长江口、黄河口及邻近海域重金属的分布特征及影响因素研究-张晓琳.docx

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1、OCr.Ah LTSrVFTTY QT P1IA 2013年 6 月 5 日 硕士学位论文 MAS I tR DISSr.RTATTON 长江口、黄河口及邻近海域重金屌的 分布柙征及影响因素研究 论文题目 E)Lstnbiitiii Chnriittte KivrLlu3*n 英文理目 lhpYdm RivurFtuart iitJAdjAcmtSeit 张哓琳 #导教师： 阵洪涛 _教授 学位类别； 全日制学术学位 专业名称： 海洋化学 _ 碚究方向： 海洋生物地球化学 谨以此论文献给我的家人、导师 以及曾经帮助过我的老师、同学、朋友和实验室的全体同仁 ! - 张晓琳 丧江口，黄河口及邻近海

2、域重金属的 分布特征及影响因素研究 学位论立完戒 11 ! 前獅签罕： 荇辩歪货会成觅签苹： 本人声明所里交的苧位论文是本人在译师指好下进行的研究 .T:作及取得的 研宄成果，批我所知，除丁文中打别加以 和致跗的地方外，论文中不包合其 他人 己 经 没 农 或 谀 过 的 研 宄 成 采 . 也 不 ； 包 含 未 获 得 (注，如椏有其他需要特别声明的 本栏可空） 或其他齩宵机构的牵位成证书使 排过的村枓 .与找 -同工作的叼志 M木研究所做的 ft河位献均已迮论文中作了明 确的说明并表示谢 S- 学 位 论 文 作 肴 恭 签 字 句 _ : f月 f R 学位论文版权使用授权书 本学泣论

3、文作片允全了 M宇拉有关保货，忱用宁位讼义的規定 .并同寒以下 事项 J K学校对权保留井向珂家有关筇门成袓构送交论女的货印忡和磁盘 .允许 论文被 ifi阅和借阅 . i学校可以将 _卢位设文的个部或部分内 e编入有关数 ft;俾进行检索 .叶以 采 ff_i版印 1帑印或扫妯 WM 制 f-a保 iV.i丨丨 .編宇泣公义 -问时授权沾华大学 “ 屮 国学术 M刊 (光盘肋电子杂志社 _ ;1丨于出 Jte相编入 CNKt 中 8知识 !#总库 1, 授权屮 K科学技木恼忍研宄所将木 7位论文收 ;5到 ： 中 节佗论文 +文数据巾 (仅來叻学位论文在 M茁后沾用本授权书） 宇 位 论 文

4、 作 # 签 名 导 师 签 芋 ： 签字曰咖知 年 t月 ? R Et-niWr jw 9n 长江口、黄河口及邻近海域重金属的 分布特征及影响因素研究 摘要 本文以长江口、黄河口及邻近海域作为研究区域，自 2010年 -2011年进行 五个航次的走航观测，采集表层水样及表层沉积物样品，同时测定了各种水文 参数。选择重金属元素 Cu、 Pb、 Cr、 Cd、 Zn、 As、 Hg作为研究对象，研究长 江口、黄河口及附近海域中重金属元素的含量和分布特征及可能的影响因素， 分析重金属在入海过程中的河口行为，并对河口沉积物中重金属进行生态风险 评价。研究结果可以为解释重金属在河口区的生物地球化学行为

5、提供理论依据， 并为河口及近岸环境保护提供参考依据。主要结论如下： 在长江口河海混合过程中，溶解态 Zn、 Hg表现出添加行为， Cu、 Cd分 别在盐度0-15、 10-20表现出添加行为， As在 6月盐度为 10-25的区域呈现清 除行为，在 8月表现为添加行为。 2011 年 5月黄河口溶解态 Cu、 Pb、 Cr、 Cd、 Zn、 As、 Hg的平均含量为 12.47、 2.30、 9.89、 0.23、 15.72、 2.84、 0.098ug/L， 8月的平均含量为 11.62、 2.17、 2.09、0.24、 6.95、 2.51、 0.047 yg/L。 整体上 5月较 8

