胶州湾东岸沉积物重金属含量分布与污染源判别
胶州湾水体镉的分布及来源
胶州湾水体镉的分布及来源杨东方;陈豫;常彦祥;刘春秀;翁怡婵【摘要】根据1980年的胶州湾水域调查资料,分析了重金属Cd在胶州湾水域的水平分布、垂直分布和季节变化以及来源.研究结果表明:在整个胶州湾水域,1年中Cd质量浓度的变化范围为0.00～0.48 μg/L,都符合国家一类海水水质标准(1.00 μg/L),整个胶州湾水域水质没有受到任何Cd的污染.在胶州湾水域只有1个来源:是湾口外的水域,整个胶州湾水域的Cd表层水平分布展示了海流输送Cd到胶州湾的湾口外、湾口以及湾口内的水域.海流的输入Cd的质量浓度为0.00～0.48 μg/L,胶州湾水域Cd的环境本底值为0.00～0.48 μg/L.Cd垂直分布展示了:在春、夏、秋季,Cd的表、底层都相近;Cd表层、底层质量浓度的季节变化都形成了春、夏、秋季的一个峰值曲线.Cd底层水平分布展示了:在6、7、9和10月,Cd的底层质量浓度都是湾外高,湾内低.而且,在海流输送Cd的过程中,沿着海流进入了胶州湾水域的路径,Cd的表层质量浓度比底层质量浓度高,在海洋输送的路径周围水域,Cd的表层质量浓度一直都比底层质量浓度低.【期刊名称】《海岸工程》【年(卷),期】2013(032)003【总页数】11页(P68-78)【关键词】重金属Cd;分布;来源;迁移;胶州湾【作者】杨东方;陈豫;常彦祥;刘春秀;翁怡婵【作者单位】上海海洋大学生命学院,上海201306;国家海洋局北海环境监测中心,山东青岛266033;上海海洋大学信息学院,上海201306;温州医科大学信息与工程学院,浙江温州325035;国家海洋局烟台海洋环境监测中心站,山东烟台264006;国家海洋局闽东海洋环境监测中心站,福建宁德352100【正文语种】中文【中图分类】P951随着我国经济的高速发展，工业排放物中的重金属对城市和近岸海洋生态环境造成了污染，由于重金属具有吸收、迁移、富集、毒害、解毒和抗性等主要特征，因而受到世界各国的广泛重视。
胶州湾水体重金属Hg的质量浓度和分布
胶州湾水体重金属Hg的质量浓度和分布杨东方;孙培艳;鞠莲;赵玉慧;曲延峰【摘要】根据1982-04、06、07和10月胶州湾水域调查资料,探讨和研究胶州湾重金属Hg的水质、平面分布、垂直分布、季节变化以及来源.结果表明:Hg在胶州湾水体中的质量浓度范围为:0.006～0.049 μg/L,在胶州湾整个水域,没有受到Hg的污染.在胶州湾西南沿岸水域,地表径流直接输送Hg入海,其质量浓度都非常低;在胶州湾东部沿岸水域,河流输送Hg入海,其质量浓度相对较高.Hg的表、底层水平分布证实了Hg的水域迁移过程和水域迁移机制.Hg质量浓度的垂直分布展示了胶州湾表层水质受到陆地地表径流输送Hg的影响,而胶州湾底层水质受到累计沉降的效应.通过胶州湾Hg的时空分布,发现控制Hg的排放得到实施,输入胶州湾水域的Hg大为减少.【期刊名称】《海岸工程》【年(卷),期】2013(032)004【总页数】12页(P65-76)【关键词】Hg;时空分布;质量浓度;迁移过程;胶州湾【作者】杨东方;孙培艳;鞠莲;赵玉慧;曲延峰【作者单位】国家海洋局北海环境监测中心,山东青岛266033;浙江海洋学院海科学院,浙江舟山316000;国家海洋局北海环境监测中心,山东青岛266033;国家海洋局北海环境监测中心,山东青岛266033;国家海洋局北海环境监测中心,山东青岛266033;国家海洋局北海标准计量中心,山东青岛266033【正文语种】中文【中图分类】X55随着工业化程度的加速，排污量的大量增加，氯碱工业、塑料工业、电子工业、含Hg的冶炼等也排放了大量的含Hg废水。
其次，在农业上，污水灌溉和施用含Hg农药也是污染的重要来源。
而且，汞及其化合物具有较强的生物毒性[1]，能沿着食物链从低段到高段进行了高度富集，严重威胁人类健康。
因此，自20世纪70年代末，我国开始重视环境保护工作，对于排放入海的污水和废水进行监控。
在胶州湾水域，Hg的含量、形态、分布及其污染现状和发展趋势都进行了研究[2-7]。
海岸带海洋地质环境勘查中海底沉积重金属污染解析方法
海岸带海洋地质环境勘查中海底沉积重金属污染解析方法作者：杨聿强韩瑞来源：《科学与技术》2018年第19期摘要：近岸海域以及河口地区是海洋与陆地相互作用的地带，也是高密度人口的聚积地和受人类活动影响强烈的区域。
我国近岸主要有环渤海经济区、长三角经济区、海峡西岸经济区、珠三角经济区和泛北部湾经济区等，这些地区经济发达、人口密集。
近年来，随着各种人类活动产生的污染物向海洋中排放，使得近岸海域的环境问题显得越来越突出，其中包括重金属的污染。
重金属是具有潜在危害的重要污染物，它会被海洋中的沉积物或者悬浮物所吸附，并且不容易降解，富集在沉积物或生物体中从而成为持久污染物，对环境造成严重的污染。
关键词：海洋带；海底沉积；重金属污染；分析评价引言海岸带重金属污染为重金属等污染物质随自然风化及人类活动的产物通过河流、海洋动力和大气的搬运并累积于此，使海岸带成为这些污染物质的重要归宿之一。
重金属元素除了直接对海洋生物产生作用并通过食物链影响人类健康外，还会由于水动力和生物活动的影响，造成重金属的重新分布和释放，产生“二次污染”，直接危害海岸带环境。
本文对山东烟台区域海岸带进行地质环境勘查，对海底沉积物进行了深度的分析，希望能为相关人士的研究提供一点有益的参考。
1海岸带海洋地质环境勘查的目的海岸带处于陆地和海洋的接合部，海陆相互作用活跃，人类开发活动密集，环境影响因素日趋复杂，物质和能量的聚集与转换远比其他区域迅速。
根据《山东半岛蓝色经济区重点规划区1：5万海岸带水工环地质调查》项目烟台区域调查实例中海岸带重金属污染调查显示，重金属物质在近海地区长期停留并不断积累，会严重损害海岸带地区的生态系统平衡，危害海岸带地区的生态环境安全。
本文以实例项目为依托，根据海底沉积物取样等着重调查海岸带重金属污染。
2海岸带海底沉积调查工作2.1海岸侵蚀与淤积剖面测量工作为了了解海岸线侵蚀与淤积现状，一般在做海岸侵蚀与淤积剖面。
剖面分2期进行监测（2016年4月、2016年9月），采用动态GPS测制剖面端点坐标，在剖面上，按照最大高潮点、潮间带、低潮点分别设置3个监测点，再利用全站仪测制监测点高程的变化情况，同时，在监测点处采集粒度分析样品。
胶州湾沉积物重金属分布特征及生态风险评价
第12卷第9期2017年5月中国科技论文CHINA SCIENCEPAPERVol. 12 No. 9May2017胶州湾沉积物重金属分布特征及生态风险评价肖彩玲w，陈路锋2,3,李雁宾(1.中国海洋大学海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室，山东青岛266100;2.中国海洋大学化学化工学院，山东青岛266100;3.中国海洋大学环境科学与工程学院，山东青岛266100)摘要:为探明肢州湾沉积物重金属的时空分布特征、关键影响因素及生态风险,分别于2015年4个季节调查采集了肢州湾表 层沉积物样品，测定了八3、〇(1、&、&1、恥、卩1)和2117种重金属质量比。
通过多元回归分析确定了影响重金属分布的主要因素，并采用潜在生态危害指数法（potential ecological risk index,PERI)与沉积物质量基准法（sediment quality guidelines,SQGs)结合法对7种重金属生态风险进行评价。
结果表明，肢州湾表层沉积物中重金属高值区主要出现在海泊河和李村河口等东部河口 附近。
多元回归分析结果表明，Cu和M人为输入影响较大，As、C r和Z n主要受沉积物理化性质控制，C d和P b人为输入与沉 积物理化性质影响作用相当。
风险评估结果显示，Cd、Cr、Cu和M是肢州湾污染较为严重的重金属。
关键词：海洋环境科学；重金属；沉积物；生态风险;肢州湾中图分类号：X821;P76文献标志码：A文章编号= 2095- 2783(2017)09 -1079 -08Distribution characteristics and potential risk assessment of heavymetals in the sediment of Jiaozhou BayXIAO Cailing1'2,CHEN Lufeng2'3,LI Yanbin1'2(1. Key Laboratory o f Marine Chemistry Theory and Technology，Ministry o f Education，OceanUniversity o f China，Qingdao, Shandong266100, China；2. College o f Chemistry and Chemical Engineering，Ocean University o f China , Qingdao, Shandong266100, China；3. College o f Environmental Science and Engineering，Ocean University o f China ,Qingdao^Shandong266100? China)Abstract：T o investigate the tem poral and spatial d is trib u tio n and ecological ris k o f heavy m etals in the sediments o f Jiaozhou Bay, samples o f surface sediments fro m Jiaozhou Bay w ere collected d u rin g 4 seasons in 2015. T h e concentrations o f A s, C d, C r, C u, N i, Pb and Z n in the sedim ent w ere measured. M u ltip le regression analyses w ere conducted to id e n tify the factors c o n tro llin g the d is trib u tio n o f heavy metals. T h e po ten tia l ecological ris k s o f heavy m etals w ere th e n evaluated b y b o th the p o tential ecological ris k index (P E R I) and sedim ent q u a lity guidelines (S Q G s) methods. T h e results indicate th a t the "h o t spots" o f heavy m etals m a in ly d is trib u te near the H a ib o riv e r and L ic u n riv e r m ouths. M u ltip le regression analyses suggest th a t Cu and N i m ay be m ainly co n tro lle d b y anthropogenic load in g, w h ile fo r A s, C r and Z n, sedim ent properties play a m ore im p o rta n t role. F o r Cd and P b, the effects o f anthropogenic loading and sedim ent properties are comparable. R is k assessment indicates th a t C d, C r, Cu and N i should be liste d as the p rio rity contam inant m etals in the Jiaozhou Bay.Keywords：m arine environm ental science；heavy m e ta ls；sedim ents；ris k assessment；Jiaozhou Bay胶州湾位于山东半岛南部，是i个典型的半封 闭型海湾。
