【摘 要】
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重金属元素因其毒性大、环境残存时间长、隐蔽性强等特点,长久以来受到人类的关注和警惕。随着工业和经济的日益发展,人类活动所产生的重金属污染物质通过地表径流、大气沉降及近海排放等方式进入海洋的重金属含量逐渐增多,部分金属经过一系列吸附、络合、沉淀等物理化学过程集聚到水体沉积物当中,对水体沉积环境产生重要负面影响,进而影响区域生态环境,长此以往,甚至能够通过食物链等对人类产生不利影响。长江口是我国经济发
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重金属元素因其毒性大、环境残存时间长、隐蔽性强等特点,长久以来受到人类的关注和警惕。随着工业和经济的日益发展,人类活动所产生的重金属污染物质通过地表径流、大气沉降及近海排放等方式进入海洋的重金属含量逐渐增多,部分金属经过一系列吸附、络合、沉淀等物理化学过程集聚到水体沉积物当中,对水体沉积环境产生重要负面影响,进而影响区域生态环境,长此以往,甚至能够通过食物链等对人类产生不利影响。长江口是我国经济发展最为旺盛、人口最为密集的地区之一,当地河口区域及邻近海域生态环境被多种污染物质严重威胁,其中金属类污染物质备受关注。本文以长江口沿岸区域及邻近海域表层沉积物7种重金属(Cu?Pb?Cd?Cr?Zn?As?Ni)为研究对象,以沉积物重金属含量及形态组分等为数据基础,探究长江口沿岸区域及邻近海域的重金属分布状况及赋存特征,采用相关性分析、聚类分析法探究重金属来源及污染特征,最后,使用沉积物质量基准法(SQG)、风险商法(HQ)、次生相与原生相比值法(RSP)及风险评估编码法(RAC)探讨7种重金属元素对研究区域沉积环境的污染程度及可能引起的生态风险,以期为该区域环境保护和管理提供科学理论依据。主要研究结论归纳如下:(1)长江口区域沉积物粒径按规律分布,长江口沿岸及邻近海域粒径的总体趋势是河口沿岸较粗,邻近海域较细;沿岸上游段较粗,下游段(浦东沿岸)较细;邻近海域北部较粗,南部较细。(2)长江口沿岸表层沉积物中重金属含量大小规律是:Zn>Cr>Pb>Cu>Ni>As>Cd,空间差异性较大,南岸的平均含量大于北岸,Cu、Cr、Pb和Cd含量均值超过其背景值的25%~150%,Cd的累积现象最为严重,表明这些元素受人类活动的影响较大。长江口邻近海域沉积物重金属含量从近海到远海逐渐递减,含量顺序为Zn>Cr>Ni>Pb>Cu>As>Cd,大部分金属(Pb、Zn、Cd、Cr、As)的平均浓度高于其背景值,其中As的超标情况最为明显,除Cd、Cr属于国家海洋沉积物质量II类标准,其他重金属均符合I类标准。(3)长江口沿岸表层沉积物中活性态重金属占比最大的为Cd元素,且主要以弱酸溶解态为主,平均含量占比达到54.17%,Cu、Pb的活性态重金属含量占50%~65%,且以可还原态(F2)为主,Cr、Zn、As、Ni以残渣态(F4)为主要赋存形态,稳定性较好。邻近海域表层沉积物中Zn、Pb、Cd以次生相为主要赋存形态,Cd次生相的质量分数最高(74.2%),Cr、As次生相赋存形态水平较低,分别为15.05%、11.67%,其中Cd以Fe-Mn氧化物结合态为主要结合形式,Cu、Cr、As、Ni以原生相为主要赋存形态。(4)长江口沿岸区域表层沉积物重金属As与Cu、Cr、Ni、Zn有明显相关性,与Zn的相关性最大,Cd只与Pb有一定程度相关性,TOC与各金属之间均有一定的相关性,与Zn、Cd和As元素的相关性更为明显。邻近海域表层沉积物中Cu、Pb、Cr、Zn和Ni之间相关性较强,这些金属可能来源于采矿、冶炼和印刷等工业排放。Cd除了与As呈一定程度的相关性之外,与其他元素无明显相关性,表明镉很有可能有独立的污染来源。长江口沿岸表层沉积物样品可分为4类,S4-S6站位受到非自然因素影响最大,含量最高;邻近海域表层沉积物样品可分为5类,S11-S13站位同样因靠近人类活动密集区被归属为一类,因此,受人为影响较大的区域可能表现出更为相似的重金属累积状况。(5)综合沉积物质量基准、风险商、次生相/原生相以及风险评估编码法分析发现,长江口沿岸及邻近海域沉积物中7种重金属(Cu、Pb、Cr、Cd、Zn、As、Ni)的组合生物效应可能会对水生生物产生一定的毒性,(概率为21%);就重金属总含量而言,长江口沿岸区域As和Ni均达到中等风险程度,可能与沿岸区域特有的工业活动(电镀、冷轧)有关。长江口邻近海域As的生物危害风险较高,Cd由于活性态含量占比较大,其在全域范围内可能引起中度到重度的生态风险,且极有可能是大气沉降的结果。
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