随着城市化和工业化的飞速发展,人口的大量增长,大量的生活垃圾、工业污染物以各种各样的形式汇聚到海洋之中,使海洋水体重金属污染日益严重。重金属作为海洋中主要的环境污染物之一,具有较强的生物毒性,且易在生物体内富集,不仅对海洋生态环境有着严重的威胁,对海洋生物以及人类健康也有着很大的危害。自上世纪50年代开始,重金属就受到人们的密切关注,一直以来都是海洋环境的研究重点之一。目前对于长江口口门区域的重金属研究主要为重金属的空间变化研究,时间序列的研究较少,且时间序列的研究基本都将研究区看作一个整体进行,本文首次对长江口按照不同分区分别进行了时间变化特征的研究和模型预测。测定分析了长江口北支、南支北港和北港北沙2004-2017年水体中Cu、Zn、Pb、Hg和As五种重金属的含量,对不同区域水体重金属含量年变化、季节变化和季节差异进行研究,对比分析了上海市沿岸区域与长江口口门处重金属含量的差异;对水体中5种重金属和水温、盐度、p H、溶解氧(DO)、排污量和环境治理投入分别进行相关性分析,研究并分析了重金属与这些因子间的相关性;运用ARIMA模型以长江口口门区域2004-2017年水体重金属为基础,建立了长江口水体重金属时间序列预测模型,对长江口未来几年的重金属含量进行了预测并分析了预测数据的季节差异和变化趋势,进一步对数据精度进行了验证。得出以下结论:(1)水体中Cu、Pb、Zn、As等重金属受沿岸排污影响较大,随着社会的发展,人们对环境污染问题越来越重视,减排治理等措施的实施,且国内重大的污染事故发生频次从初期的上百起,减少至了2017年的14起,突发的污染物泄漏情况明显好转,使得长江口重金属含量减少,而Hg污染物排放量这些年间没有减少的趋势,所以Hg的含量未出现明显的增加和减少,较为平稳,大量污染治理和管理办法的落实有效地减少了污染物的排放,使得重金属整体上呈现下降趋势。(2)季节差异方面,水体中Cu、Zn、Pb三种重金属含量在北港北沙和南支北港两个区域夏季高于秋冬季节,而在北支区域,这三种重金属季节特征则相反,表现为冬季高于夏季,As三个区域的季节特征均表现为冬季浓度高于夏季浓度,Hg在三个区域的季节特征均为夏季含量高于秋冬季节。(3)相关性分析显示,环境因子和重金属含量在时间序列上不存在显著相关性,但在某一时间点不同站点的环境因子与重金属含量关系上,水体中Cu与温度呈显著正相关,与盐度呈极显著负相关,Zn与As则与温度呈显著负相关,Hg则与盐度呈现显著负相关,Cu与DO呈现显著负相关,未发现与p H存在相关性的金属。(4)随着经济的发展,以及多个五年计划期间对环境问题的治理,2004-2017年14年间污染治理的投入从1909.8亿元增长到了近10000亿元,随着对环境问题治理的投入增加,重金属含量总体上呈现下降趋势,与治理投资呈现显著负相关,虽然与污染物排放量相关性不显著,但排污量对重金属某些年份的小幅度变化有着很大影响。环境中重金属含量变化是排污量与治理投入资金综合作用的结果,污染物排放量控制在稳定水平的前提下,逐步增加环境治理的资金投入,能够有效地减低环境中的重金属含量。上海市近岸区域的重金属分布表现为离岸近的水域重金属含量高于离岸较远的地区,近岸水域的重金属含量高于长江口口门区域重金属含量,这进一步证明了陆源污染物是长江口区域重金属污染的主要来源。(5)根据长江口北支、南支北港、北港北沙环境因素等差异导致重金属含量分布不同的情况,以2004-2017年数据为基础,对长江口口门区域三个区域的水体重金属含量分别建立了预测模型,标准化残差分析得出数据基本呈现正态分布,北支、南支北港和北港北沙三个区域五种重金属的平均误差分别为,Cu:0.879μg/L,Zn:2.357μg/L,Pb:0.205μg/L,Hg:0.055μg/L,As:0.195μg/L;Cu:0.352μg/L,Zn:1.546μg/L,Pb:0.112μg/L,Hg:0.028μg/L,As:0.194μg/L;Cu:0.459μg/L,Zn:2.102μg/L,Pb:0.185μg/L,Hg:0.020μg/L,As:0.194μg/L,误差较小,预测较为可靠,运用该模型对长江口2020-2022年的水体重金属含量进行预测,预测得出长江口口门处三个区域水中重金属含量较低,季节差异、变化趋势与实测数据基本一致,具有较高的精度,对长江口的分区预测研究能够反映出不同区域的重金属含量及变化特征,能够提供更具有针对性,更能反映区域特征的预测数据,为未来重金属治理方案的拟定提供一定的理论依据。