青岛市表层土壤中重金属的富集、分布特征与环境效应
特征。 第二部分为分析该城区内不同区域重金属的污染程度。同样，应使用统计性描述方 法；为了更加直观的反映重金属浓度值与背景值的偏离程度，我们还定义了污染的富集 系数。在此基础上，我们参考环境科学相关知识，建立地质积累指数模型，对不同区域 分别进行处理，以刻画不同区域重金属的污染程度，并对各区域进行比较分析。 问题（2）的分析 该问题要求说明重金属污染的主要原因，我们从污染的源头区域、源头区域的重金 属污染种类两个角度来回答这一问题。由于共有 8 种重金属元素，首先应建立一个统一 的指标， 综合考虑 8 种重金属元素， 合理确定各类元素的权重系数， 以做到评价的客观、 公正.鉴于各种类重金属元素浓度的数量级不同， 我们首先对浓度进行一致化处理与标准 化处理.借助模糊数学隶属度函数的构造方法， 我们选用偏大型正态分布来定义和计算各 类重金属污染的权重系数，即一种动态加权方法。确定权重之后，我们以这个权重乘以 对应的重金属元素的地质积累指数，来计算各个采样点重金属污染的综合评价值。通过 对采样点的分类汇总和排序， 确定污染的来源区域， 即回答了重金属污染的功能区来源。 进一步，我们进行重金属污染的主成分分析，以明确不同功能区土壤中重金属的污染种 类。 问题（3）的分析 该问题要求给出污染物的传播特征并定位污染源。城市土壤重金属来源于成土母质 和人类活动，同一来源的重金属之间存在着相关性，根据相关性可以判断土壤重金属污 染来源是否相同。在第（1）问中，我们找出了综合污染度最高的一批采样点。根据重 金属污染物的传播特征可以知道，进一步寻找到浓度最高的地理位置点，即可确认为污 染源。然而，我们仅知道离散的 319 个样本点处的数据，为了得到更多的点，我们考虑 使用二维 B 样条函数插值[2]的方法。通过插值计算污染度最高的点，即确认为污染源。
胶州湾典型河口区沉积物重金属来源解析与潜在生态风险评价
胶州湾典型河口区沉积物重金属来源解析与潜在生态风险评价刘培渊;徐夕博;邢凯旋;徐传艳;潘皓;侯路阳【期刊名称】《绿色科技》【年(卷),期】2018(000)006【摘要】指出了河口沉积物重金属富集状况是河流水环境质量的重要指示标志.选取胶州湾典型大沽河口为研究区,系统采集了16个站点河流沉积物样品,测定了Zn、As、Cd、Cr、Cu、Pb共6种重金属元素含量,通过数理统计特征和站点分析,得到了重金属元素在区域内的数据变异特征,并对河口沉积物的重金属来源进行了初步判别,采用潜在生态风险指数法得出了河口沉积物分布生态风险规律.研究表明:研究区内重金属元素空间变异不大,变异系数值保持在较低水平上,Cr和As表现出低度变异,其余元素都属于较低程度的中等变异;结合采样数据特征与站点位置分析,得到各重金属元素含量的空间分布图,研究发现胶州湾大沽河口感潮河段及两侧潮滩是重金属最为富集的地带,其存在的重金属污染风险也最高;潜在生态风险指数评价得出重金属元素中Pb的潜在生态风险较大,平均为41.69,属于中等潜在生态风险水平,其余元素生态风险处于低度水平.【总页数】4页(P43-45,48)【作者】刘培渊;徐夕博;邢凯旋;徐传艳;潘皓;侯路阳【作者单位】山东师范大学地理与环境学院,山东济南250358;山东师范大学地理与环境学院,山东济南250358;山东师范大学地理与环境学院,山东济南250358;山东师范大学地理与环境学院,山东济南250358;山东师范大学地理与环境学院,山东济南250358;山东师范大学地理与环境学院,山东济南250358【正文语种】中文【中图分类】X825【相关文献】1.胶州湾李村河河口区沉积物有机碳、酸可挥发硫化物及重金属元素的环境响应[J], 于雯泉;钟少军;蒲晓强;刘飞2.瓯江下游流域河流沉积物重金属污染特征、来源及潜在生态风险评价 [J], 车继鲁;余树全;张鑫;齐鹏;梁立成;俞佳骏3.珠江口外陆架海域表层沉积物重金属潜在生态风险评价及来源分析 [J], 陈斌;尹晓娜;姜广甲;卢楚谦;钟煜宏;肖瑜璋;叶建萍;吕向立4.珠江口外陆架海域表层沉积物重金属潜在生态风险评价及来源分析 [J], 陈斌;尹晓娜;姜广甲;卢楚谦;钟煜宏;肖瑜璋;叶建萍;吕向立5.曼谷湾河口区百年来沉积物重金属变化趋势及污染来源 [J], 郭瑜璇;乔淑卿;石学法;吴斌;袁龙;任艺君;高晶晶;朱爱美;Narumol Kornkanitnan因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
运用主成分分析评价海洋沉积物中重金属污染来源
运用主成分分析评价海洋沉积物中重金属污染来源一、本文概述本文旨在运用主成分分析（PCA）这一统计工具，对海洋沉积物中的重金属污染来源进行评价。
随着工业化和城市化的快速发展，海洋环境面临着日益严重的重金属污染问题，这不仅对海洋生态系统构成威胁，还可能通过食物链对人类健康造成潜在影响。
因此，识别和评价重金属污染的来源对于制定有效的污染防治策略至关重要。
主成分分析作为一种多变量统计分析方法，能够通过降维处理，提取出数据中的主要信息，揭示隐藏在复杂数据背后的污染源信息。
本文首先将对主成分分析的基本原理进行介绍，然后详细阐述其在海洋沉积物重金属污染来源评价中的应用过程，包括数据收集、预处理、主成分提取与解释等步骤。
通过实例分析，展示主成分分析在海洋沉积物重金属污染来源评价中的实际应用效果，以期为相关研究和实践工作提供有益的参考。
二、研究区域与样品采集本研究选取位于中国东南沿海的某典型海域作为研究对象。
该海域受到人类活动影响显著，包括工业排放、农业活动、城市污水排放以及船舶运输等，使得该海域的海洋沉积物中可能含有多种重金属元素。
在研究区域内，我们选择了10个代表性站位进行沉积物样品的采集。
站位的选择考虑了海域内不同污染源的分布、水深、水流等因素，以确保采集到的样品能够全面反映研究区域的污染状况。
样品采集使用抓斗式采样器，在每个选定的站位采集表层沉积物样品，深度约为0-10厘米。
采样过程中，我们严格遵守了无污染的采样原则，确保采集到的样品不受外界因素的干扰。
同时，我们还对每个站位的水深、水温、盐度等环境参数进行了现场测量，以便后续分析。
采集到的沉积物样品被立即装入洁净的聚乙烯塑料袋中，密封后低温保存，以确保样品的原始状态不受破坏。
在实验室中，我们对每个样品进行了详细的记录，包括站位位置、采样日期、环境参数等信息，为后续的数据分析提供了基础数据。
通过本次采样工作，我们共获得了10个站位的海洋沉积物样品，这些样品将用于后续的主成分分析，以评价研究区域内重金属污染的来源。
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
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梁宪萌;宋金明;段丽琴;袁华茂;李宁;李学刚【摘要】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.【期刊名称】《海洋学报（中文版）》【年(卷),期】2016(038)010【总页数】10页(P12-21)【关键词】重金属;活性组分;浸取方法;沉积物;胶州湾【作者】梁宪萌;宋金明;段丽琴;袁华茂;李宁;李学刚【作者单位】中国科学院海洋研究所海洋生态与环境重点实验室,山东青岛266071;中国科学院大学,北京100039;中国科学院海洋研究所海洋生态与环境重点实验室,山东青岛266071;中国科学院大学,北京100039;青岛海洋科学与技术国家实验室海洋生态与环境科学功能实验室,山东青岛266071;中国科学院海洋研究所海洋生态与环境重点实验室,山东青岛266071;中国科学院大学,北京100039;青岛海洋科学与技术国家实验室海洋生态与环境科学功能实验室,山东青岛266071;中国科学院海洋研究所海洋生态与环境重点实验室,山东青岛266071;中国科学院大学,北京100039;青岛海洋科学与技术国家实验室海洋生态与环境科学功能实验室,山东青岛266071;中国科学院海洋研究所海洋生态与环境重点实验室,山东青岛266071;中国科学院大学,北京100039;青岛海洋科学与技术国家实验室海洋生态与环境科学功能实验室,山东青岛266071;中国科学院海洋研究所海洋生态与环境重点实验室,山东青岛266071;中国科学院大学,北京100039;青岛海洋科学与技术国家实验室海洋生态与环境科学功能实验室,山东青岛266071【正文语种】中文【中图分类】P736.4近些年来，近岸水体沉积物的重金属污染问题受到广泛关注。
胶州湾水体重金属汞的分布和重力特性
胶州湾水体重金属汞的分布和重力特性杨东方;耿晓;曲延峰;白红妍;徐子钧【摘要】根据1985年4月、7月和10月胶州湾水域调查资料，研究和分析胶州湾重金属汞的水质、平面分布、垂直分布、季节变化以及来源。
结果表明：汞在胶州湾水体中的含量范围为：0．029～4．950μg／L，符合一类到劣四类海水水质标准；4月，在胶州湾整个湾内水域受到汞的污染，在湾的东部和北部近岸水域受到汞的严重污染，7月，受到汞的污染较重，在10月，受到汞的轻微污染。
胶州湾汞含量只有一个来源：是由海泊河、李村河和娄山河的河流输送的，而且输送的汞浓度都非常高。
汞表、底层分布的时空变化和垂直分布都表明了汞迅速沉降的重力特性，证实了汞的水域迁移过程和水域迁移机制。
在胶州湾的整个湾内水域，受到汞的污染程度是由河流输送汞含量的多少来决定的。
【期刊名称】《海洋开发与管理》【年(卷),期】2014(000)012【总页数】7页(P71-77)【关键词】汞;时空分布;季节变化;重力特性;胶州湾【作者】杨东方;耿晓;曲延峰;白红妍;徐子钧【作者单位】国家海洋局北海环境监测中心青岛 266033; 上海海洋大学生命学院上海 201306;国家海洋局北海环境监测中心青岛 266033;国家海洋局北海计量中心青岛 266033;上海海洋大学生命学院上海 201306;国家海洋局北海环境监测中心青岛 266033【正文语种】中文改革开放以来，我国经济社会的高速发展，产生了大量的陆源污染物（重金属、农药、内分干扰素等），在大气和河流的输送下进入海洋，造成日益严重的环境污染问题［1－5］。
胶州湾是一个典型的半封闭型浅水海湾，位于山东半岛南岸西部，为青岛市所包围，青岛市主要工业区集中在胶州湾东岸［6－7］。
胶州湾地区工业化和城市化快速推进，农业、养殖业和港口经济高速发展，产生了大量的陆源污染物，在入海河流的输送进入胶州湾，湾内的水体、沉积物都受到了不同程度的重金属［6－14］和有机物污染［5，15－16］。
胶州湾水域重金属铬的分布及迁移
铬 是 哺乳 动物 生命 与健 康 所需 的微 量元 素 ， 但铬 化合 物 质 量浓 度 过高 时 会有 毒 性 ， 其
毒性 与化 学价 态 和用 量 有关 ， 二价 铬一 般 被认 为是 无毒 的 ， 而铬 主 要 以六 价 和三 价 两种 价 态存 在 ， 一般 六价 铬 的毒 性 比三价 铬强 １ ０倍 ． 易 被 人 体 吸 收 ， 物 饮 水 中六 价 铬 的质 ０ 更 动
供理 论依 据 。
１ 调 查 水 域 、 料 与 方 法 材
１ １ 胶 州湾 自然 环境 ．
胶 州 湾位 于 中 国山 东 省 山 东 半 岛 南 部 ， 于 １ ００ １ ０ ２ ；３ 。８ ～ ３ 。８Ｎ 介 ２ 。 ４～ ２ 。３Ｅ’ ５５ ６１ 之间， 为伸 入 内陆 的半 封 闭性 浅 海湾 ， 十几 条 大 小 河 流注 入 ， 括 洋 河 、 胶 莱 河 、 沽 有 包 南 大
Ｅ ｍａｌ ｄ ｙ ｎ ＿ ｓ ｆ ． ｄ Ｉｃ － ｉｌ ｆ ａ ｇ ｈ ｕHale Waihona Puke ｅ ｔ ｎ ＠ ．（ 素兰 杜
编辑）
第 ２ 卷 ７
杨东 方 ， ： 等 胶州湾水域重金 属铬 的分布及迁移
