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广利河口北潮滩重金属分布特征及评价

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黄学勇, 张戈, 高茂生, 侯国华, 刘森, 庄海海. 广利河口北潮滩重金属分布特征及评价[J]. 海洋地质前沿, 2018, 34(9): 43-50. doi: 10.16028/j.1009-2722.2018.09006
引用本文: 黄学勇, 张戈, 高茂生, 侯国华, 刘森, 庄海海. 广利河口北潮滩重金属分布特征及评价[J]. 海洋地质前沿, 2018, 34(9): 43-50. doi: 10.16028/j.1009-2722.2018.09006
shu
HUANG Xueyong, ZHANG Ge, GAO Maosheng, HOU Guohua, LIU Sen, ZHUANG Haihai. DISTRIBUTION PATTERN AND ASSESSMENT OF HEAVY METALS IN THE SEDIMENTS OF NORTH GUANG-LI RIVER ESTUARY[J]. Marine Geology Frontiers, 2018, 34(9): 43-50. doi: 10.16028/j.1009-2722.2018.09006
Citation: HUANG Xueyong, ZHANG Ge, GAO Maosheng, HOU Guohua, LIU Sen, ZHUANG Haihai. DISTRIBUTION PATTERN AND ASSESSMENT OF HEAVY METALS IN THE SEDIMENTS OF NORTH GUANG-LI RIVER ESTUARY[J]. Marine Geology Frontiers, 2018, 34(9): 43-50. doi: 10.16028/j.1009-2722.2018.09006
shu

广利河口北潮滩重金属分布特征及评价

  • 1.

    辽宁师范大学城市与环境学院，大连 116029

  • 2.

    自然资源部海洋环境地质重点实验室，中国地质调查局青岛海洋地质研究所，青岛 266071

  • 3.

    青岛大学环境科学与工程学院，青岛 266071

  • 基金项目:
    科技部基础性工作专项(2014FY210600);国家重点研发专项(2016YFC0402801);中国地质调查项目“渤海湾西部等重点海岸带综合地质调查”(DD20160144)
详细信息
    作者简介: 黄学勇(1991—)，男，在读硕士，主要从事海岸带环境研究方面的工作.E-mail:huangxy1110@126.com
    通讯作者: 张戈(1959—)，男，教授，主要从事水资源与环境研究方面的工作.E-mail：zhangge_dl@163.com

  • 中图分类号: P736.2

DISTRIBUTION PATTERN AND ASSESSMENT OF HEAVY METALS IN THE SEDIMENTS OF NORTH GUANG-LI RIVER ESTUARY

  • 1.

    College of Urban and Environmental Science, Liaoning Normal University, Dalian 116000, China

  • 2.

    Key Laboratory of Marine Environmental Geology, Ministry of Natural Resources, Qingdao Institute of marine geology, CGS, Qingdao 266071, China

  • 3.

    College of Environmental Science and Engineering, Qingdao University, Qingdao 266071, China

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    摘要

  • 基于广利河口北潮滩45个表层沉物和2个岩心柱样重金属、粒度、TOC数据，分析了广利河口北潮滩沉积物重金属分布规律及其来源，采用内梅罗综合指数法进行质量评价。结果表明：Cu、Pb、Zn、Cr、Cd、Hg、As 7种元素含量低于国家一类标准；在空间分布特征上，距岸一定范围内数值相对较高，主要受沿岸余流作用的影响；就来源而言，Cr元素明显为广利河注入，表层、Z1和Z2沉积物粒度对重金属的控制作用有明显差异；研究区内Cr和As污染指数最高，Cu污染指数变化最大，综合污染指数呈“哑铃状”分布，靠近现代黄河口和广利河口各高值相对较高。目前广利河口北潮滩重金属含量没有到达污染的程度，但有向轻度污染发展的趋势。

    Based on the data of heavy metals, grain sizes and TOC for 45 surface sediments and 2 core columns taken from the north tidal flat of the Guang-li River estuary, we studied the distribution patterns and sources of heavy metals in the sediments of the estuary. Environmental quality evaluation is made with the Nemerow comprehensive index. The results show that the 7 elements of Cu, Pb, Zn, Cr, Cd, Hg and As, are all lower than the national standard of heavy metal pollution. In the spatial distribution, a high value anomaly of heavy metals is discovered in a place to certain distance from the shore, under the influence of coastal residual current. In terms of the source, however, the Cr element is clearly injected by the Guang-li River. In the sediments taken from the surface and the Z1 and Z2 sinks, grain size has obvious controlling effect over heavy metal distribution. The pollution indices of Cr and As remain the highest in the study area, while the pollution index of Cu changes greatly. The distribution of comprehensive pollution index is in a "dumbbell-like" pattern, with a high value region near the modern Yellow River estuary and another in the Guang-li River estuary. To conclude, the heavy metal content in the north tidal flat of the Guang-li River estuary has so far not reached the level of pollution, but the trend of development towards slight pollution is observed.