6、月有更高的溶解态 重金属含量， Cu、Pb、 Cd、 As的含量变化不明显， Cr、 Zn、 Hg的变化显著。 2011 年 6月长江口颗粒态重金属的含量高于 8月， 6月颗粒态重金属的 含量随盐度的变化不大，随 SPM的变化有较为明显的颗粒物效应， 8月颗粒态 Cu、 Pb、 Zn与盐度有显著的负相关关系。 2011年 5月黄河口颗粒态重金属的 含量高于 8月的含量，盐度和SPM均是影响黄河口颗粒态重金属含量的重要因 素。 2011 年 6月长江口及邻近海域颗粒态重金属之间具有良好的相关性，而 8月相关性较差，说明不同季节长江口及邻近海域颗粒态重金属的来源有较大 差异。 2011年黄河口不同

7、季节的颗粒态重金属之间具有良好的相关关系，它们 具有相似的来 源和行为。 整体上，长江口和黄河口重金属的固液分配系数比较稳定，盐度和 SPM 均不是其主要的影响因素。 2011 年 8月长江口及邻近海域沉积物中重金属的相对含量基本保持稳 定。粒径会显著影响重金属的含量，中值粒径越小，重金属的含量越高。 采用潜在生态风险指数法评价长江口及邻近海域、黄河口沉积物中重金 属的污染程度时，大部分站位没有受到污染，仅个别站位受到 Cr、 Hg(长江口）、 As (黄河口）的污染。 黄河下游水体中溶解态 Cu、 Pb、 Cr、 Cd、 Zn的含量变化范围为未检出 -7.15、未检出 -2.50、未检出 -

8、1.07、未检出 -0.16、未检出 -9.64ug/L。 流量与含 沙量显著相关，随流量的增大，含沙量增加。溶解态 Cu、 Pb、 Cr、 Cd、 Zn的 年输送通量分别为 46.90、 8.68、 7.56、 1.60、 41.74 t/a， 除溶解态重金属的含量 未检出的月份，溶解态重金属的月通量与流量的变化趋势基本相同。 关键词：重金属；分布特征；长江口；黄河口 Distribution Characteristics and Controlling Factors of Heavy Metals in the Yangtze River Estuary, the Yellow Riv

9、er Estuary and Adjacent Sea Abstract In this master 5s thesis, the Yangtze River Estuary and the Yellow River Estuary were main objects of study. Water and sediments samples from both of the estuaries were collected in five surveys from 2010 to 2011. Meanwile, various kinds of index of hydraulic wer

10、e mearsured. Some heavy metals, like Cu, Pb, Cr, Cd, Zn, As, Hg, were analysed, to research the distribution characteristics and controlling factors of heavy metals in the Yangtze River Estuary, the Yellow River Estuary and Adjacent Sea. The results also could contribute to research the behaviour of

11、 heavy metals during the estuarine mixing and assess the ecological risk of surface sediment. The research finding can provide theoretical basis to explain the biogeochemical behaviour of heavy metals in estuaries, and reference to protect aquatic environment in the estuary and nearshore. The main c

12、onclusions are as follows: In the Yangtze River Estuary, the behaviour of soluble Zn, Hg was addition, and Cu, Cd showed addition behaviour in the area, whose salinity respectively was 0-15, 10-20. The behaviour of soluble As was removal in June in the area, whose salinity was from 10 to 25, neverth

13、eless, it showed addition behaviour in June. The average concentrations of Cu, Pb, Cr, Cd, Zn, As, Hg in surface water of the Yellow River Estuary were 12.47, 2.30, 9.89, 0.23, 15.72, 2.84, 0.098 u g/L in May 2011, while the average concentrations of Cu, Pb, Cr, Cd, Zn, As, Hg were 11.62, 2.17, 2.09

14、, 0.24, 6.95, 2.51, 0.047ug/L in August 2011. Concentrations of heavy metals in May were higher than in August. Compared with Cu, Pb, Cd, As, the changes were significant for Cr, Zn, Hg. The concentrations of particulate heavy metals in the Yangtze River Estuary in June 2011 were higher than those i