４ ９
探讨 海洋 水体 中铬 的分 布特 征 及影 响 因素对 评价 铬 的污 染水 平 以及 环境 质 量 有 着重 要 的 意义 。 目前关 于重 金 属 铬在 水 环境 中 的分 布及迁 移 特征研 究 得较 少 ， 文根 据 １７ 本 ９年胶 ９ 州湾 的调 查资 料 ， 研究 重 金属 铬 在胶 州 湾海 域 的 分 布 、 移 状 况 ， 治 理 重 金 属 铬 污染 提 迁 为
胶州湾水体重金属汞的分布和季节变化
分 站位 水 体 的水 质 符 合 国 家 三 类 海 水 水 质 标 准 ；有 ９个 站位 水 体 的 水 质 劣 于 国家 三 类 海 水
水 质标 准 。这说 明 春 季 胶 州 湾 水 质 汞 污 染 比较
严重。
口 ，再 到 湾 口 外 侧 ，汞 含 量 沿 梯 度 降 低 ， 由
团 岛与薛 家 岛连 线 为 界 ，与 黄 海 相 通 ，面 积 约
为 ４ ４ ６ ｋ ｍ ，平均 水 深约 ７ ｍ，是 一个 典 型 的半
封 闭 型海 湾 。
１ ． ２ 材 料 与 方 法 本 研究 所 使用 的 １ ９ ８ １年 ４月 、８月和 ｌ １ 月 胶 州 湾水 体 汞 的调 查 资 料 由 国家 海 洋 局 北 海 环
汞 ，是 唯 一 在 常温 下 呈 液 态 并 易 流 动 的金
境监 测 中心提 供 。 以 ４月 调查 的数 据 代 表 春 季 ， 以 ８月调 查 的数 据代 表 夏 季 ，以 １ １ 月 调 查 的数
据代 表秋 季 。４月设 ３ １个 站 位 取 水 样 ，８月 设
属 ，汞及 其化 合 物 不仅 具 有 较 强 的生 物 毒 性Ⅲ ，
１ ． ３ 样 品 的测 定 水 样 中 的汞 用 冷 原 子 吸 收分 光 光 度 法 进 行
水 体 中汞 的 含 量 、 水 平 分 布 、垂 直 分 布 和 季 节
变化 ，研究 胶 州 湾 水 域 汞 含 量 的变 化 过 程 ，为
测 定 ，测定 之 前 需 要 先 把 水 样 进 行 预 处 理 。首 先 量取 １ ０ ０ ｍＬ水 样 于 ２ ５ ０ ｍＬ锥 形 瓶 中 ，加 硫
摘
要 ：根 据 １ ９ ８ １年 ４月 、８月和 １ １月胶 州 湾水域 调查 资料 ，探 讨和 研 究胶 州 湾
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
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
梁宪 萌 ， 宋金明 。 ， 段 丽琴 ， 袁 华茂 。 ， 李 宁 ， 李 学刚１ ， ２ ， ３
（ １ ． 中国科 学 院 海 洋研 究 所 海 洋 生态 与 环 境 重点 实 验 室 ， 山东 青 岛 ２ ６ ６ ０ ７ １ ； ２ ． 中 国科 学 院 大 学 ， 北京 １ ０ ０ ０ ３ ９ ； ３ ． 青岛
第３ ８ 卷 第１ ｏ 期
２ ０
ｖ Ｏ Ｌ ３ ８ ， Ｎ ｏ ． １ ０
Ｏｃ ｔ ｏ ｂ ｅ ｒ ２ ０ １ ６
Ｈａ ｉ ｙ ａ ｎ ｇ Ｘｕ ｅ ｂ ａ ｏ
梁宪 萌 ， 宋金明 ， 段 丽琴 ， 等．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 Ｅ Ｊ ］ ． 海洋学报 ， ２ ０ １ ６ ， ３ ８
到广泛 关注 。 自然 和人为来源 的重金属 通过河 流 、 大
物对水 体 中重 金属 表现 出较强 的 累积效 应 。重金 属
在沉积 物 中的存在形 式主要有表 面吸 附 、 与铁锰 水合 氧化 物 共 沉 淀 、 被有 机 质 络合 、 结 合 于 矿 物 品 格
中口 ］ 。其 中结合 于 矿物 晶格 中 的重金 属 指 沉 积物
（ １ ０ ） ： １ ２ ～２ １ ，ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． ０ ２ ５ ３ — ４ １ ９ ３ ． ２ ０ １ ６ ． １ ０ ． ０ ０ ２
Ｌ ｉ ａ ｎ ｇ Ｘｉ ａ ｎ ｍｅ ｎ ｇ ，Ｓ ｏ ｎ ｇ Ｊ ｉ ｎ ｍｉ ｎ ｇ， Ｄｕ ａ ｎ Ｌ ｉ ｑ ｉ ｎ ，ｅ ｔ ａ １ ．Ｃ ｏ ｍｐ ａ ｒ ｉ ｓ ｏ ｎ ｏ ｆ ｓ ｉ ｎ ｇ ｌ ｅ ａ ｎ ｄ ｓ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｌ ｅ ｘ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｄ ｕ ｒ ｅ ｓ ｏ ｆ ｈ ｅ ａ ｖ ｙ ｍｅ ｔ ａ ｌ ｓ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｉ ｒ
胶州湾潮间带沉积物主要污染来源及分布特征
（ 段 焱
编辑 ）
１４ ６
海
洋
科
学
进
展
图 １ 胶 州 湾 潮 间 带取 样站 位 图
Ｆｉ ． Ｓ ｍｐ ｉ ｇ ｓ ａ ｉｎ ｎ ｔ ｅ ｉ ｔ ｒ ｉａ Ｏ ｌ ｆ ｔ ｅ Ｊａ ｚ ｏ ｙ ｇ１ ａ ｌ ｔ ｔ ｓ ｉ ｈ ｎ ｅ ｔｄ ｌＺ ｒ ｏ ｈ ｉｏ ｈ ｕ Ｂａ ｎ ｏ ｅ
Ｐ ， ｎ Ｃ ， ， ） 硫 化 物进 行 了定 量 测定 ； 潮 间带 中各 物 质 的主 要污 染 来 源 和 空 间分 布 特 征 进 行 了分 果 表 明 ： 州 湾 潮 间带 沉 积 物 中主 要 污 染 分 别 来 源 于 工 业 排 污 和 生活 污 水 的排 放 ， 通 污 染 的 降 水 、 尘 等 。 调 查 胶 交 降 区重 金 属 对该 海域 的 生 态 危害 程度 从 大 到 小 为 Ｈｇ Ａ ＞Ｃ ￣ Ｃ ＞ Ｐ ＞ Ｃ ＞ Ｚ ， 其 他 海 域 相 比 较 ， 州 湾 潮 问 ＞ Ｋ ｕ ｄ ｂ ｒ ｎ与 胶
注 ： 机质 的质 量 分 数 单 位 为“ ” 有
２ 分 析 与 讨 论
２ １ 胶州湾 潮 间带沉 积物 的背景值 ． 由于本 次调查 的站位 都分 布在 胶州湾 潮 间带 ， 因此本文 利用 ２ ０ ０ １年张丽 洁 等人 在李 村河 口所 获 取 的 ２ 个 柱状样 的相 关数 据 ， 即表 ２中李村 河 口城 建前 背景值 ， 选取 柱状样 中 １ ９ 年 青 岛工 业化 前 Ａｓ Ｃ ， ｂ Ｚ ８０ ， ｕ Ｐ ，ｎ
（ 国家 海 洋 局 第 一 海 洋 研 究 所 ，山 东 青 岛 ２ ６ ６ ） ６０ １
摘 要 ： 系统 地 在 胶 州 湾 潮 间带 获 取 表 层 沉 积 物 样 品 ， 沉 积 物 中 有 机 污 染 物 （ 机 质 、 油 类 ） 重 金 属 （ ， ｕ 对 有 石 ， Ｈｇ Ｃ ，
重金属在胶州湾表层沉积物中的分布与富集
3中国科学院知识创新项目,K Z CX 32SW 2214号;国家杰出青年基金项目,40025614号和国家基金重点项目,50339040号。
李 玉,博士研究生,E 2mail :liyu @1)通讯作者.E 2mail :zyu @收稿日期:2005204222,收修改稿日期:2005206230重金属在胶州湾表层沉积物中的分布与富集3李 玉 俞志明 1) 曹西华 宋秀贤(中国科学院青岛海洋研究所海洋生态与环境科学重点实验室 青岛 266071;中国科学院研究生院 北京 100039)(中国科学院青岛海洋研究所海洋生态与环境科学重点实验室 青岛 266071)提要 用原子吸收法测定了胶州湾表层沉积物中重金属的含量并运用平均富集因子(A EF )对其污染与富集状况进行了分析与评价,发现重金属在胶州湾表层沉积物中的分布极不均衡,高浓度值主要分布在河口区,与历史资料相比,平均含量都有所升高,Cu 、Zn 、Pb 、Cd 、Hg 、Cr 、As 已有不同程度的污染富集。
污染源主要来自工业和居民生活排污,沉积物中有机质的存在也对重金属的分布与富集起着重要的作用。
关键词 胶州湾,沉积物,重金属,分布,富集中图分类号 P931 作为污染物的“存储器”,海洋沉积物在污染物的输运和存储过程中都起着重要的作用,因此被许多研究者用来确定有毒污染物的来源、扩散途径及归宿(Mann et al ,1983;Rule ,1986;Sarmani et al ,1992;Murray ,1996;贾成霞等,2004;田 蕴等,2004;宋金明等,2004)。
由此沉积物正在被越来越多地用于评价人类活动对水环境造成的冲击(Bryan et al ,1992;Bubb et al ,1994;Daskalakis et al ,1995;郑丽波等,2003)。
沉积物中不断积累的有毒物质和不断增加的有机质会对底栖生物或依靠沉积物生存的生物产生毒害作用,并通过食物链富集和传递,最终对人类健康造成影响(Lawrence et al ,2001)。
青岛某燃煤电厂排污口邻近海域表层沉积物重金属生态风险评价
生态毒理学报Asian Journal of Ecotoxicology第18卷第5期2023年10月V ol.18,No.5Oct.2023㊀㊀第一作者:赵子昂(1994 ),女,博士研究生,研究方向为生物资源保护与生态修复,E -mail:************************㊀㊀*通信作者(Corresponding author ),E -mail:*************************DOI:10.7524/AJE.1673-5897.20230519001赵子昂,冯永亮,王明丽,等.青岛某燃煤电厂排污口邻近海域表层沉积物重金属生态风险评价[J].生态毒理学报,2023,18(5):143-155Zhao Z A,Feng Y L,Wang M L,et al.Ecological risk assessment of heavy metals in surface sediment near a coal -fired power plant sewage outlet in Qingdao [J].Asian Journal of Ecotoxicology,2023,18(5):143-155(in Chinese)青岛某燃煤电厂排污口邻近海域表层沉积物重金属生态风险评价赵子昂1,冯永亮2,*,王明丽3,汝少国11.中国海洋大学海洋生命学院,青岛2660032.唐山学院基础教学部,唐山0630003.