福建近海重金属分布特征、形态分析与地球化学过程

来源 :厦门大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:iceman923
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海洋中重金属具有来源广、毒性大、潜伏期长且能沿食物链富集等特点,一直是海洋环境研究的焦点。本论文以福建近海为研究区域,通过对该海域完整统一的水体、沉积物重金属的调查,研究其分布特征及来源,并结合实验模拟及多年实测数据的拟合,探讨影响其分布的因素以及迁移过程。此外,选择厦门湾表层沉积物为研究对象,分析重金属的形态在其迁移过程中的作用。   主要研究结果如下:   1.基于2006年~2007年间实施的第二次大规模、长时间的全国性近海海洋综合调查与评价(国家“908”专项和福建省“908”专项)的数据资料,发现:①福建近海表层海水重金属含量在夏、冬、春、秋四季均低于国家一类海水水质标准,铜(Cu)、镉(Cd)、铬(Cr)、汞(HG)、砷(As)基本呈现近岸高外海低的分布特征,锌(Zn)的分布特征不明显,铅(Pb)受到大气沉降因素的影响,其高值出现在偏离近岸的海域。②福建近海表层沉积物重金属的平均含量均低于国家一类海洋沉积物质量标准,基本呈现近岸高外海低的分布特征,As在兴化湾以南的近岸海域存在低值区,Cr在厦门湾以南海域呈现从北向南递增的分布特征。⑨福建省潮间带沉积物重金属的平均含量亦符合国家一类海洋沉积物质量标准,但以各重金属含量而言,则主要受Pb、Cd及Hg污染。   2.运用SPSS13.0软件分析福建近海海水及沉积物中重金属的来源。结果表明:①福建近海表层海水重金属主要来源于径流输入、工业排污以及大气沉降等,其中径流输入的贡献率四季均在30%~40%之间,工业排污、大气沉降等的贡献率均在10%~20%之间,此外,在夏季、秋季还存在水体中有机物质吸附解吸带来的影响。②福建近海表层沉积物重金属主要来自有机物质降解、工业生活排污以及沉积环境本身特性的影响,其贡献率分别为45.5%、15.0%及11.1%。Cu、Zn、Hg、As主要来源于有机物质降解;Cr主要来源于工业、生活污水的排放;Pb主要来源于有机物质的降解及工业、生活污水的排放,且两种来源的影响程度基本一致;Cd则同时受到上述三个主成分的影响,且影响程度大致相同,有机物质降解的影响略低。③福建省潮间带沉积物重金属主要来自于陆源径流的输入、工业生活排污以及沉积环境本身特性的影响,其贡献率分别为47.5%、20.8%及15.1%。Cu、Zn、Cd、Hg、As主要来源于陆源径流的输入;Cd同时还受到潮间带沉积环境的影响;Pb、Cr则主要来源于工业、生活污水的排放。   3.厦门湾九龙江口淡水端及大嶝岛附近海水端样品的单因子模拟实验结果表明厦门湾水体中各重金属(Cu、Pb、Zn、Cd、Cr)含量均与盐度、pH、悬浮物(SuspendedMatter,SPM)及总有机碳(TotalOrganicCarbon,TOC)含量存在显著的相关关系,该海域水体的表层重金属在从河口向外海扩散过程中,这四个因子均是影响重金属含量的重要因素:①随盐度的增加,各重金属含量均有不同程度地降低,尤其是Cu、Zn和Cd,盐度增加到31.5391时,含量仅约为淡水端含量的60%。②随pH的增加,各重金属含量亦有不同程度地降低,尤其是Zn和Cd,pH增加到8.30时,含量仅分别为淡水端含量的20%及40%左右。③随SPM含量的增加,除Cr外,各重金属含量均有不同程度地增加,尤其是Zn和Pb,SPM增加到427.3mg/L时,含量分别约为淡水端含量的45倍及8倍;SPM与Cr之间存在显著的线性负相关关系,随SPM含量的增加,Cr含量略有下降,但降幅不大,SPM增加到427.3mg/L时,Cr含量约为淡水端的80%。④随TOC含量的增加,各重金属含量均有不同程度的增加,尤其是Cu、Zn和Cr。   4.厦门湾九龙江口淡水端及大嶝岛附近海水端样品的混合实验结果表明在天然水体多因素的共同作用下,重金属与盐度、pH、SPM及TOC等环境因子之间仍存在相关性,但受其影响的程度与单个因素影响不同,表明厦门湾表层海水重金属在天然水体,从河口向外海扩散过程中,其含量受环境因子的影响作用是较为复杂的,迁移过程的规律具有复杂性。   5.回归分析厦门湾多年的实测数据,发现得到的Cu、Cd、Cr回归方程能较好地模拟整个福建近海的实际情况,这三种重金属元素与盐度、pH、SPM之间存在良好的相关关系;Zn由于存在其它多个输入来源,无法模拟整个福建近海的实际情况,需要根据整个福建近海的实测数据进行模拟;Pb由于受到大气沉降等的影响,与上述环境因子之间的规律性不明显。   6.2011年开展的厦门湾表层沉积物重金属形态分析研究结果表明:厦门湾表层沉积物中Cu以残渣态为主,Fe/Mn氧化物结合态亦较高;Pb以Fe/Mn氧化物结合态为主;Zn、Cr的优势形态均为残渣态;Cd则以可交换态和碳酸盐结合态为主。其迁移顺序为Cd>Pb>Cu>Zn>Cr;受人为污染程度的顺序则为Cd>Pb>Cu>Zn>Cr。
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