南海中、西沙群岛珊瑚礁区的重金属分布特征及其生态影响评估

摘要

珊瑚礁生态系统正处于快速退化之中，而海水重金属污染被认为是导致珊瑚礁退化的因素之一。本文通过测试南海中、西沙群岛珊瑚礁区（包括中沙群岛的黄岩岛和西沙群岛的永兴岛、七连屿、东岛、浪花礁、北礁、华光礁、盘石屿、玉琢礁）的67个海水样品、29个表层沉积物样品和40个珊瑚骨骼样品，研究其重金属的含量水平和分布特征，并运用权重修正内梅罗污染指数法、潜在生态风险指数法和富集系数，评估珊瑚礁区的重金属污染状况，探讨重金属对中、西沙群岛珊瑚礁区的可能生态影响。主要结论如下。
　　1.重金属含量:采用原子分光光度法(Cu、Pb、Zn、Cd、Cr)和原子荧光法(As)测定珊瑚礁区海水重金属，得出平均含量分别为1.309(Cu)、1.702(Pb)、2.831(Zn)、0.056(Cd)、0.202(Cr)、0.272(As)μg/L，其中仅Pb元素的含量超过了国家一类海水标准。采用原子吸收分光光度法测定表层沉积物中Cu、Pb、Zn、Cd的含量，得出平均含量分别为0.463(Cu)、0.602(Pb)、5.201(Zn)、0.027(Cd)μg/g，各站点含量均未超过国家海洋沉积物质量一类标准和南海背景值。采用电感耦合等离子质谱法(ICP-MS)测定珊瑚骨骼中Cu、Pb、Zn、Cd、Cr的含量，得出平均含量分别为:1.05(Cu)、1.02(Pb)、2.34(Zn)、0.03(Cd)、1.11(Cr)μg/g。
　　2.重金属含量的空间分布及其可能的影响因素:西沙群岛的宣德群岛珊瑚礁区重金属平均含量高于永乐群岛，表明岛礁开发等人为因素对以永兴岛为核心的宣德群岛造成了影响;而中沙群岛黄岩岛海水中的重金属含量在所调查的9个岛礁区处于较高水平，可能与其处于东亚往返南洋的必经航道上，且经常受到渔民作业时污水、尾气排放等船舶污染有关;从重金属平均含量在水深2m和15m的分布来看，2m水深的珊瑚骨骼重金属含量高于15m水深，这可能是由于珊瑚骨骼中的重金属基本来源于表层海水。此外，整个珊瑚礁区重金属Zn的含量分布受陆源输入的影响，Pb受大气沉降作用的影响。
　　3.潜在的生态影响:海水的权重修正内梅罗污染指数(NI)处于评价级别Ⅱ级，总体属于较清洁水平;仅北礁达到了Ⅲ级，属于轻污染水平;海水中Cu含量接近珊瑚的生物性安全浓度，未来可能会对珊瑚生长产生负面影响。表层沉积物的的综合潜在生态风险指数(RI)处于低风险级别，但北礁及西沙东部礁区的RI值相对较大，说明这些地方受人类活动影响更大，有一定的潜在生态风险;表层沉积物中Cd对RI的贡献率达到80％以上，是表层沉积物中最有可能的生态危害因子。
　　4.珊瑚骨骼对重金属富集能力:计算了秘密角蜂巢珊瑚、疣状杯形珊瑚、西沙珊瑚、梳状菊花珊瑚4种珊瑚骨骼的富集系数，表明珊瑚对重金属的富集能力存在种间差异性，其中元素Cr在这4种珊瑚中的富集系数最大，Cd、Zn的富集系数最小;疣状杯形珊瑚对Cr、西沙珊瑚对Cu、秘密角蜂巢珊瑚对Pb和Zn、梳状菊花珊瑚对Cd的富集能力为最强。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 重金属概述

1．2 珊瑚礁概述

1．2．1 珊瑚礁功能

1．2．2 珊瑚礁分布

1．2．3 珊瑚礁退化及其影响因素

1．3 珊瑚礁重金属研究进展

1．3．1 国外珊瑚礁重金属研究进展

1．3．2 国内珊瑚礁重金属研究进展

1．4 研究区域概况

1．5 课题研究内容、目的及意义

1．5．1 研究目的与意义

1．5．2 主要研究内容

1．5．3 研究技术路线

第二章 样品采集与分析

2．1 样品采集

2．1．1 海水样品

2．1．2 表层沉积物样品

2．1．3 珊瑚样品

2．2 实验药剂与仪器

2．3 实验分析

2．3．1 海水样品分析测定

2．3．2 沉积物样品分析测定

2．3．3 珊瑚属种鉴定及样品分析

2．3．4 质量控制与质量保证

第三章 珊瑚礁区重金属含量及分布特征

3．1 海水重金属含量及分布特征

3．2 表层沉积物重金属含量及分布特征

3．3 珊瑚骨骼重金属含量及分布特征

3．4 本章小结

第四章 珊瑚礁区重金属含量分布影响因素探讨

4．1 重金属主要来源

4．2 含量分布影响因素

4．3 本章小结

第五章 重金属生态风险评价

5．1 海水重金属污染评价

5．2 表层沉积物重金属生态风险评价

5．2．1 富集系数法

5．2．2 生态风险指数法

5．3 珊瑚重金属的富集系数

5．4 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 主要创新点

6．3 研究展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表论文’I青况