山东省青岛生态环境监测中心,青岛266003收稿日期:2023-05-19㊀㊀录用日期:2023-07-01摘要:沿海地区燃煤发电厂海水烟气脱硫系统长期㊁大量排放含有重金属的脱硫海水,可能会对排污口附近海域生态系统造成危害,然而目前关于这方面的研究尚少㊂本研究连续3年跟踪监测了该排污口附近海域表层沉积物中重金属As ㊁Cd ㊁Cr ㊁Cu ㊁Hg ㊁Pb 和Zn 的含量,其平均浓度分别为3.54㊁0.36㊁26.22㊁18.04㊁0.04㊁24.37和47.21mg ㊃kg -1㊂为降低传统沉积物重金属风险评价过程中的不确定性,分别采用Monte Carlo 模拟与沉积物质量基准(SQGs)和潜在生态风险指数(PERI)相结合的概率方法对其生态危害进行了评价㊂SQGs 结果显示,4次监测Cu ㊁Pb 和Cd 分别以50%㊁65%和80%的概率处于低风险,其他4种重金属以90%以上的概率处于低风险㊂PERI 结果显示,4次监测Hg 分别以34.41%㊁79.72%㊁60.39%和85.91%的概率处于中等风险,其他6种重金属的潜在生态危害均以100%的概率为轻微程度,7种重金属的综合生态危害以90%以上的概率为轻微程度㊂总体来讲,4次监测沉积物中重金属污染程度均为轻微,表明燃煤电厂脱硫海水的长期排放并未造成排污口附近海域表层沉积物重金属的污染㊂同时,本文结果表明采用Monte Carlo 模拟法与传统污染指数法相结合的概率方法能够更好地表征重金属的生态危害,为工业污染水域风险缓解提供更加详细的决策支持㊂关键词:重金属;沉积物;风险评价;燃煤电厂;Monte Carlo 模拟文章编号:1673-5897(2023)5-143-13㊀㊀中图分类号:X171.5㊀㊀文献标识码:AEcological Risk Assessment of Heavy Metals in Surface Sediment near A Coal-fired Power Plant Sewage Outlet in QingdaoZhao Ziang 1,Feng Yongliang 2,*,Wang Mingli 3,Ru Shaoguo 11.Marine Life Science College,Ocean University of China,Qingdao 266003,China2.Foundation Department,Tangshan University,Tangshan 063000,China3.Qingdao Eco -Environmental Monitoring Center of Shandong Province,Qingdao 266003,ChinaReceived 19May 2023㊀㊀accepted 1July 2023Abstract :Large amounts of waste consisting of heavy metal -containing seawater are discharged from coal -fired power plants into adjacent seas daily,which is harmful to the ecosystem of the sea near the outfall.However,very144㊀生态毒理学报第18卷few studies have been carried out on the ecological risk of these heavy metals.This study conducted a three-year continuous monitoring to the average concentrations of heavy metals in the surface sediments of the sea located near the outfall of a coal-fired power plant in Qingdao.The average concentrations of As,Cd,Cr,Cu,Hg,Pb and Zn were3.54,0.36,26.22,18.04,0.04,24.37and47.21mg㊃kg-1,respectively.In order to reduce the uncertainties in the traditional risk assessment of heavy metals in surface sediment,this study combined Monte Carlo simulations with sediment quality benchmarks(SQGs)and potential ecological risk index(PERI),respectively,to conduct the ecological risk assessment.The results of SQGs showed that,during the four sampling times,risk degrees of Cu,Pb and Cd were low with50%,65%and80%probability,respectively;As,Cr,Hg,and Zn were also at the low risk degree with more than90%probability.The PERI results showed that,during the four sampling times,the risk de-gree of Hg was moderate with34.41%,79.72%,60.39%and85.91%probability,respectively;the potential eco-logical risk degree of the other six heavy metals were low with100%probability.The combined ecological risk of these seven heavy metals was at the low degree with more than90%probability.In general,the heavy metal con-tamination degree of sediment in the four monitoring times was low,indicating that the long-term discharge of des-ulfurized seawater from coal-fired power plants did not cause heavy metal contamination in the surface sediments near the outfall.Meanwhile,the results of this study revolved that the probabilistic approach combining Monte Carlo simulation and traditional pollution index method can better characterize the ecological risk of heavy metals and provide a detailed decision support for the risk mitigation of industrially polluted waters. Keywords:heavy metals;sediments;ecological risk assessment;coal-fired power plant;Monte Carlo simulation㊀㊀近年来,沿海地区建立了越来越多的配有烟气海水脱硫系统(SFGD)的燃煤发电厂[1]㊂这些电厂利用海水弱碱性吸收烟气中SO2的同时,也会将部分重金属洗脱一起携带入海[2],从而导致附近海域重金属含量增加[3-6]㊂重金属由于具有生物毒性强㊁难生物降解以及易在生物体内累积等性质,可对海洋生物造成严重威胁,被认为是海洋环境的重要污染物[7-8]㊂例如,Zn抑制黑海胆(Arbacia lixula)生长发育的3d-EC50为21μg㊃L-1[9],导致大凤螺(Lobatusgigas)幼虫死亡的4d-LC50为8.9μg㊃L-1[10];Cu的暴露浓度为1μg㊃L-1时就会对微藻产生毒性作用[11],18μg㊃L-1时即可造成紫贻贝(Mytilus edulis) DNA损伤[12]㊂而郭娟等[13]指出脱硫海水排水口附近海域中Zn和Cu的检测范围分别为8.63~123.39μg㊃L-1和19.24~72.23μg㊃L-1㊂因此,有必要开展脱硫海水长期排放对排污口附近海域的生态风险评价工作㊂目前燃煤电厂脱硫海水重金属的研究主要集中于具有挥发性质的Hg在烟气和水环境介质中的迁移转化[14-17],而对于其他重金属,如As㊁Cd㊁Cr㊁Cu㊁Pb和Zn的长期排放对排污口附近海域的影响的研究尚未见报道㊂水环境中的重金属,由于吸附㊁水解和沉淀的共同作用,只有一小部分的自由金属离子溶解在水中,大部分都沉积于沉积物中[18]㊂因此,对重金属的生态风险评价主要集中在沉积物上㊂目前,已有多种污染指数法可用于沉积物中重金属的风险评价[19]㊂其中,沉积物质量基准(SQGs)[20-21]㊁潜在生态危害指数(potential ecological risk index,PERI)[22-23]㊁地累积指数(Igeo)[1,24]㊁富累积因子(EF)[25]㊁污染严重指数(CSI)[26]等均是较为常用的方法㊂Ranjbar Jafarabadi 等[8]采用SQGs㊁PERI㊁CSI等10种方法评价了波斯湾10个珊瑚岛沿海表层沉积物中13种重金属的生态风险,其中基于EF和PERI的结果显示V㊁Ni㊁Hg 和Cd为中等污染水平,需要引起关注㊂然而,上述污染指数法通常仅使用(或联合使用)数据的平均值㊁保守值(90%或95%分位数)和最大值来获得风险的一个平均或保守的估计[25,27]㊂这种将监测数据压缩为一个单点值的方法会导致生态风险评价中信息的丢失,产生不确定性,从而造成对风险的高估或者低估㊂因此,美国国家科学院和环境保护局推荐使用Monte Carlo模拟方法来量化风险评价中的可变性和不确定性[28-29]㊂这种随机模拟技术通过产生大量的符合一定规律的随机数,将其带入到有效的风险评价模型,进而得到风险的概率分布,为决策者提供更多的信息㊂燃煤电厂附近海域重金属浓度一般是通过浓度增量(根据电厂及SFGD的运行参数)叠加环境背景值或对电厂运行后的短期检测获得的[30]㊂然而,由第5期赵子昂等:青岛某燃煤电厂排污口邻近海域表层沉积物重金属生态风险评价145㊀于估计值或短期检测值的不确定因素较多,导致以其为基础的风险评价结果具有较大的不确定性㊂因此,本研究连续3年跟踪监测了青岛某燃煤电厂排污口附近海域沉积物中As㊁Cd㊁Cr㊁Cu㊁Hg㊁Pb和Zn 的浓度㊂基于重金属的长期暴露数据,采用Monte Carlo模拟技术与SQGs和PERI相结合的概率方法评价了排污口附近海域沉积物中重金属的生态风险㊂本研究能够为燃煤电厂排口附近海域的污染控制和生态风险减缓提供更多的科学依据㊂1㊀材料与方法(Materials and methods)1.1㊀沉积物样品的采集在青岛胶州湾某燃煤电厂排污口附近海域共设置了12个站位(图1)㊂利用采泥器分别于2012年12月26日和2013年6月21日的低潮期采集表层2cm处的沉积物混合样,去除上覆水后,装入密封的聚乙烯袋中带回实验室㊂样品运回实验室后,晾干,研磨至完全通过160目(96μm)的尼龙筛,然后存储到预先准备好的干净样品袋中以待进一步分析㊂此外,本研究还引用了王云鹏等[31]于2011年12月23日和2012年6月5日对该排污口附近表层沉积物的重金属监测数据㊂其站位设置与采样方法均与本研究相同㊂2011年12月23日未在4#站位采集到沉积物样本,2013年6月21日未在1#和4#站位采集到沉积物样本㊂沉积物样品采集回实验室后,置于冷冻干燥机中进行冻干,并研磨过160目筛,之后密封冷藏保存㊂1.2㊀重金属分析与质量控制取沉积物样品0.04g置于Teflon容器中,加入0.8mL HNO3(VʒV=1ʒ1)和0.8mL HF,再加入HClO4(VʒV=1ʒ3)后,密封超声震荡60s,然后在100ħ下恒温加热蒸干㊂再加入0.8mL HNO3(VʒV=1ʒ1),在100ħ下恒温加热蒸干㊂之后加入0.8mL的HF和HClO4,密封置于高压釜中,在170ħ烘箱内加热㊂样品蒸干之后再加入4mL4mol㊃L-1的HNO3,在170ħ烘箱内加热4h㊂最后用3%(V ʒV)HNO3稀释并移至50mL的容量瓶中,加入Rh-Re内标液,以1%(VʒV)HNO3至稀释至50mL 以备分析使用㊂重金属分析采用美国安捷伦公司生产的等离体质谱仪ICP-MS(Agilent7500CX),标准物质为安捷伦公司多元素混合标准溶液(批号:5183-4688)㊂通过该方法,金属元素As㊁Cd㊁Cr㊁Cu㊁Hg㊁Pb和Zn的图1㊀调查站位设置Fig.1㊀Map of sampling stations near the outlet of the coal-fired power plant146㊀生态毒理学报第18卷最低检出限分别为0.2㊁0.02㊁1㊁0.2㊁0.01㊁0.5和2mg ㊃kg-1;所有金属样品的回收率均在90%~110%范围内,重复样品的相对标准差均<10%㊂1.3㊀沉积物质量基准法(SQGs)SQGs方法是基于北美沉积物生物效应数据库构建的多阈值型基准,广泛用于海洋沉积物中污染物的风险评价[20,32-33]㊂Long等[20]将导致10%和50%有害生物效应的污染物浓度分别称为效应范围低值(effect range low,ERL)和效应范围中值(effect range median,ERM),随后MacDonald等[21]又对该阈值做了修改,给出了一对更为严格的阈值:临界效应水平(threshold effect level,TEL)和可能发生效应水平(probable effect level,PEL)㊂当污染物的环境浓度EEC(estimated environmental concentration)<ERL或TEL时,将不会导致有害生物效应,为低风险;当EEC>ERM或PEL时,将导致有害生物效应,为高风险;当EEC值位于二者之间时,认为污染物导致毒性效应的概率和不导致毒性效应的概率相当,为中等风险㊂每种金属的具体基准值见表1㊂1.4㊀潜在生态危害指数法(PERI)基于水生生态系统的敏感性依赖于其生产力的假设,Hakanson[22]提出了PERI方法㊂该方法结合监测浓度与生态效应㊁环境效应和毒性的关系,对沉积物中重金属的污染程度进行评估㊂其具体计算公式如下:RI=ðE ir(1)E ir=T irC if(2)C if=C i/C ir(3)式中:RI为多种金属的综合潜在生态危害指数,E ir 为金属i的潜在生态危害指数,T ir为金属i的毒性响应系数,C if为金属i的污染系数,C i为重金属i的实测浓度,C ir为金属i的沉积物背景值㊂各类重金属的背景值是该海域未受到影响时的测量值,本研究参考王云鹏等[31]所给出的胶州湾沉积物中重金属背景值和毒性响应系数(表2)㊂基于上述参考值,重金属潜在生态危害指数对应的危害程度分级标准见表3㊂表1㊀7种重金属的不同类型海洋沉积物质量基准值Table1㊀Different types of marine sediment quality guideline values for the seven heavy metals(mg㊃kg-1)重金属Heavy metalsTEL PEL ERL ERM 砷As7.2441.68.270镉Cd0.68 4.21 1.29.6铬Cr52.316081370铜Cu18.710834270汞Hg0.130.70.150.71铅Pb30.211246.7218锌Zn124271150410注:数据引自文献[21];TEL指临界效应水平;PEL指可能发生效应水平;ERL为效应范围低值;ERM为效应范围中值㊂Note:The data come from Reference[21];TEL means threshold effect level;PEL means probable effect level;ERL means effect range low;ERM means effect range median.表2㊀胶州湾沉积物中重金属浓度背景参考值及毒性响应系数Table2㊀The background values and toxic-response factors of heavy metals in sediments of Jiaozhou Bay砷As 镉Cd铬Cr铜Cu汞Hg铅Pb锌ZnC ir/(mg㊃kg-1)7.750.6658.1660.340.02426.2678.28T ir1030254051注:C i r为金属的沉积物背景值;T i r为金属的毒性响应系数㊂Note:C i r means background values of heavy metals in sediments;T i r means toxic response factor for heavy metals.第5期赵子昂等:青岛某燃煤电厂排污口邻近海域表层沉积物重金属生态风险评价147㊀1.5㊀Monte Carlo模拟本研究采用Monte Carlo模拟技术与传统的SQGs和PERI相结合的概率方法评价表层沉积物中重金属的生态风险㊂Monte Carlo模拟技术是将模型或者方法中需要输入的关键变量(如污染物的浓度)视为符合某种概率分布的随机变量,通过重复抽样,带入到模型或者方法中得到输出结果的概率分布[34]㊂本研究采用log-normal㊁log-logistic和Weibull分布分别对每种重金属的监测数据进行分布拟合,根据Kolmogorov-Smirnov检验选择最优模型:P值越接近于1,拟合效果越好[35]㊂总体上,log-logistic的拟合效果要优于其他2种分布㊂基于log-logistic,运用软件Matlab v.9.3(MathWorks Inc.,Natick,Massa-chusetts)对每个数据集进行10万次的随机抽样㊂然后再结合SQGs和PERI法,得到超过各个SQGs标准值的概率以及E ir和RI的概率分布,进而得到重金属所处各个风险水平的概率等更为详细的信息㊂2㊀结果(Results)2.1㊀表层沉积物中重金属含量4次监测排污口附近海域表层沉积物中As㊁Cd㊁Cr㊁Cu㊁Hg㊁Pb和Zn的浓度范围分别为1.54~ 7.33㊁0.08~0.72㊁12.16~54.04㊁5.08~33.10㊁0.02~ 0.08㊁8.37~35.91和14.58~85.01mg㊃kg-1,平均浓度分别为3.54㊁0.36㊁26.22㊁18.04㊁0.04㊁24.37和47.21mg㊃kg-1㊂7种重金属4次监测的平均浓度均符合中国海洋沉积物质量标准(GB18668 2002)的一类标准值㊂各个监测时间的详细结果见表4㊂排污口附近下游区域(2#~11#站位)沉积物中重金属的平均浓度大体上都高于排水口上游的1#站位和胶州湾对照点12#站位㊂如2012年12月,2#~11#站位As㊁Cd㊁Cr㊁Cu㊁Pb和Zn的平均浓度分别为4.25㊁0.34㊁37.51㊁22.03㊁26.90和57.61mg㊃kg-1,高于1#站位的2.86㊁0.10㊁17.03㊁15.29㊁23.75和40.31mg㊃kg-1,高于12#站位的3.81㊁0.08㊁23.34㊁8.58㊁16.01和表3㊀沉积物中重金属潜在生态危害指数对应的危害程度分级标准Table3㊀Criteria for degrees of the ecological risk of heavy metal in sedimentsE ir范围Range of E i r单个因子危害程度Risk degree of individual factorRI范围Range of RI多个因子综合危害程度Risk degree of multiple factorsE ir<40轻微Low RI<150轻微Low 40ɤE i r<80中等Moderate150ɤRI<300中等Moderate80ɤE i r<160强Considerable300ɤRI<600强Considerable160ɤE i r<320很强High RIȡ600很强HighE ir>320极强Extreme注:E i r为金属的潜在生态危害指数;RI为多种金属的综合潜在生态危害指数㊂Note:E i r means potential ecological risk index for a certain heavy metal;RI means the potential ecological risk index of heavy metals.表4㊀电厂排污口附近海域表层沉积物重金属含量Table4㊀Statistics of concentrations of the heavy metals in the marine surfacesediment near the outlet of the power plant(mg㊃kg-1)重金属Heavy metal2011.12a2012.06a2012.122013.06范围Range平均值Mean标准差SD范围Range平均值Mean标准差SD范围Range平均值Mean标准差SD范围Range平均值Mean标准差SD砷As 3.23~7.33 4.99 1.50 2.04~3.28 2.710.36 3.33~5.04 4.210.54 1.54~2.99 2.250.40镉Cd0.11~0.550.260.120.25~0.720.520.150.08~0.680.310.190.09~0.610.320.17铬Cr14.75~42.7824.417.0715.76~38.4123.25 6.4123.34~54.0436.228.7212.16~45.7820.3010.02铜Cu 5.35~31.4018.93 6.70 6.43~18.2513.87 3.928.58~33.1020.818.61 5.08~25.7118.71 6.45汞Hg0.03~0.050.040.0080.03~0.060.0450.010.02~0.050.030.0080.04~0.080.0540.013铅Pb8.37~25.0917.98 4.7717.46~35.9125.76 5.5315.03~35.6425.91 6.7013.48~33.7127.51 6.28锌Zn24.13~85.0155.1515.8419.84~52.7635.849.7741.66~83.4956.9613.7214.58~63.8141.0317.79注:a表示引自文献[31];SD为标准差㊂Note:a represents that the data come from Reference[31];SD means standard deviation.148㊀生态毒理学报第18卷50.53mg㊃kg-1,Hg的浓度变化不明显㊂2.2㊀基于Monte Carlo模拟的SQGs评价结果由Monte Carlo模拟与SQGs相结合,可以得到实际监测数据高于各个SQGs标准值的概率㊂表5列出了7种重金属超越4种SQGs标准值的具体概率㊂由表5可知,如果以ERL/ERM这对较为宽松的标准来看,4次监测7种重金属均以90%以上的概率处于低风险,因此以下分析均依据TEL/PEL这对较为严格的标准进行㊂从不同监测时间来看,2011年12月Cu以49.91%的概率为中等风险,49.99%的概率为低风险,其他6种重金属均以90%以上的概率为低风险㊂2012年6月Cd㊁Cu和Pb处于低风险的概率分别为81.26%㊁84.60%和82.94%,处于中等风险的概率分别为18.74%㊁15.40%和17.06%,其他4种重金属均以99%以上的概率处于低风险㊂2012年12月Cu和Pb处于低风险的概率分别为46.58%和74.39%,处于中等风险的概率分别为53.32%和25.60%,其他5种重金属均以90%以上的概率处于低风险㊂2013年6月,Cu和Pb处于低风险的概率分别为49.24%和64.22%,处于中等风险的概率分别为50.72%和35.77%,其他5种重金属均以90%以上的概率处于低风险㊂从不同重金属的角度来看,4次监测As㊁Cr㊁Hg表5㊀7种重金属超越ERL和ERM的概率Table5㊀Probabilities of exceeding ERL and ERM for the seven heavy metals重金属Heavy metal时间Sampling dateTEL PEL ERL ERM砷As 2011.127.77E-020 3.89E-020 2012.060000 2012.12 6.00E-040 1.20E-040 2013.060000镉Cd 2011.128.43E-030 5.70E-040 2012.06 1.87E-0109.01E-030 2012.127.52E-02 4.10E-04 1.69E-020 2013.06 6.72E-02 2.60E-04 1.28E-020铬Cr 2011.128.10E-040 2.07E-050 2012.06 1.63E-030 5.42E-050 2012.12 5.40E-020 2.00E-030 2013.06 5.24E-03 2.66E-05 5.80E-040铜Cu 2011.12 5.00E-01 3.00E-04 5.45E-020 2012.06 1.54E-01 3.00E-05 6.10E-030 2012.12 5.34E-01 1.00E-039.72E-02 1.52E-05 2013.06 5.08E-01 4.00E-04 6.842E-02 2.00E-05汞Hg 2011.12 1.20E-040 5.74E-050 2012.06 3.90E-040 1.20E-040 2012.12 6.00E-050 1.97E-050 2013.06 5.00E-040 1.40E-040铅Pb 2011.12 3.15E-02 1.00E-05 1.88E-030 2012.06 1.71E-010 5.35E-030 2012.12 2.56E-01 3.71E-05 1.87E-020 2013.06 3.58E-01 3.21E-05 2.00E-020锌Zn 2011.12 5.31E-030 1.56E-030 2012.06 3.30E-0409.25E-050 2012.12 2.63E-03 1.00E-05 6.40E-040 2013.06 1.79E-02 1.21E-039.26E-03 3.30E-04注:代号意义同表1㊂Note:The meanings of symbols are the same as those in Table1.