莱州湾表层沉积物重金属分布特征、污染评价与来源分析

基于2016年莱州湾32个站位表层沉积样的测试和分析并结合以往调研资料,探讨了Cu、Pb、Zn、Cr、Cd、As和Hg等7种重金属元素的含量、空间分布特征和相关性,并采用潜在生态风险法、地累积指数法和沉积物质量基准法对该区重金属污染状况进行了系统评价。结果表明,表层沉积物中重金属主要在黄河口以北、西南部小清河口及其东北部富集;Cr、Cd、Hg等与细颗粒沉积物相关,揭示重金属含量受沉积物粒度影响;而沉积物类型分布特征与莱州湾平均环流基本吻合,并与周围河口水动力和潮流显著相关。重金属污染评价结果表明:全部站位的重金属含量均低于PEL(可能效应水平),综合潜在生态风险为低风险;地累积指数评价结果表明:研究区约60%区域受到了Hg的污染,较多比例站位Cd(37.5%)和As(12.5%)显示为轻度污染。统计分析发现,Cu、Pb、Zn、Cd、As和Hg之间存在较为显著的正相关关系,其中Cu、Pb和Zn主要受地壳自然风化过程控制,而Cu和Zn还受有机碳含量的影响;Cd和As推测与人类活动相关;Cr的含量主要来源于地壳自然风化过程,人类活动影响次之。研究结果表明黄河和小清河很有可能是莱州湾西部和西南部表层沉积物的主要来源,该结果与以往研究结果基本一致。

胶州湾沉积物-海水界面溶解无机氮的迁移特征及其影响因素解析

采用实验室培养法,在原位温度和溶氧条件下,研究了夏、冬季胶州湾沉积物-海水界面溶解无机氮(DIN)的迁移特征。结果表明,夏、冬季胶州湾沉积物-海水界面DIN主要以NO_3-N和NH_4-N的形态进行交换,夏季胶州湾沉积物表现为水体DIN的源,其交换通量为1.64×10~9 mmol/d,可以提供维持初级生产力所需氮的39.3%;而冬季沉积物表现为DIN的汇,其交换通量为–2.12×10~8 mmol/d。利用相关分析和主成分回归分析,研究界面不同形态DIN交换速率和底层环境因子的关系,结果表明,夏季胶州湾沉积物-海水界面DIN的交换主要受沉积物中有机质的矿化、底栖藻类的同化作用和扩散过程共同调控,而冬季则主要受内源有机质的矿化、底栖藻类的同化作用、吸附-解吸和扩散过程共同调控。

渤海莱州湾沉积物REE与重金属污染特征及物源判别

基于莱州湾32个典型站位的表层沉积物样品,系统分析了稀土元素(REE)组成和分布特征以及重金属污染程度和污染来源;探讨了影响重金属和稀土元素分布的环境因素,并从重金属潜在源区、化学蚀变指数(CIA)和REE特征3个角度分析了莱州湾表层沉积物来源。研究表明,稀土元素总量自莱州湾东南部向北部递增,部分稀土元素(Eu、Gd和Tb)含量主要与细粒级的黏土矿物和有机碳含量相关,受化学风化的影响很小。研究区部分站位受到了Cd和Hg的污染,且主要是人类活动富集的;Cu、Pb、Zn可能源于地壳自然风化产物,其中Cu和Zn还与人类活动密切相关;Cr则受自然风化和人类活动的双重影响而富集;大部分重金属含量的累积还受湾内水动力的影响。沉积物源的判别结果显示,研究区CIA平均值为50.83,接近黄河沉积物的CIA值(50.9~59.7),低于中国黄土;研究区稀土元素配分模式和特征参数也与黄河十分接近,表明黄河是莱州湾表层沉积物的重要来源;广利河与潍河-弥河三角洲仅对南部和西南部海域沉积物有贡献,而黄土和山东省土壤对莱州湾沉积物的贡献量相对更少。

海洋颗粒物/沉积物中的氨基酸及其对有机质降解的指示作用

氨基酸是海洋有机质尤其是有机氮的重要组分,其地球化学行为活跃,在海洋有机质生物地球化学循环过程中起着重要作用.氨基酸的含量、组成和分布等信息可有效指示有机质的降解状态.本研究系统总结了海洋颗粒物/沉积物中氨基酸的分布特征及影响因素,以及氨基酸对有机质降解程度的指示作用.海洋颗粒物/沉积物氨基酸的主要成分为甘氨酸(Gly)、谷氨酸(Glu)、丙氨酸(Ala)和天冬氨酸(Asp),其含量从近岸到大洋逐渐降低,并随深度增加呈下降趋势组.氨基酸的碳、氮归一化产率()越低,表明有机质%AA-C/TOC,%AA-N/TN)以及基于氨基酸成的降解因子(DI的降解程度越高.基于非蛋白质氨基酸以及)D型氨基酸含量与组成的活性因子(RI)和D型氨基酸与L型氨基酸比值(D/L等指标可以根据细菌对氨基酸的转化作用来指示有机质的降解程度,其中RI值越接近于0,D/L值越高,蛋白质与非蛋白质氨基酸的比值的高Asp/β-Ala和Glu/γ-Aba(氨基丁酸)越小,均表明有机质受到微生物降解和转化程度越.颗粒物/沉积物中氨基酸的迁移转化过程主要受到溶解氧、营养盐水平、有机质来源、沉积环境以及微生物转化等因素的影响.今后应加强颗粒物和沉积物之间的协同效应以及微生物对氨基酸的影响与具体调控机理研究.

固体介质中的重金属源解析及其在中国近海沉积物中的应用

沉积物中重金属源解析对甄别人为活动与自然变化对近海生态系统演化的影响有重要作用.本文总结了近年来污染物源解析常用的多元统计分析、地球化学方法和地质统计分析3种主要研究方法,剖析了不同方法的优劣及适用性,提出正定矩阵因子分析、Pb同位素示踪在重金属来源定量化研究中具有良好应用前景.梳理了中国近海沉积物中重金属来源的主要研究结果,发现河口和海湾是沉积物重金属受人为来源影响剧烈的典型近海区域,不同定量解析方法(多元统计分析、背景值估算、Pb同位素分析)均表明中国近海沉积物重金属的人为来源贡献率接近或超过50%.当前中国近海沉积物中重金属源解析研究还存在源识别端元模糊、解析结果缺乏相应的可靠性评价等问题.据此提出近海沉积物重金属源解析研究应使用多种解析技术手段综合、集成与优化,提高源解析的准确性;建立完善指标体系,筛选代表特定人为活动和自然过程的指标;甄别人为源重金属入海方式及过程,为沉积物数据信息的解译提供理论基础.