形态研究

黄、渤海是我国重要的海洋经济渔业开发区域,海水中痕量金属的含量及其存在形态会对海洋环境、海洋渔业产生重要影响。随着近年我国痕量金属采集与分析测试技术的发展,数据的准确性有了新的提升。2016-06—07采集黄、渤海40个站位的海水样品,测定其溶解态金属Cd的总浓度,并应用电化学方法(阳极溶出伏安法)分析Cd存在形态。结果表明,渤海海水中的总溶解态Cd浓度是南黄海海水中的2~3倍,这可能与渤海海水停留时间较长,水深较浅,周边较多河流输入有关。20%~92%以上的溶解态Cd是以有机络合物形态存在,以自由离子态存在的Cd浓度不超过100 pmol/L,低于Cd对浮游生物的毒性阈值。渤海比黄海的金属配体浓度高出2倍以上,高值出现在黄河口周围海域,表明黄河水携带较多有机配体输入。推测我国近海有机配体来源可能包括陆源输入、沉积物再悬浮的解析过程以及藻类分泌。研究还表明,黄、渤海海水中溶解态Cd的有机配体络合常数较其他海域的稍高,这与我国近海废、污水排放的有机络合配体类型有关。     

长江口及邻近海域细颗粒沉积物中重金属的空间分布及沉积通量

长江每年输送大量的泥沙进入东海,其中细颗粒沉积物具有搬运距离远、扩散范围大的特点,成为示踪河口及近海沉积物源汇过程的良好载体。本文基于采自长江口及邻近海域的44个表层沉积物样品,分析了细颗粒组分中重金属的空间分布和沉积通量,探讨了重金属来源和搬运沉积过程。研究表明:长江口及邻近海域细颗粒沉积物中Cu、Cr、Ni、V和Zn含量、沉积通量的空间分布具有高度的相似性,总体表现为长江口及浙闽沿岸高,向外急剧降低;该区细颗粒沉积物中的重金属主要来自长江,入海后向两个方向扩散,其一为向西南方向扩散,沉积于内陆架泥质区;其二是向东的跨陆架输送,沉积于长江冲淡水影响的海域。从长江口向西南方向的输送和沉积是长江入海重金属最重要的汇。     

黄东海表层沉积物中磷的赋存形态和分布特征及其对生态系统的潜在影响

For better understanding the phosphorus(P) cycle and its impacts on one of the most important fishing grounds and pressures on the marine ecosystem in the Yellow Sea(YS) and East China Sea(ECS), it is essential to distinguish the contents of different P speciation in sediments and have the knowledge of its distribution and bioavailability. In this study, the modified SEDEX procedure was employed to quantify the different forms of P in sediments. The contents of phosphorus fractions in surface sediments were 0.20–0.89 μmol/g for exchangeable-P(Exch-P), 0.37–2.86 μmol/g for Fe-bound P(Fe-P), 0.61–3.07 μmol/g for authigenic Ca-P(ACa-P), 6.39–13.73μmol/g for detrital-P(DAP) and 0.54–10.06 μmol/g for organic P(OP). The distribution of Exch-P, Fe-P and OP seemed to be similar. The concentrations of Exch-P, Fe-P and OP were slightly higher in the Yellow Sea than that in the East China Sea, and low concentrations could be observed in the middle part of the ECS and southwest off Cheju Island. The distribution of ACa-P was different from those of Exch-P, Fe-P and OP. DAP was the major fraction of sedimentary P in the research region. The sum of Exch-P, Fe-P and OP may be thought to be potentially bioavailable P in the research region. The percentage of bioavailable P in TP ranged from 13% to 61%. Bioavailable P burial flux that appeared regional differences was affected by sedimentation rates, porosity and bioavailable P content, and the distribution of bioavailable P burial flux were almost the same as that of TP burial flux.     

柘林湾表层沉积物重金属分布及污染初步评价

研究了柘林湾表层沉积物样品中7种重金属元素的质量分数及分布特征,并对其来源进行了分析。结果显示,调查海区Zn的平均质量分数为113.0μg/g±6.5μg/g、Cr为40.1μg/g±8.5μg/g、Mn为837.9μg/g±168.6μg/g、Cu为24.0μg/g±4.3μg/g、Pb为57.7μg/g±11.3μg/g、Ni为24.4μg/g±5.7μg/g、Fe为3.7%±0.4%。重金属主要来源于陆源风化产物,其质量分数反映了粤东地区的地质特点。分别以沉积物质量和香港环保署公布的标准,对柘林湾表层沉积物重金属污染进行了评估,结果表明:只有Pb在部分站位达到中度污染水平,其它重金属元素则只为轻度污染。