江苏中部近岸海域表层沉积物重金属分布特征与污染评价

摘要

江苏沿海正处在高速工业化、城市化以及海岸带开发的进程中。同时，沿海港口正在经历着高速的建设和发展，滩涂、港口、渔业等海洋资源被大规模的开发利用，致使沿海地区的海洋生态系统受到扰动破坏。江苏中部沿海分布着国家级的湿地珍禽保护区，是极具生态价值的滨海湿地，入海污染物排放、海洋资源开发对滨海湿地的环境质量和生态系统健康产生了较大影响，致使湿地生态系统退化、生态功能受损。携带大量重金属元素的污染物质排入海内，重金属具有显著的生物毒性，难以被生物降解。重金属元素在水体中被悬浮物质吸附、沉降到水底，在水底沉积物中富集，最终对海洋资源和海洋生态环境遭到不同程度的破坏。随着工农业的快速发展，重金属污染已经成为威胁区域生态系统健康的重要因素，受到学术界的广泛关注，已经成为地理科学、环境科学和海洋科学的共同研究热点，是区域环境质量评价的重要指标。
　　本文以江苏中部近岸海域作为研究范围，利用SPSS、ArcGIS软件对射阳河口海域2016年11月表层沉积物调查站位、大丰港海域2012年11月表层沉积物调查站位、如东小洋口海域2015年11月表层沉积物调查站位重金属含量数据进行分析处理，探究重金属元素空间分布及其来源情况;并从未确知数学角度利用基于盲数理论的地质累积指数模型对重金属元素进行污染评价，为江苏中部近岸海域重金属污染治理及监测提供可靠的理论依据，为海域的生态环境的规划、保护、修复提供借鉴意义。本研究主要研究结果如下:
　　(1)射阳河口海域表层沉积物重金属元素As、Hg、Cu、Pb、Zn、Cr、Cd的平均值含量分别为9.61、0.0136、22、23.5、68.5、44.1、0.177mg/kg，大丰港海域表层沉积物重金属元素As、Hg、Cu、Pb、Zn、Cr、Cd的平均值含量分别为5.61、0.0142、16.90、17.59、65.95、40.32、0.122mg/kg，如东小洋口海域表层沉积物重金属元素As、Hg、Cu、Pb、Zn、Cr、Cd的平均值含量分别为7.72、0.0133、15.52、16.42、64.38、40.47、0.0925mg/kg，均符合《中华人民共和国海洋沉积物质量》(GB18668-2002)规定的一类标准。其中射阳河口海域和如东小洋口海域As、Cu、Pb、Zn、Cd五种重金属元素平均含量高于江苏海域沉积物中的重金属背景值，大丰港海域Cu、Pb、Zn、Cd四种重金属元素平均含量高于江苏海域沉积物中的重金属背景值。
　　(2)重金属空间分布研究结果表明，射阳河口海域As、Hg和Cu元素含量由近岸向外海呈逐渐增大趋势;Pb和Zn元素含量由西北侧向东南侧呈增大趋势;Cr元素除射阳河口近岸，其余区域含量均为高值;Cd元素由北向南呈增大趋势。大丰港海域As和Cd元素的分布呈现中间低、两侧高的趋势;Hg、Pb、Zn元素在王港河口外侧存在一个条带状的高值区;Cu和Cr元素高值区分布在竹港河口附近。如东小洋口海域As和Pb元素由东向西呈增大趋势;Hg元素在近岸高滩及沿着条鱼港—黄沙洋水道向外海较低，两侧的蒋家沙和鲫鱼沙含量较高;Cu、Cr、Cd元素高值区出现在研究区东侧和南侧;Zn元素的高值区分布在掘苴垦区外侧的龙源风电场海域。
　　(3)重金属元素来源研究结果表明，射阳河口海域As和Hg元素相似性较高，来源于外侧海域，可能与农业非点源污染历史有关;大丰港海域Hg、Pb、Zn元素相似性较高，可能来源于王港河口附近的污水直排以及航运船舶;如东小洋口海域Cu和Cd元素相似性较高，可能与研究区东侧和南侧的工农业废水污染有关。
　　(4)基于盲数理论的地质累积指数评价模型结果显示，射阳河口海域表层沉积物重金属元素中As、Hg、Cu、Zn、Cr均为清洁等级;Pb元素为轻度污染等级;Cd为偏中污染等级。大丰港海域和如东小洋口海域As、Hg、Cu、Pb、Zn、Cr元素为清洁等级，Cd元素为轻度污染等级。地质累积指数确定性评价结果结果显示，除大丰港海域Pb元素为轻度污染等级，与上述评价等级不同外，其余均相同。

目录

声明

摘要

1．1研究背景与意义

1．2国内外研究进展

1．2．1沉积物重金属来源研究进展

1．2．2沉积物重金属空间分布研究进展

1．2．3沉积物重金属污染评价研究进展

1．2．4江苏沉积物重金属污染研究进展

1．3研究内容与技术路线

1．3．1研究目标

1．3．2研究内容

1．3．3技术路线图

第2章研究区域概况

2．1地理位置与地形地貌特征

2．2气象气候特征

2．3沉积物与动力特征

2．4海洋水环境质量

2．5排污口介绍

2．7开发利用现状

3．1样品采集与处理

3．2数据处理与统计分析

3．2．1结合经典统计学的重金属来源分析方法

3．2．2结合地统计学的重金属空间分布分析方法

3．3．3重金属污染评价方法

第4章沉积物重金属含量、来源及空间分布研究

4．1．1沉积物重金属含量描述性统计

4．1．2沉积物重金属含量与其他区域的对比

4．2沉积物重金属空间分布特征

4．2．1射阳河口海域裹层沉积物空间分布特征

4．2．2大丰港海域表层沉积物空间分布特征

4．2．3如东小洋口海域裹层沉积物空间分布特征

4．3沉积物重金属来源研究

4．3．1沉积物重金属相关性分析

4．3．2沉积物重金属主成分分析

4．3．3沉积物重金属聚类分析

4．4本章小结

第5章沉积物重金属污染评价

5．1基于盲数理论的地质累积指数评价模型

5．1．1构建重金属含量盲数

5．1．2构建地球化学背景值盲数

5．1．3构建基于盲数理论的地质累积指数评价模型

5．1．4评价结果与分析

5．2地质累积指数确定性评价

5．3本章小结

6．1结论

6．2不足与展望

参考文献

致谢