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辽东半岛东岸泥质区多环芳烃的分布、来源及其对环境变化响应

刘强  
【摘要】:河口-海岸是陆地与海洋的过渡带,陆海相互作用强烈;而河流作为连接陆地和海洋的纽带,是流域陆源物质从源到汇输运的主要输运通道。河口海岸作为复杂的生态系统,有着人类所需的自然资源,其生态环境对人类的生存与发展具有重要的作用。北黄海作为我国重要的内陆架浅海,受沿岸众多河流物质输入的影响。而随着社会经济的发展,人类活动产生的大量PAHs通过河流注入海洋,并在陆架泥质区沉积,使海洋中的PAHs污染程度大大增加,严重危害了海洋生态系统。因此,通过研究河口海岸地区PAHs的来源、组成以及影响机制,有助于分析流域PAHs的入海通量,探讨流域人类活动对河口海岸地区生态环境的影响过程和机理,进而分析和预测河口海岸生态环境演化趋势,为海域的环境治理和规划提供理论依据和指导。本文以辽东半岛东岸泥质区及附近海域作为研究区,共采集3 1个表层样和2根柱状样。对沉积物中的多环芳烃、粒度、有机碳和210Pb进行了分析,收集了流域和沿岸地区的社会经济数据(人口、能源消耗、GDP)。在此基础上,研究了多环芳烃的分布、组成特征、来源和影响因素;结合柱状沉积物中的多环芳烃含量和来源随时间的变化及其与人类和自然活动之间的关系,探讨了流域人类活动对河口海岸地区环境的影响。表层样的研究结果表明:辽东半岛东岸泥质区及其附近海域表层沉积物中多环芳烃的浓度在3.54-93.07ng/g之间,平均值34.50ng/g,低于陆架区渤海、南黄海和浙闽沿岸泥质区沉积物中多环芳烃的含量,总体处于较低的污染水平。从组成特征上来看,区域内PAHs以低分子量多环芳烃为主,主要来源于煤炭和石油等化石燃料的燃烧。空间分布上,长山列岛及以东海域呈现由近岸向外海递减的趋势,存在辽东半岛沿岸和北黄海西部泥质区为两个高值含量分布区。进一步分析表明,研究区的PAHs的分布主要受到鸭绿江、辽东半岛东岸沿岸中小河流以及黄河物质来源的影响,陆源物质的输入是控制多环芳烃分布的重要因素;而复杂的水动力条件和北黄海的海流体系也对本区域多环芳烃的分布有着重要影响。柱状样的研究结果表明:1820年之前,典型的农业文明,人类活动排放多环芳烃较少,含量长期保持较低的水平,并且以低分子量多环芳烃为主。1820-1900年,由于清政府封禁政策的放松,人口增加导致多环芳烃的含量增加,但是人类活动的方式仍然以生物质燃烧为主,沉积物中以低分子量多环芳烃占优势。1901-1949年,近代工业的发展以及东北地区爆发的多次战争,PAHs的含量变化呈现出波动上升的趋势,反映了PAHs的含量分布与经济和社会稳定性之间的关系。同时,这一时期,高分子量多环芳烃开始逐渐的提升,并逐渐占优势。1949-1978年,多环芳烃的垂直和组成变化也很好的反映社会经济因素对多环芳烃记录的影响,例如建国后经济恢复导致多环芳烃含量的上升,文化大革命期间生产停滞导致多环芳烃含量的下降。1978年之后,中国经济快速发展,能源消耗增加,多环芳烃总量呈现增加的趋势,且高分子量多环芳烃占绝对优势地位。多环芳烃含量与社会经济指标之间(人口数量、能源消耗和GDP)展示了很好的相关性。能源利用结构的变化对多环芳烃的垂直分布的变化具有关键的作用。利用HMW/LMW、比值法和主成分分析方法分析的结果将东北地区的能源结构可以被划分为3个阶段。在1920之前,能源利用主要以生物质燃烧为主;1921-1980年,以生物质燃烧和化石燃料燃烧混合为主;1980年之后,以化石燃料的燃烧为主。总体来看,辽东半岛东岸泥质区柱状沉积物中多环芳烃的沉积记录特征与人类活动之间密切相关,流域和海岸人类活动是控制多环芳烃垂直特征变化的关键因素。人口迁移、社会的稳定程度、社会经济的发展和能源的利用状况是影响该区域多环芳烃沉积记录变化的重要因素。


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