中国东部海域细颗粒沉积物中重金属源汇效应和其对人类活动响应

【摘要】中国东部海域接受大量的来自河流的沉积物，是陆海相互作用强烈的场所。百年的工业化进程中，特别是改革开放以来，大量的重金属污染通过河流和大气沉降等途径进入到东部海域，并最终被保存在该海域沉积体中。沉积体中重金属的研究，不仅可以了解人类活动对海域的影响，重建东部海域重金属污染历史，而且可以用作了解东部海域源汇作用的重要的指标，分析入海物质源汇过程和效应。基于采自东海、黄海的5根沉积物岩心和102个表层沉积物样品，采用激光粒度分析、ICP-AES(MS)元素和稳定同位素分析、多道γ谱分析系统等对沉积物进行了粒度、常量元素、微量元素及重金属以及同位素分析，揭示了研究区重金属时空发育特征，建立了高分辨重金属沉积记录，探讨了重金属源汇过程和效应。取得以下主要成果：通过对东海和南黄海表层沉积物中重金属含量的测定，获得了东海和南黄海细颗粒沉积物中重金属的空间分布规律。东海和南黄海的细颗粒沉积物中Cr、Cu、Ni、Pb、V和Zn的空间分布具有相似的变化规律：东海呈现由近岸沿东南向远岸含量逐渐降低的变化趋势；南黄海呈现由西向东含量逐渐增加趋势。利用富集因子、地质累积指数的方法对研究海域底质沉积物的质量进行了环境质量评价，表明Cr、Cu、Ni和V处于无污染状态，而Zn和Pb存在一定程度的污染。尽管Pb和Zn存在一定程度的无污染，研究区海域所面临的生态风险是轻微的。建立了中国东部陆架近160年来的高分辨重金属沉积记录，它包含3个阶段。第一阶段从1860到1930,铅和锌的富集因子的值几乎保持不变,而在该时间段内中国主要为一个农业国家，这表明了在这个时间段内铅和锌的含量可以作为该海域的背景值。在第二阶段(1940年代-1980年代),铅和锌富集因子的值稳步增加,这表明了东海近岸海域受到人为活动的影响在增强。第三个阶段（1980年代—2009）在1980年代初期以后,人为活动对东海近岸海域的影响显著的增强。尽管东海近岸海域中重金属含量较高，但是在最近160年来，其面临重金属所带来的生态风险轻微。东海和南黄海细颗粒沉积物中Cu、Cr、Ni、Pb、V和Zn的单位面积埋藏通量研究表明：东海是重金属的重要汇聚场所，其细颗粒沉积物中重金属的埋藏通量约占所研究海域的79～82%；南黄海海域是重金属的次要汇聚场所，细颗粒沉积物中重金属的埋藏通量仅占所研究海域的21%～27%。尽管输入到研究海域的重金属污染物来源复杂，其中金属冶炼、煤炭、含铅汽油燃烧和水泥工业等可能是东海近岸海域中铅的主要人为来源。通过铅同位素特征值的对比，东海近岸海域沉积物中的铅相当一部分来自于煤炭燃烧。
【作者】陈彬；
【导师】范德江；李巍然；
【作者基本信息】中国海洋大学，海洋地质，2014，博士
【关键词】细颗粒沉积物；重金属；源汇过程；高分辨率沉积记录；人类活动响应；

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