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  • 图 1  研究区位置、取样地点和沉积物类型示意图

    Figure 1. 

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    图 2  表层沉积物重金属含量与平均粒径分布

    Figure 2. 

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    图 3  Z1、Z2沉积物重金属和TOC含量、粒度组分、平均粒径分布示意图

    Figure 3. 

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    图 4  广利河口北潮滩表层沉积物内梅罗综合污染指数评价结果

    Figure 4. 

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    图 5  Z1、Z2沉积物内梅罗综合污染指数评价结果

    Figure 5. 

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    表 1  沉积物重金属的统计特征值

    Table 1.  Heavy metal contents of sediments

    特征值 Cu Pb Zn Cr Cd Hg As
    表层 最小值 1.20 12.20 40.40 51.70 0.06 0.008 7.79
    最大值 22.80 19.80 60.50 81.30 0.12 0.028 11.40
    平均值 9.16 17.08 47.23 61.54 0.084 0.015 9.51
    变异系数 0.54 0.086 0.092 0.11 0.202 0.30 0.076
    Z1 最小值 1.00 14.80 43.70 47.10 0.051 0.010 7.46
    最大值 25.00 21.50 68.20 93.60 0.18 0.039 15.90
    平均值 16.39 18.02 54.69 58.04 0.079 0.018 9.05
    变异系数 0.30 0.088 0.110 0.12 0.23 0.32 0.14
    Z2 最小值 8.10 15.00 44.50 40.40 0.059 0.006 8.49
    最大值 21.40 21.00 60.80 67.10 0.12 0.043 11.70
    平均值 13.66 17.96 50.27 55.84 0.082 0.015 10.24
    变异系数 0.22 0.068 0.087 0.10 0.16 0.44 0.071
    一类标准[22] 35.00 60.00 150.00 80.00 0.50 0.20 20.00
    二类标准[22] 100.00 130.00 350.00 150.00 1.50 0.50 65.00
    莱州湾[13] 21.96 21.99 60.41 60.00 0.12 0.05 12.64
    渤海[23] 22.00 20.00 64.00 57.00 0.09 0.04 9.00
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    表 2  广利河口北潮滩沉积物重金属元素富集系数

    Table 2.  Enrichment factor of heavy metal elements of the sediments in study area

    研究区域 Cu Pb Zn Cr Cd Hg As
    黄河[24] 表层 0.70 1.14 1.18 1.03 1.09 0.99 1.27
    Z1 1.26 1.20 1.37 0.97 1.02 1.17 1.21
    Z2 1.05 1.20 1.26 0.93 1.06 1.01 1.37
    莱州湾[13] 表层 0.42 0.78 0.78 1.03 0.70 0.29 0.75
    Z1 0.75 0.82 0.91 0.97 0.66 0.35 0.72
    Z2 0.62 0.82 0.83 0.93 0.68 0.30 0.81
    渤海[23] 表层 0.42 0.85 0.74 1.08 0.93 0.41 1.06
    Z1 0.74 0.90 0.85 1.02 0.88 0.49 1.01
    Z2 0.62 0.90 0.79 0.98 0.91 0.42 1.14
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    表 3  丰枯季重金属含量变化

    Table 3.  Comparison of heavy metal element contents between flooding and drying seasons

    样品号 Cu Pb Zn Cr Cd Hg As
    丰 枯 丰 枯 丰 枯 丰 枯 丰 枯 丰 枯 丰 枯
    P1 潮上带 16 14.5 13 17 49.5 54 60.1 61 0.08 0.087 0.0098 0.013 7.79 9.79
    潮间带 10.2 11 18.6 18.3 48 49 61.4 62 0.092 0.084 0.012 0.016 9.58 11
    潮下带 6.2 9.2 16.8 18 41.2 44 57.2 59 0.066 0.059 0.01 0.014 10.1 10.1
    P4 潮上带 6.3 15.4 17.5 20.4 51.2 54 73.6 64 0.1 0.11 0.022 0.014 9 9.83
    潮间带 3 9.3 15.6 19.6 44.9 53 66.3 71 0.076 0.099 0.016 0.02 9.41 10.4
    潮下带 5.7 12.3 15.6 19.5 41.5 47 58.6 59 0.064 0.075 0.012 0.016 10.4 13.6
    P7 潮上带 15.2 13.4 16.2 16.8 53.6 54 57.8 64 0.11 0.1 0.015 0.018 9.71 11.2
    潮间带 7.9 8.3 17.8 16.6 46.6 49 66.5 67 0.077 0.096 0.018 0.022 9.04 10.6
    潮下带 8.9 7.2 16.7 17.7 46.5 44 56.7 60 0.078 0.081 0.015 0.017 10.1 10.7
    P10 潮上带 13.1 14.2 17.3 18.9 52.5 56 64.1 73 0.12 0.085 0.017 0.017 9.21 10.9
    潮间带 1.2 2.8 17.1 17.3 48.7 49 72.4 75 0.096 0.1 0.016 0.018 8.6 9.47
    潮下带 4.8 8.05 17.7 18.8 45.2 46 69.5 65 0.089 0.081 0.014 0.016 9.01 12
    P13 潮上带 4.15 13.7 16.8 14.2 43.3 47 66.3 19 0.066 0.04 0.011 0.014 8.35 9.81
    潮间带 2.1 7 16.3 17.6 42.9 42 74.9 55 0.071 0.079 0.0082 0.015 9.38 11.1
    潮下带 2.1 11.1 16.4 16.8 40.4 42 55.9 45 0.061 0.071 0.011 0.013 9.64 12.7
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    表 4  广利河口北潮滩表层沉积物元素相关性分析

