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江苏滨海潮滩沉积物中还原无机硫和重金属的形态特征

胡姝  
【摘要】:随着作为国家战略开发区的江苏沿海地区经济的快速发展,沿海的工业企业对滨岸环境的生态威胁进一步加大,大量重金属污染物通过地表径流进入水域,大量的含硫污染物通过酸雨等形式流入水域,使人类赖以生存的滨岸地区污染严重。滨岸地区的潮滩沉积物作为无机硫和重金属“源”和“汇”,不仅是其重要的蓄积库和污染源,而且是重金属和无机硫重要的反应场所。本文对江苏滨岸潮滩沉积物中无机硫的形态和重金属的含量水平、分布特征、赋存形态及生物有效性进行了研究,以了解该地区无机硫和重金属的形态特征,进而揭示重金属生物毒性和污染现状,以期为江苏滨岸地区的环境治理提供理论依据。研究结果如下: 江苏滨岸潮滩沉积物中还原无机硫含量差异较大,AVS含量为0.13~3.32μmol/g,CRS含量为0.89~11.96μmol/g,ES含量为0.38~0.83μmol/g,RIS含量为1.61~15.22μmol/g,从含量的平均值分析三态还原无机硫含量呈现CRSAVSES。所有采样点CRS含量均处于优势地位,表现出黄铁矿硫在沉积物中的稳定性。除个别采样点外,大部分采样点中三态还原无机硫含量排序为:CRSESAVS。 江苏滨岸潮滩沉积物中活性铁浓度在13.00~81.37umol/g之间。将沉积物中AVS、CRS、ES、RIS与活性铁的含量进行相关性分析,发现AVS、ES与活性铁的含量无明显相关性,而CRS、RIS与活性铁的相关系数较高,表明该地区活性铁的含量与CRS、RIS存在显著正相关,也可推断出CRS是RIS中主要的组成成分。 江苏滨岸潮滩沉积物中Cu、Cr、Pb、Zn、Cd、Ni的含量范围分别为9.56~42.79mg/kg,37.06~84.30mg/kg,41.37~144.78mg/kg,12.01~36.82mg/kg,0.02~0.22mg/kg,16.62~44.62mg/kg。各重金属元素平均含量排序为ZnCrNiPbCuCd,与国内外典型的河口和滨岸带相比较,江苏滨岸潮滩地区重金属含量处于相对较低的水平。重金属沿程分布特征呈现多峰值变化,表明原因较为复杂,受多种环境因素共同影响。沉积物中的Cu、Cr、Pb、Ni、Be、As和Sb两两之间具有显著的相关性,说明潮滩沉积物中这几种元素之间具有相似的环境地球化学特征,物源比较一致。Zn和Cd之间显著相关,Hg和TOC、活性铁显著相关。 重金属形态提取结果表明,Cu、Cr、Pb、Zn、Ni均以残渣态为主,非残渣态只占到重金属总量较小部分,其中Cr残渣态含量最高。除残渣态以外,Cu和Pb以Fe/Mn氧化物结合态为主要存在形态,Cr、Zn和Ni以可交换态及碳酸盐结合态为主要形态。各重金属元素的非残渣态部分所占百分含量的排序为:PbNiCuZnCr,非残渣态含量越高说明其潜在的生物有效性越大。 污染程度评价结果表明,大部分采样点Cd污染较为严重处于中度污染水平,部分采样点的Pb、Zn处于中度污染水平,Ni及Cu在部分采样点处于轻度污染,而Cr处于清洁状态。污染程度排序为:CdPbZnNiCuCr。潜在生态风险评价结果表明,除Cd外其余五种重金属均为低生态风险,而大部分采样点的Cd均为中度或较重生态风险等级。重金属对该地区生态风险构成的危害程度排列大小顺序为CdPbNiCuCrZn。 江苏滨岸潮滩表层沉积物中SEM的含量差异不大,除灌河口、射阳河口、大丰港以外的其他13个采样点沉积物中的SEM/AVS的比值均大于1,且∑SEM-AVS差值都在0-5之间,说明这些采样点的生物毒性处于中等水平。分析沉积物中Cr、Cu、Ni、Pb、Zn的非残渣态与相应SEM的比值关系,五种重金属的非残渣态均未达到同步提取形态的50%,表明重金属残渣态是HC1提取形态的主要组分。由此可见用SEM与AVS之间的关系来评价重金属的污染水平放大了重金属的生物毒性,建议采用非残渣态与AVS的比值来评价更加客观。


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