福建主要海湾表层沉积物重金属分布特征及化学形态研究——以沙埕湾、东山湾及东山岛以东海域为例

摘要

沉积物中重金属污染问题备受关注，因为重金属具有生物毒性、难降解性和易累积性的特性，近岸沉积物是重金属的重要归宿。了解沉积物中重金属的含量、形态分布对于探寻近岸沉积物重金属的来源、评价污染现状及其生态风险具有重要的意义。
　　本研究以福建东山岛以东海域、东山湾及沙埕湾表层沉积物为研究对象，分析Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb这7种重金属在三个研究海域表层沉积物的平面分布、来源、形态分布及其生物可利用性，并基于重金属总量和形态分析对研究区域的重金属污染水平和潜在生态风险进行了评价。结论如下:
　　三个研究区域表层沉积物中Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb的平均含量均高于花岗岩的全球标准;除Cu、Pb外，其余5种重金属在各研究区域的平均含量均高于福建省海岸带土壤环境背景值。
　　主成分分析表明，东山湾沉积物中Cr、Ni、Co、Cu和部分Pb主要来自陆源输入，Zn来源不同;东山岛以东海域Cr、Co、Ni、Cu、Zn和Pb主要来自岩石自然风化和侵蚀风化的产物，Cd由人类排污所引入;沙埕湾表层沉积物重金属Cr、Co、Ni、Cu和Zn可能来自湾顶河流泥沙输入，Pb主要来自于大气沉降。
　　用改进BCR顺序提取法分析研究区表层沉积物中重金属形态分析，结果表明各研究区域Cr、Ni、Zn、Co和Cu以残渣态为主，Pb以非稳态为主，Cd的非稳态比例接近或高于残渣态比例。在可提取态中，Cd的弱酸提取态，Cr、Ni的可氧化态，Co、Cu、Zn、Pb的可还原态比例相对较高。
　　基于沉积物中重金属总量用3种评价方法对东山湾、东山岛以东海域及沙埕湾表层沉积物重金属污染进行了评价。根据海洋沉积物质量标准，东山湾及东山岛以东海域表层沉积物重金属平均含量可满足第一类标准，沙埕湾表层沉积物中Cd、Pb平均含量可满足第一类标准，其它元素平均含量均满足第二类标准;根据地质累积指数法和潜在生态风险评价法，东山湾Cu、Pb污染较轻，Cr、Ni污染中等，Cd污染较重;东山岛以东Cu、Pb污染较轻，Cr、Ni、Cd污染中等;沙埕湾Pb污染较轻，Cr、Co、Cu、Zn、Cd污染中等，Ni污染较重。污染程度大小排序为沙埕湾＞东山湾＞东山岛以东海域。沙埕湾、东山湾及东山岛以东海域表层沉积物的综合潜在生态风险程度分别为很强、强、中等。
　　基于形态分析的次生相与原生相分布比值法对重金属污染程度进行评价，各研究区域的的Cr、Co、Ni、Cu、Zn污染水平很低，均以Cd、Pb污染为主。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究意义

1．1．1 沉积物重金属概述

1．1．2 近海重金属的来源、迁移和归宿

1．2 沉积物中重金属的研究进展

1．2．1 海洋沉积物重金属总量与影响因素研究

1．2．2 海洋沉积物重金属化学形态的研究

1．2．3 海洋沉积物重金属污染评价

1．3 研究目的和内容

参考文献

第2章 采样与实验方法

2．1 研究海域概况

2．1．1 研究海域自然地理环境

2．2．2 研究海域水文概况

2．2 站位布设与样品采集

2．3 样品前处理

2．4 提取方法

2．4．1 样品含水率测定

2．4．2 沉积物样品的总量消解

2．4．3 沉积物样品的顺序提取

2．4．4 沉积物中硫化物、有机碳、石油类的测定

2．5 测定方法

2．5．1 重金属元素测定

2．5．2 实验室质量控制

2．6 化学试剂、仪器及器皿

参考文献

第3章 金属元素的平面特征及来源初探

3．1 研究区域表层沉积物的沉积环境要素

3．2 表层沉积物中重金属元素总量及其平面分布特征

3．2．1 研究区域表层沉积物中重金属含量水平

3．2．2 研究区域表层沉积物中各重金属元素的分布特征

3．3 研究区表层沉积物中重金属污染来源初探

3．3．1 相关分析

3．3．2 主成分分析

3．4 小结

参考文献

第4章 重金属形态研究及潜在生物有效性研究

4．1 表层沉积物重金属的形态分析

4．1．1 研究区表层沉积物重金属的形态含量及分布特征

4．1．2 BCR四步提取量之和与重金属总量的比较

4．2 重金属的生物有效性分析

4．3 小结

参考文献

第5章 研究区域表层沉积物重金属污染及生态风险评价

5．1 基于沉积物中重金属总量的污染评价

5．1．1 中国海洋沉积物质量标准法

5．1．2 地累积指数法

5．1．3 潜在生态风险指数法

5．2 基于形态学研究的重金属污染评价——次生相与原生相分布比值法

5．3 小结

参考文献

第6章 结论与展望

6．1 研究结论

6．2 创新之处

6．3 存在的不足

6．4 研究展望

附录：在学期间所做的主要工作

致谢