15、n August. Salinity could not siginificantly affect the concentrations of particulate heavy metals in June, while the concentrations of particulate heavy metals show “SPM effect” with the change of SPM. Salinity had remarkable negative correlation with particulate Cu, Pb, Zn in Aufust 2011. As for th

16、e Yellow River Estuary, the concentrations of particulate heavy metals were higher in May 2011 than those in August 2011. The controlling factors of particulate heavy metals were salinity and SPM in the Yellow River Estuary. The particulate heavy metals showed notable correlation with each other in

17、the Yangtze River Estuary and adjacent sea, while , which mean that the source of particulate heavy metals had large differences in different seasons in the Yangtze River Estuary and adjacent sea. Particulate Cu, Pb, Cr, Cd, Zn showed siginificant correlation in the Yellow River Estuary in May and A

18、ugust, 2011. These phenomena indicated the same source and behaviour of particulate heavy metals. Generally, the solid-liquid distribution coefficient was stable, and salinity and SPM were not the main factors that effect Kd. The relative concentrations of heavy metals were stable in the Yangtze Riv

19、er Estuary and adjacent sea in August 2011. The gain size could influence the concentrations of heavy metals, that is, the finer of the sediment-size, the higher of the concentration of heavy metals. Using the potential ecological risk index to assess aquatic environment of the Yangtze Estuary and a

20、djacent sea, the Yellow River Estuary, the results showed that most of areas were free from contamination, except some special stations, just like the pollution of Cr, Hg in the Yangtze River Estuary and the pollution of As in the Yellow River Estuary. The range of concentration of soluble Cu, Pb, C

21、r, Cd, Zn was ND-7.15, ND-2.50, ND-1.07, ND-0.16, ND-9.64 u g/L. The result showed a significantly positive correlation between the flux of sediment concentration and water discharge in the downstream of the Yellow River in 2010. The Yellow River input about 46.90 tons of soluble Cu, 8.68 tons of so

22、luble Pb, 7.56 tons of soluble Cr, 1.60 tons of soluble Cd, 41.74 tons of soluble Zn to the Yellow River Estuary in 2010. The monthly flux of the soluble heavy metals showed the same trend with water discharge without considering the concentration of the soluble heavy metals which were under detecti

23、on limite in some months. Key Words: heavy metals; distribution characteristics; the Yangtze River Estuary; the Yellow River Estuary 目录 1文献综述 . 1 1.1河口区概述 . 1 1.2河口区重金属元素的来源 . 1 1.3河口区重金属的行为 . 2 1.3.1溶解态重金属在河口的行为 . 2 1.3.2颗粒态重金属在河口的行为 . 3 1.3.3沉积物重金属在河口的行为 . 4 1.3.4河口重金属的输送通量 . 4 1.4影响河口区重金属含量的因素 .

24、5 1.4.1 盐度 . 5 1.4.2水动力条件 . 6 1.4.3有机质 . 7 1.4.4pH和氧化还原条件 . 7 1.4.5矿物组成 . 8 1.4.6粒径和粒度 . 8 1.4.7生物作用 . 9 1.5研究意义、目的和内容 . 10 1.5.1研究意义和目的 . 10 1.5.2研究内容 . 10 2.研究区域、样品采集及实验分析方法 . 12 2.1研究区域简介 . 12 2.1.1 长江口 . 12 2.1.2 黄河口 . 12 2.1.3黄河利津 . 13 2.2样品采集及预处理 . 13 2.3分析方法 . 15 2.3.1溶解态重金属 . 15 2.3.2颗粒态重金属 . 15 2.3.3沉积物重金属 . 16 2.3.4实验方法的准确性与精密度检验 . 16 2.4其他数据来源 . 17 3长江口及邻近海域中重金属的分布特征 . 18 3.1盐度和悬浮颗粒物 . 18 3.2长江口及邻近海域溶解态重金属的含量及河口行为 . 20 3.2.1溶解态重金属的含量 . 20 3.2.2溶解态重金属的河口行为 . 21 3.2.3溶解态重金属的平面分布 . 23 3.3长江口及邻近海域颗粒态重金属的含量及河口行为 . 27 3.3.1颗粒态重金属的含量 . 27