第5期赵子昂等:青岛某燃煤电厂排污口邻近海域表层沉积物重金属生态风险评价149㊀和Zn 均以90%以上的概率处于低风险㊂Cd 除2012年6月以18.74%的概率处于中等风险外,其他3次均以90%以上的概率处于低风险㊂Cu 4次监测处于中等风险的概率分别为49.91%㊁15.40%㊁53.32%和50.72%㊂Pb 4次监测处于中等风险的概率分别为3.15%㊁17.06%㊁25.60%和35.77%㊂虽然2011年12月Cu 的平均浓度为18.93mg ㊃kg -1,略大于其TEL(18.7mg ㊃kg -1),处于中等风险,但其仍有49.99%的概率处于低风险㊂2012年12月Cu 的平均浓度为20.81mg ㊃kg -1,为其TEL(18.7mg ㊃kg -1)的1.11倍,处于中等风险,但其仍有46.58%的概率为低风险,可见应用Monte Carlo 模拟与SQGs 相结合能够得到更加详细的结果㊂总体来讲,4次监测As ㊁Cr ㊁Hg 和Zn 均为低风险,Cd 以80%以上的概率处于低风险,Pb 以65%以上的概率处于低风险,Cu 有3次以大约50%的概率处于中等风险㊂7种重金属对脱硫排污口附近海域的污染程度较小,其大小顺序为Cu>Pb>Cd>As ʈCr ʈHg ʈZn ㊂2.3㊀基于Monte Carlo 模拟的PERI 评价结果采用Monte Carlo 模拟与PERI 相结合的评价方法,可以得到各重金属生态危害指数(E i r )的累积概率曲线(图2),以及其所处每个风险级别的概率(表6)㊂4次监测As ㊁Cr ㊁Cu ㊁Pb 和Zn 的潜在生态危害均以100%的概率为轻微程度,4次监测Cd 的潜在生态危害均以90%以上的概率为轻微程度㊂Hg 前3次监测的平均潜在生态危害为中等程度,其处于中等程度的概率分别为79.72%㊁60.39%和85.91%,2013年6月Hg 以64.68%的概率为强危害程度㊂2011年12月㊁2012年6月㊁2012年12月和2013年6月的综合生态危害指数(RI)分别为86.10㊁110.32㊁85.89和115.33,均<150(轻微程度的上限值),属于轻微危害程度㊂Monte Carlo 模拟结果显示,4次监测沉积物中重金属的综合生态危害以90%以上的概率为轻微程度(图3)㊂总体来讲,4次监测沉积物中重金属污染程度均为轻微㊂SQGs 显示Cu ㊁Cd 和Pb 污染程度相对较大㊂PERI 方法结果显示Hg 的污染程度最大,其中夏季(2012.06和2013.06)重金属的污染程度要略高于冬季(2011.12和2012.12)㊂图2 单个重金属潜在生态危害指数(E i r )的累积概率曲线Fig.2㊀Cumulative probability curves of potential ecological risk factor (E i r )for individual heavy metal150㊀生态毒理学报第18卷表6㊀基于平均值估计和概率估计的单个重金属的生态风险Table6㊀Ecological risk of each heavy metal derived from both average estimation and probabilistic estimation时间Sampling date 重金属Heavymetal平均值估计Estimation of mean valueMonte Carlo模拟估计每个风险级别的概率Probability of each risk degree estimated by Monte Carlo simulation 平均E i r值Mean value of E i r风险级别Risk degree轻微/%Low/%中等/%Moderate/%强/%Considerable/%很强/%High/%极强/%Extreme/%2011.12As 6.44Low1000000 Cd11.89Low99.690.31000 Cr0.84Low1000000 Cu 1.57Low1000000 Hg61.23Moderate 5.8979.7214.200.180.01 Pb 3.42Low1000000 Zn0.70Low10000002012.06As 3.49Low1000000 Cd23.76Low94.93 4.960.1100 Cr0.80Low1000000 Cu 1.15Low1000000 Hg75.76Moderate 1.0160.3938.260.340 Pb 4.91Low1000000 Zn0.46Low10000002012.12As 5.43Low1000000 Cd14.25Low96.09 3.290.530.070.02 Cr 1.25Low1000000 Cu 1.72Low1000000 Hg57.58Moderate7.2985.91 6.770.030 Pb 4.93Low1000000 Zn0.73Low10000002013.06As 2.91Low1000000 Cd14.41Low96.72 2.840.380.050.01 Cr0.70Low1000000 Cu 1.55Low1000000 Hg90.00High0.1534.4164.860.580 Pb 5.24Low1000000 Zn0.52Low1000000注:As㊁Cd㊁Cr㊁Cu㊁Hg㊁Pb和Zn分别指重金属砷㊁镉㊁铬㊁铜㊁汞㊁铅和锌;Low㊁Moderate和High分别表示风险级别为轻微㊁中等和很强㊂Note:As,Cd,Cr,Cu,Hg,Pb and Zn means arsenic,cadmium,chromium,copper,mercury,lead and zinc,respectively;Low,Moderate,and High indicate that risk degree is low,moderate and very high,respectively.3㊀讨论(Discussion)本研究海域表层沉积物重金属平均浓度与胶州湾以及其他受人类活动影响较大海域的对比如表7所示㊂对比分析发现,本研究4次监测表层沉积物中Cd㊁Cr㊁Cu㊁Pb和Zn的平均浓度均高于2004年5月胶州湾的平均浓度[36],表明脱硫海水的长期大量排放确实引起了附近海域沉积物中重金属的累积㊂本研究Cd㊁Hg和Pb的平均浓度高于2009年胶州湾跨海大桥附近沉积物中的平均浓度[37],但大部分重金属含量低于胶州湾东部沉积物中的含量[38]㊂类似的,李玉等[39]运用平均富集因子发现胶州湾表层沉积物中重金属主要分布在胶州湾东部李村河口㊁娄山河口以及附近海域㊂魏璟弢等[40]应用连续提取法研究了2008年11月和2010年11月青岛近海和胶州湾内沉积物的富集状况,发现Pb和Cr存在明显富集,胶州湾东部重金属污染程度最为明显㊂本研究As㊁Cd㊁Cu㊁Hg㊁Pb和Zn的浓度比五里河河口附近海域(葫芦岛锌厂排污口邻近海域)低一个数量第5期赵子昂等:青岛某燃煤电厂排污口邻近海域表层沉积物重金属生态风险评价151㊀级[41]㊂与我国高雄湾[15]㊁香港海岸带[40]㊁泉州湾[42]以及国外一些其他海湾(表7)相比,本研究沉积物中重金属含量均低于上述区域㊂总体上,该燃煤电厂排污口附近海域沉积物中重金属的浓度较低㊂图3㊀7种重金属综合潜在生态危害指数(RI )的累积概率曲线Fig.3㊀Cumulative probability curves of comprehensive potential ecological risk index (RI)of seven heavy metals㊀㊀目前燃煤电厂脱硫海水重金属的研究主要集中于具有挥发性质的Hg 在烟气和水环境介质中的迁移转化以及其不同形态在水环境中的分布特征[1]㊂Liang 等[43]研究发现燃煤电厂排污口附近海域表层沉积物中Hg 的浓度范围为0.055~0.201mg ㊃kg -1,平均值为0.126mg ㊃kg -1,为本研究Hg 浓度的3倍左右㊂本研究采用PERI 方法过程中由于选用了该地区Hg 的较低背景值0.024mg ㊃kg -1[31,44],导致其潜在生态危害指数(E i r )范围为57.58~90.00,污染程度远大于其他重金属㊂此外,PERI 方法不仅考虑了重金属的环境背景值,还考虑了其毒性系数㊂Hg 由于具有高毒性,尤其是通过生物体产生的有机汞,其毒性系数采用了所有重金属元素中最高的40㊂Li 等[35]采用地累积指数法和PERI 法对2009年7月胶州湾表层沉积物8种重金属的污染和潜在生态危害进行了评价,发现重金属总体污染程度较轻,但Hg 污染较为严重,与本研究结果一致㊂此外,由于夏季(2012.06和2013.06)Hg 的监测浓度要略高于冬季(2011.12和2012.12),进而导致夏季重金属的综合生态危害指数(RI)也略高于冬季㊂本研究4次监测重金属的RI 均<150(轻微程度的上限值),属于轻微危害程度㊂类似的,郭军辉等[38]采用潜在生态危害指数法对2009年胶州湾东岸表层沉积物重金属的生态危害进行了评价,发现Cd 对沉积物生态环境的潜在危害为中等程度,As ㊁Cr ㊁Cu ㊁Pb 和Zn 的危害程度均为轻微,多个重金属的RI 值均<150,属于轻微危害程度㊂目前大部分针对沉积物重金属生态风险评价的方法,包括SQGs 和PERI ,都采用监测数据的平均值㊁保守值(90%或95%分位数)或最大值来获得风险的一个平均或保守的估计[25-26]㊂这种将监测数据压缩为一个单点值的方法会导致生态风险评价中信息的丢失,产生不确定性,从而造成对风险的高估或者低估㊂本研究中2012年12月Cu 的平均浓度为20.81mg ㊃kg -1,为其TEL(18.7mg ㊃kg -1)的1.11倍,处于中等风险,但结合Monte Carlo 模拟发现其仍有46.58%的概率为低风险㊂类似的,Sawe 等[45]发现坦桑尼亚的瓦米河口中As ㊁Cd ㊁Cr ㊁Pb 和Zn 的浓度以99%的概率低于SQGs 的效应范围低值,风险可忽略,但Cu 却有一定的概率对该河口造成风险㊂此外,本研究2012年6月Hg 的平均E i r 值为75.76(为中等程度上限值80的0.947倍),生态危害程度为中等,但由Monte Carlo 模拟的结果可得其仍有38.26%的概率处于强危害程度㊂Qu 等[34]指出虽然香江和天池湖的平均RI 值略高于高危害程度(high