    Table 4.  Correlation coefficients of the elements in the surface sediments of study area

    Cu Pb Zn Cr Cd Hg As 砂 粉砂 黏土
    Cu 1.00
    Pb 0.15 1.00
    Zn 0.71 0.36 1.00
    Cr -0.52 0.18 0.03 1.00
    Cd 0.58 0.36 0.75 0.09 1.00
    Hg -0.08 0.33 0.18 0.29 0.06 1.00
    As 0.24 0.09 0.01 -0.39 -0.06 0.10 1.00
    砂 -0.59 -0.25 -0.87 -0.14 -0.74 -0.03 0.28 1.00
    粉砂 0.56 0.56 0.56 0.17 0.72 0.03 -0.31 -1.00 1.00
    黏土 0.70 0.24 0.91 -0.06 0.75 0.05 -0.08 -0.90 0.86 1.00
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    表 5  Z1沉积物元素相关性分析

    Table 5.  Correlation coefficients between elements in Z1

    Cu Pb Zn Cr Cd Hg As TOC 砂 粉砂 黏土
    Cu 1.00
    Pb 0.50 1.00
    Zn 0.79 0.66 1.00
    Cr -0.43 0.14 0.15 1.00
    Cd 0.49 0.51 0.64 0.11 1.00
    Hg 0.34 0.45 0.47 0.21 0.51 1.00
    As 0.23 0.15 0.35 0.16 0.29 0.47 1.00
    TOC 0.70 0.65 0.81 0.10 0.49 0.37 0.11 1.00
    砂 -0.43 -0.26 -0.55 -0.14 -0.36 -0.33 -0.36 -0.30 1.00
    粉砂 0.39 0.16 0.45 0.07 0.23 0.17 0.32 0.26 -0.96 1.00
    黏土 0.37 0.43 0.61 0.27 0.55 0.64 0.33 0.31 -0.70 0.49 1.00
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    表 6  Z2沉积物元素相关性分析

    Table 6.  Correlation coefficients between elements in Z2

    Cu Pb Zn Cr Cd Hg As TOC 砂 粉砂 黏土
    Cu 1.00
    Pb 0.24 1.00
    Zn 0.62 0.53 1.00
    Cr -0.28 0.51 0.46 1.00
    Cd 0.43 0.56 0.68 0.42 1.00
    Hg 0.52 0.32 0.62 0.26 0.45 1.00
    As 0.59 0.31 0.74 0.26 0.53 0.54 1.00
    TOC 0.48 0.54 0.87 0.55 0.64 0.57 0.71 1.00
    砂 -0.41 -0.47 -0.73 -0.40 -0.52 -0.45 -0.45 -0.69 1.00
    粉砂 0.35 0.32 0.56 0.24 0.37 0.34 0.27 0.49 -0.95 1.00
    黏土 0.41 0.61 0.83 0.59 0.67 0.51 0.67 0.87 -0.75 0.52 1.00
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    表 7  广利河口北潮滩沉积物重金属单因子污染指数

    Table 7.  Single factor pollution index of heavy metals in the sediments of study area

    单因子污染指数 Cu Pb Zn Cr Cd Hg As
    最小值 0.055 0.610 0.631 0.907 0.667 0.228 0.866
    表层 最大值 1.036 0.990 0.945 1.426 1.333 0.778 1.267
    平均值 0.416 0.854 0.738 1.080 0.932 0.411 1.056
    最小值 0.045 0.740 0.683 0.826 0.567 0.278 0.829
    Z1 最大值 1.136 1.075 1.066 1.642 2.000 1.083 1.767
    平均值 0.745 0.901 0.855 1.018 0.876 0.489 1.005
    最小值 0.368 0.750 0.695 0.709 0.656 0.175 0.943
    Z2 最大值 0.973 1.050 0.950 1.177 1.333 1.194 1.300
    平均值 0.621 0.898 0.786 0.980 0.906 0.421 1.138
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收稿日期:  2018-05-31
刊出日期:  2018-09-28

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