重金属在锦州湾沉积物-海水界面扩散迁移及其平衡分配行为的研究

论文摘要

锦州湾位于我国渤海辽东湾北部海域,湾内三面陆地,湾口面向东南,属于半封闭海区,为我国污染最严重的海湾之一。锦州湾周边有大量石油化工厂、锌厂等,工业排废造成锦州湾五里河、茨山河等河流重金属污染严重,使得锦州湾具有较长的重金属污染历史。重金属具有不可降解性,在沉积物-海水界面的沉降、扩散迁移和埋藏过程中迁移至海底通过生物、物理和化学等反应释放,转化为溶解态,但同时被污染的沉积物也可以成为上覆水体中重金属的源,造成二次污染,从而威胁海洋生物甚至人类的健康。本研究在2017年9月至2018年8月,分别在春季、夏季和秋季对锦州湾湾内、外进行样品采集,分析测定了海水、孔隙水和沉积物中重金属Fe、Mn、Cu、Co、Ni、Zn、Cd、Pb的含量,分析比较不同季节重金属在海水和孔隙水中的分布特征及在锦州湾沉积物-海水界面扩散迁移规律。研究表明锦州湾湾内溶解态重金属污染较湾外高,且夏季较其它季节高,其中Cd和Zn的含量远高于其它海湾,为污染较重的两种金属,受径流、工业排废和人类生活排污影响显著。锦州湾孔隙水中溶解态重金属（Co、Ni、Zn、Cd、Pb）随季节变化趋势一致,夏季孔隙水中Cu的含量远高于其它季节。孔隙水溶解态重金属垂向分布大多呈现表层高、底层快速降低的分布趋势。锦州湾表层沉积物中重金属的含量与国内外其它海湾的比较结果显示,Cd和Zn的污染较为严重。沉积物-海水界面扩散通量计算结果显示锦州湾重金属Cu、Zn、Co、Ni、Pb为沉积物向水体扩散,说明沉积物是上覆水体重金属的重要来源;重金属Cd为水体向沉积物扩散,说明水体为沉积物重金属的来源不断向沉积物迁移扩散,污染严重。应用SCEM模型,分析比较上层海水中几种金属的自由离子态浓度的实测值与预测值,结果显示Cu、Zn和Pb的实测值与预测值较为吻合,预测值略高于实测值,表明在锦州湾沉积物-海水界面未达到平衡状态,沉积物不断向海水扩散迁移重金属,与孔隙水扩散通量的研究结果一致,对海水造成二次污染。而Cd的预测值高于实测值,而其在孔隙水中为海水向沉积物扩散,与孔隙水测试结果不符,突破水体中Cd的毒性阈值,反映出上层水体中可能存在的生物自身抑毒机制。

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摘要

summary

第一章绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 界面研究现状

1.2.2 锦州湾研究现状

1.2.3 模型研究现状

1.3 研究目的及主要研究内容

1.4 拟解决的关键科学问题

第二章材料与方法

2.1 仪器与试剂

2.1.1 仪器

2.1.2 材料与试剂

2.2 样品采集预处理

2.2.1 海水样品采集与处理

2.2.2 孔隙水采集与处理

2.2.3 表层沉积物采集与处理

2.3 样品分析

2.3.1 海水样品分析

2.3.2 孔隙水分析方法

2.3.3 沉积物样品分析方法

2.3.4 重金属在沉积物-海水界面扩散通量的确定

第三章锦州湾溶解态重金属分布特征及季节差异

3.1 锦州湾海水盐度分布

3.2 锦州湾海水总量分析

3.2.1 锦州湾溶解态重金属与盐度相关性分析

3.2.2 锦州湾溶解态重金属分布特征

3.2.3 锦州湾溶解态重金属季节变化及与其他海区比较

3.3 本章小结

第四章重金属在沉积物-海水界面的迁移通量及其变化规律

4.1 孔隙水地球化学

2+、Mn²⁺的垂向分布'> 4.1.1 孔隙水中Fe²⁺、Mn²⁺的垂向分布

4.1.2 孔隙水中溶解态重金属的垂向分布

4.2 锦州湾表层沉积物分析

4.2.1 锦州湾表层沉积物分布特征

4.2.2 锦州湾表层沉积物相关性分析

4.2.3 与其他海湾比较

4.3 沉积物-海水界面的迁移通量及其变化规律

4.4 本章小结

第五章 SCEM模型的二次验证

5.1 引言

5.2 金属自由离子浓度实测值

5.3 金属自由离子浓度预测值与实测值的比较

第六章结论

6.1 论文的主要结论

6.2 未来的研究方向

参考文献

个人简历

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致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 甄晓桐

导师: 李力

关键词: 锦州湾,重金属,海水,孔隙水,表层沉积物,沉积物海水界面,扩散通量

来源: 自然资源部第一海洋研究所

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 海洋学,环境科学与资源利用

单位: 自然资源部第一海洋研究所

分类号: X55

总页数: 86

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