risk)的上限值600(分别为其1.08倍和1.17倍),处于高危害程度,但Monte Carlo 模拟结果显示其仍有43.3%和47.1%的概率处于较高危害程度(consider -able risk)㊂Li 等[35]指出尽管莱州湾西部Hg 的平均E i r 为20.24(为轻微程度上限值40的0.51倍),但Monte Carlo 模拟显示仍有一定的概率(0.03%)处于中等危害程度㊂可见只用平均值进行评价,可能会高估或者低估重金属的真实风险㊂采用Monte Carlo 模拟与传统评价方法相结合能够有效降低风险评估的不确定性,为污染水域沉积物重金属风险缓解提供更多的决策支持㊂目前对于像燃煤电厂这样的点污染源的暴露评价主要是基于电厂建设前的模型预测研究,缺少电厂运行后的长期跟踪监测[2]㊂并且模型涉及大量的污染物特有参数(如分子量㊁蒸气压㊁吸附系数等)和环境场景参数,其结果往往具有一定的不确定性[46]㊂本研究将脱硫海水工艺运行10年后,连续3年的跟踪监测数据作为环境暴露数据能更好地表征重金属排放对排污口附近海域的长期生态风险㊂SQGs 和PERI 方法均显示4次监测沉积物中重金属污染程度为轻微,表明燃煤电厂脱硫海水的长期排放并未造成排污口附近海域表层沉积物重金属的污染㊂除152㊀生态毒理学报第18卷重金属外,脱硫海水中的其他特征性污染物pH (H+)㊁SO42-㊁温度等也可能对排污口附近海域造成不利影响[2]㊂为研究脱硫海水排放对海洋生态环境的综合影响,本研究还根据调查了排污口附近海域的生物群落结构(本研究未列出),共发现浮游植物4门93种,其中硅藻78种;浮游动物58种,其中节肢动物类和浮游幼虫类分别有27种和17种;底栖动物8门128种,其中环节动物门69种㊂依据Shan-non-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数[31],排污口附近海域各类群生物多样性较高,群落结构较稳定,表明脱硫海水排放未对生物群落结构和生物多样性造成明显不利影响㊂表7㊀电厂排污口附近海域与其他受影响海域中表层沉积物重金属的平均浓度比较Table7㊀Mean concentrations of heavy metals found in sediment near the outlet of the power plant compared to the reported average concentrations for other impacted coastal systems(mg㊃kg-1)地区Area 砷As镉Cd铬Cr铜Cu汞Hg铅Pb锌Zn参考文献Reference中国胶州湾Jiaozhou Bay,China 3.540.3626.2218.040.0424.3747.21本研究This study中国胶州湾Jiaozhou Bay,China11.150.05922.1411.99-10.3131.1[36]中国胶州湾Jiaozhou Bay,China-0.055-19.050.03112.751.14[37]中国胶州湾Jiaozhou Bay,China10.900.5577.4036.23-52.94161.32[38]中国五里河口Wulihe Estuary,China88.25 4.11-116.600.56104.651008.75[41]中国泉州湾Quanzhou Bay,China21.70.5982.071.40.4067.70179.6[42]中国香港近岸Hong Kong Coasts,China-0.3348.93118.680.1953.56147.73[47]中国台湾高雄港Kaohsiung Harbor,Taiwan,China-0.93154.15117.600.4655.23318.33[48]意大利那不勒斯湾Gulf of Naples,Italy2.00.572827.20.70221602[49]巴西里贝拉湾Ribeira Bay,Brazil-0.20711824.6-22.9109[50]巴西塞佩提巴湾Sepetiba Bay,Brazil- 3.226631.9-40567[50]通信作者简介:冯永亮(1987 ),男,博士,讲师,主要研究方向为生态风险评价和水质基准构建㊂参考文献(References):[1]㊀Liu X Y,Sun L M,Yuan D X,et al.Mercury distributionin seawater discharged from a coal-fired power plant e-quipped with a seawater flue gas desulfurization system[J].Environmental Science and Pollution Research Inter-national,2011,18(8):1324-1332[2]㊀Córdoba P.Status of flue gas desulphurisation(FGD)sys-tems from coal-fired power plants:Overview of the phys-ic-chemical control processes of wet limestone FGDs[J].Fuel,2015,144:274-286[3]㊀Clarke L B.The fate of trace elements during coal com-bustion and gasification:An overview[J].Fuel,1993,72(6):731-736[4]㊀Aunela-Tapola L,HatanpääE,Hoffren H,et al.A studyof trace element behaviour in two modern coal-fired pow-er plants:Ⅱ.Trace element balances in two plants e-quipped with semi-dry flue gas desulphurisation facilities[J].Fuel Processing Technology,1998,55:13-34[5]㊀Radojevi M.The use of seawater for flue gas desulphuri-。
胶州湾某海域海水水质和沉积物现状调查与评价
胶州湾某海域海水水质和沉积物现状调查与评价摘要:胶州湾西海岸跨海大桥与黄山嘴之间沿岸海域,pH、DO、COD、石油类、无机氮、汞、镉、砷、铜、锌在全部21个站位均符合二类海水水质标准,铅和镍均超出二类海水水质标准,活性磷酸盐和硫化物在部分站位不符合二类海水水质标准。
小潮期间11个沉积物调查站位的沉积物样品中石油类,汞,砷,铜,铅,锌,镉均符合一类沉积物标准。
大潮期间7个沉积物调查站位的沉积物样品中硫化物含量均符合一类沉积物标准。
关键词:海水水质沉积物胶州湾环境质量评价处于陆地与海洋交接地带的海岸带富含各种海洋资源[1]。
海岸带具有丰富的资源、优越的自然条件以及良好的地理位置,已经成为人类活动最活跃和最集中的地域[2],由此造成的环境问题不容忽视。
青岛经济技术开发区石化工业园区位于胶州湾西海岸,中国石化青岛炼化公司、丽东化工有限公司、黄岛油库以及青岛市其他主要石化下游企业、码头、物流等公司均布置在该区域。
评价工业园区工业生产活动对海洋环境质量的影响,对于合理开发、利用海岸带资源、有效保护海洋生态环境至关重要。
本文通过调查海水水质pH、COD、DO、石油类、无机氮、汞、铅、镉、砷、铜、锌、镍等和沉积物中石油类、硫化物、汞、锌、铜、镉、砷、铅等在大潮、小潮期间的浓度变化,评价工业园区工业生产活动对胶州湾西海岸跨海大桥与黄山嘴之间沿岸海域附近海域海洋环境质量的影响。
1 调查与评价方法1.1 站位布置2 结果与讨论2.1 海水水质现状调查与评价分析2012年6月14日(小潮)和2012年6月21日(大潮)海水水质调查统计结果如表1所示。
依据海水水质调查结果和《环境影响评价技术导则》中推荐的标准指评价方法,可得海水各评价因子标准指数(表2)。
由表1和表2可知,在全部21个站位评价因子pH、溶解氧(DO)、化学需氧量(COD)、石油类、无机氮(以氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮之和计)、汞、镉、砷、铜、锌均符合二类海水水质标准。
辽东半岛东岸潮间带沉积物重金属含量分析及污染评价
第４０卷第１期２０２２年１月 贵州师范大学学报（自然科学版）ＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｕｉｚｈｏｕＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ）Ｖｏｌ．４０．Ｎｏ．１Ｊａｎ．２０２２引用格式：张威，苏世兵，李宁．辽东半岛东岸潮间带沉积物重金属含量分析及污染评价［Ｊ］．贵州师范大学学报（自然科学版），２０２２，４０（１）：６ １２．［ＺＨＡＮＧＷ，ＳＵＳＢ，ＬＩＮ．ＨｅａｖｙｍｅｔａｌｃｏｎｔｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｐｏｌｌｕｔｉｏｎａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆｉｎｔｅｒｔｉｄａｌｓｅｄｉｍｅｎｔｓｉｎＢｉｌｉｕＥｓｔｕａｒｙｏｎｔｈｅｅａｓｔｃｏａｓｔｏｆＬｉａｏｄｏｎｇＰｅｎｉｎｓｕｌａ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｕｉｚｈｏｕＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ），２０２２，４０（１）：６ １２．］辽东半岛东岸潮间带沉积物重金属含量分析及污染评价张 威，苏世兵，李 宁（辽宁师范大学地理科学学院，辽宁大连 １１６０２１）摘要：重金属是近岸海域常见污染物之一，以辽东半岛东岸碧流河口潮间带海域为研究区域，使用ＷＳＳ重力沉积物采样器，钻取２根柱状样，对该海域沉积物中的７种重金属元素Ｃｕ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｏ的含量、污染程度及潜在生态风险进行检测和分析评价。
结果表明：７种重金属元素含量的平均值分别为３３ ８６ｍｇ／ｋｇ、７９ ２４ｍｇ／ｋｇ、８２ ５７ｍｇ／ｋｇ、１４１ １４ｍｇ／ｋｇ、７７ ６２ｍｇ／ｋｇ、９５２ ２８ｍｇ／ｋｇ、４９ ０９ｍｇ／ｋｇ；７种重金属元素的Ｉｇｅｏ平均值分别为１ ０４（Ｃｕ）、０ ９８（Ｐｂ）、－０ ３２（Ｚｎ）、０ ８９（Ｃｒ）、１ ２９（Ｎｉ）、１ ０２（Ｍｎ）、０ ９３（Ｃｏ），表明研究区重金属的综合潜在生态风险是主要由Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｂ引起；７种重金属元素的潜在生态风险系数平均值分别为１５ ５３（Ｃｕ）、５ ６８（Ｃｒ）、１４ ８４（Ｐｂ）、３ １１（Ｍｎ）、１５ ８８（Ｃｏ）、１ ２１（Ｚｎ）和１８ ９１（Ｎｉ），７２个样品的ＲＩ平均值为７５ ２７，所测样品都属于低生态危害。
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胶州湾东岸沉积物重金属含量分布与污染源判别孟 可 孙廷智( 青岛大学环境科学系,266071,山东省青岛市; 国家海洋局北海监测监视中心,266000,山东省青岛市)摘 要 采集胶州湾东岸各河口及湖岛、团岛、中沙礁、大公岛七个点位柱状和水下表层沉积物样品,根据As 、Cd 、Cu 、Pb 、Zn 的含量,研究了柱状沉积物重金属的垂向分布与积累,表层沉积物重金属的水平分布与迁移,并应用多元数据的图分析法进行了污染源分类判别.关键词 沉积物 重金属污染 胶州湾分类号 X141Pb 、Cd 、As 等有毒重金属元素不能被微生物降解,可在整个生态系统循环为害[1],因而工业排放物中重金属对城市和近岸海洋生态环境的污染,受到世界各国的广泛重视.青岛地处黄海之滨的胶州湾东岸,是我国北方重要工业、旅游、港口城市.建城百余年来,由于工业及海上交通运输业的不断发展,胶州湾海域生态环境受到了不同程度的污染与破坏,其中市区排污中耗氧有机物和重金属毒物是最重要的影响因素[2].为深入了解胶州湾东岸海域重金属污染的历史、现状及其变化过程,本文根据娄山河口、李村河口、海泊河口、湖岛、中沙礁和大公岛七个点位柱状及水下表层沉积物中As 、Cd 、Cu 、Pb 、Zn 五种重金属元素含量,研究了它们的垂向和水平分布特征,并用多元数据的图分析法进行了污染源判别,为青岛城市总体规划与工业布局,以及胶州湾环境质量评价、环境污染治理和沉积物资源开发利用,提供科学依据.1 研究方法1.1 采样点布设 胶州湾东岸是受青岛市工业及生活污染源影响比较严重的海域环境.为了解近百年各排污河口及近岸地区水下沉积物重金属污染状况,在娄山河口、李村河口、海泊河口和湾外区大公岛,布设四个柱状沉积物样品采集点.此外,为研究重金属污染物在水动力作用下迁移与扩散,于海湾中部及湾口地区的湖岛(水深5.5米)、团岛(水深12米)、中沙礁(水深33米)布设五个表层沉积物样品采集点.具体位置见图1所示.1.2 沉积物样品采集、处理和重金属元素测定 (1)沉积物样品采集:在湾外区大公岛西北第22卷 第1期1996年1月 曲阜师范大学学报Journal of Q ufu Normal U niversityVol.22 No.1Jan.1996国家自然科学基金资助项目(子课题)收稿日期:1995!04!07侧,使用船载振动活塞柱状采样器,采集一个145∀ 柱状沉积物采样点# 表层沉积物采样点图1 胶州湾东岸沉积物采样点布设比例尺 1∃500000 长的柱状沉积物,分别在0~5 、25~30 、65~70 、95~100 、140~145 各段抽取五个层位样品.娄山河口、李村河口、海泊河口沉积物调查区的人工剖面上,分别在0~5 、25~30 、65~70 、95~100 各段抽取四个层位样品.在海湾中心地区的湖岛、团岛各取一个表层沉积物样品.在湾口中沙礁周围取三个表层沉积物样品.(2)沉积物样品处理和重金属元素测定:取600克沉积物样品放在表面皿上烘干、剔除植物根茎、贝壳,用玛瑙研钵磨碎,通过80目尼龙标准筛,纸袋封存备用.称取2.500克沉积物样品置于聚四氟乙烯坩埚中,加王水10m L,低温加热溶解.溶液蒸至4mL,定容25mL.用火焰原子吸收法测定As 、Cd 、Cu 、Pb 、Zn,仪器为GFU_20原子吸收分光光度计.1.3 沉积物组成 大公岛表层沉积物主要由粉砂组成,并含在大量贝壳碎屑,柱样中层为黑灰色贝壳粘土质粉砂组成,含有较多腕足类生物残骸;底层为黑灰色粘土质粉砂,富有贝壳碎屑.柱样从顶部到底部均软粘无味.三个河口沉积物主要由黑色或黑灰色粘土,及少量细砂、煤灰组成,软粘,具臭味,富含有机质.湖岛表层沉积物主要由黑色粉砂质粘土、粉砂和细砂组成,含有大量完整的贝壳.团岛表层沉积物主要为灰黑色粉砂质粘土,还发现基岩碎块,有活生物生存.中沙礁三个点表层沉积物样品基本一致,都含有丰富的贝壳和贝壳碎屑,粘土具粘性,软而无味,并有活生物生存.2 结果与讨论2.1 胶州湾近岸海域沉积物重金属自然背景值 胶州湾东岸和湾外大公岛水下沉积物的重金属含量测定结果如附表所示.根据沉积物年代的粗略估算,大公岛柱状沉积物0~5 层为青岛建城后所沉积.因此,同胶州湾陆相沉积相近的大公岛2~5层沉积物重金属的平均含量,可以代表胶州湾海域沉积物重金属的自然背景值,即As:4.22ppm,Cd:0.17ppm,Cu:16.90ppm,Pb:20.39ppm,Zn:52.43ppm.2.2 胶州湾东岸河口沉积物重金属的垂向分布 海泊河、李村河、娄山河三个河口沉积物组成及颜色均相同,垂向变化不明显,质软而粘,富含有机质及煤灰,故应为青岛建城后沉积.各河口柱状沉积物重金属含量的垂向分布如图2.从图中可以直观看出,三个河口重金属污染大致从百年前青岛建城时就开始了.海泊河穿过老市区中心,河口污染最严重,沉积物中五种重金属平均含量比大公岛背景值高2.4~18.1倍.娄山河位于市北工业区,河口Cu 、Pb 、Zn 污78 曲阜师范大学学报(自然科学版) 1996年附表 胶州湾东岸沉积物重金属含量测定结果采样点采样层位(cm)重金属含量(ppm)As Cd Cu Pb Zn 大公岛(1)0~5 4.890.4220.0722.8163.02(2)25~303.110.0916.7318.4253.82(3)65~70 5.110.1815.3917.5442.75(4)95~100 2.890.2819.4024.5661.75(5)140~1455.780.1116.0621.0551.39(2)~(5)平均 4.220.1716.9020.3952.43中沙礁0~54.400.2317.39114.0357.630~55.560.1816.7328.9567.450~57.560.3722.7534.2182.01平均5.840.2618.9659.0669.03团岛0~5 4.890.4672.2564.03213.75湖岛0~5 2.00 1.34115.2167.54522.49海泊河口(1)0~511.11 2.31394.71116.071005.40(2)25~3012.890.88147.18118.42664.99(3)65~708.44 1.66406.7583.33744.15(4)95~1009.45 1.88274.29105.26680.82平均10.47 1.68305.73105.77773.84李村河口(1)0~52,220.4673.5954.39191.26(2)25~302.230.5170.2550.88177.96(3)65~707.780.2850.1846.49143.13(4)95~100 6.220.6053.5244.74123.50平均 4.610.4661.8949.13158.96娄山河口(1)0~5 5.560.3240.1487.72380.91(2)25~304.440.7240.8178.95227.36(3)65~707.22 1.8026.7681.58196.65(4)95~1005.590.1412.7115.79142.75平均5.700.7530.1166.01236.92图2 胶州湾东岸柱状沉积物重金属含量垂向分布79第1期 孟可等:胶州湾东岸沉积物重金属含量分布与污染源判别染也比较严重,比大公岛背景值高1.8~图3 胶州湾东岸表层沉积物重金属相对含量比较图4胶州湾东岸河口、大公岛柱状沉积物重金属平均含量雷达图a.海波河口b.娄山河口c.李村河口d.大公岛4.5倍.李村河位于市中心东北部,河口污染较轻,沉积物Cu 、Pb 、Zn 含量比大公岛高2.4~ 3.6倍.各河口沉积物中重金属含量的变化,基本反映了各河流接纳青岛市区所排出重金属污染物的历史过程和变化趋势.各河口沉积物重金属含量的垂向分布还具有明显的积累效应.2.3 胶州湾东岸水下表层沉积物重金属的水平分布 附表中胶州湾各点表层沉积物重金属含量差异很大,其中海泊河口、娄山河口地区污染最为突出,Cu 、Pb 、Zn 含量超过大公岛背景值3~23倍,按远离河口的海湾方向,湖岛、团岛、中沙礁各点沉积物重金属含量呈逐渐下降的分布趋势.胶州湾东岸的最大顺时针环流[3],对各河口重金属污染物向湾外区迁移扩散,具有重要推动作用.为易于比较,以大公岛柱状沉积物五种重金属元素平均含量为初值,对各点重金属测定值进行无量纲化处理结果,如图3所示.从图3不难看出,海泊河口Cu 、Zn 、Pb 污染非常突出.娄山河口Zn 、Pb 污染也比较严重.2.4 胶州湾东岸沉积物重金属污染源分类判别 胶州湾东岸沉积物重金属来自各河口污染源.采用多元数据的图分析[4],对三个河口污染源进行分类判别.其方法为:以大公岛、海泊河口、李村河口、娄山河口四个柱状沉积物重金属含量总平均值为变量,把圆周上五个等分点到圆心的辐射半径,分别作为五种元素的坐标轴,连接各相应重金属含量的坐标点,得到四个五边形雷达图,如图4所示.用上述雷达图对胶州湾沉积物重金属进行污染源分类判别如下.五边形a 、b 、c 分别代表海泊河口、李村河口、娄山河口沉积物五种重金属污染水平,d 为大公岛沉积物重金属背80 曲阜师范大学学报(自然科学版) 1996年景值.其中a 的五种重金属污染指数最高,五边形最大,因此应判定海泊河口为胶州湾重金属的最大污染源.b 、c 两个五边形大小相近,仅在于b 中的Pb 污染较突出,c 中As 污染较突出,可一同判定娄山河口、李村河口为重金属次级污染源.胶州湾沉积物重金属污染来自东岸青岛建城后工业排废.As 、Cd 、Cu 、Pb 、Zn 五种重金属含量分布,受污染源强度、河流纳污与输砂、水动力作用等多种原因影响.东岸河口沉积物重金属含量垂向分布与积累特征,基本反映了重金属污染物排放的历史过程和变化趋势.东岸三个河口经湖岛、团岛、中沙礁、大公岛北侧一带,各点表层沉积物重金属含量分布与迁移特征,表明胶州湾东岸河口重金属污染物正在缓慢地向湾外海区扩散.由于这些重金属元素有很强的毒性,并且能够在食物链中传递[5,6],有关部门应及早从胶州湾海域环境综合规划入手,对重金属污染问题采取有力地控制对策,保护近海地区居民免受危害.参考文献1 (美)G L 瓦尔德博特著.环境污染物对人体的影响.胡汉升等译.北京:人民卫生出版社,1984 155~1822 徐鸿楷.海岸工程,1986,3(5):106~1113 王文海.海岸工程,1986,3(5):18~244 吴国富等编.实用数据分析方法.北京:中国统计出版社,1992,87~885 Shukla G S,Sing hal R L.Can J Physiol Pharmaco l,1984,62(8):1015~10316 Stinson M D,Eaton D L.A rch Env iron Contam.T ox icol,1983,12(6):693~700CONTENT DSTRIBUTION OF HEAVY METALS IN SEDIMENTAT EAS T CO AST OF THE JIAOZHOU BAY AND DIFFERENTIATION O F POLLUTIO N SOURCESM eng K e Sun T ingz hi( Qingdoao Un i versity,266071,Qingdao,S hangong;North Sea Survey &Surveillance Center,State Oceanic Admistration,266000,Qi ngdao,Shandong)Abstract Samples of comlunar sediment and surface layer sediment were collected in east coat of the Jiaozhou bay at three river moaths and !!!Hudao,T uandao,Zhongshajiao and Dagong dao etc.According to the content of heavy elements,vertical distribution,accumulation of heavy metals in the columnar sediment,level distribution and move of heavy metals in the layer sediment are discussed.Differentiated types of pollution sources are determined by using the method of Graphic analysis.Key words sediment heavy metal pollution Jiaozhou bay81第1期 孟可等:胶州湾东岸沉积物重金属含量分布与污染源判别。