山东南部海滩沉积物重金属污染评价及磁学诊断_NormalPdf.docxVIP

第54卷第5期海洋与湖沼Vol.54,No.5

2023年9月OCEANOLOGIAETLIMNOLOGIASINICASep.,2023

山东南部海滩沉积物重金属污染评价及磁学诊断*

王凯伟1

王永红1①

王晓宇1,2

(1.中国海洋大学海洋地球科学学院海底科学与探测技术教育部重点实验室山东青岛266100;2.浙江省海洋科学院

浙江杭州310000)

摘要海滩作为海陆交汇和人类活动最为频繁的区域之一,由于排污、附近工厂和垃圾倾倒等造成的重金属污染问题亟须重视。以山东南部日照市海滨国家森林公园、芙蓉村、涛雒镇三个海滩为例,对其表层与垂向沉积物中的Cr、Ni、V、Fe、Zn、Co、Pb共7种重金属含量进行测试,并使用污染负荷指数(pollutionloadindex,PLI)法与地质累计指数(Igeo)法进行评价。同时对样品进行环境磁学参数测试并建立海滩沉积物重金属污染的磁学诊断模型。PLI显示,三个海滩均处于污染状态,污染程度为森林公园海滩<芙蓉村海滩<涛雒镇海滩。Igeo结果表明,森林公园海滩存在V污染,污染样品占比18%;芙蓉村海滩存在Ni和V污染,污染样品占比约33%;涛雒镇海滩存在Cr、Ni、V污染,污染样品占比约38%。研究区海滩重金属污染产生的主要原因为当地的工业生产以及水产养殖废水排放。磁参数归一化多元线性分析显示,质量磁化率χ、饱和等温剩磁SIRM、非磁滞剩磁磁化率χARM三个参数和重金属元素含量关系密切,可以较好指示重金属含量和污染程度。质量磁化率诊断结果表明,当日照市海滩0.063~0.125mm粒级沉积物磁化率值大于1000×10-8m3/kg时,需要注意海滩可能存在重金属元素污染,可进行更深一步的污染评估。

关键词重金属;污染评价;环境磁学;海滩;磁学诊断

中图分类号P736.4doi:10.11693/hyhz20221200338

重金属污染是沉积物污染中具有显著负面影响的一类关键污染,其造成的污染难以治理且危害往往比较高。沉积物中的重金属污染所涉及的对底栖生物群落的生态影响、饮用水污染以及通过食物链在水产品中的污染积累,最终都会对人类健康产生间接的负面影响(Chenetal,2019)。由于细粒级的沉积物更容易富集各类重金属元素,多数相关研究也集中在这类沉积物上,而颗粒相对较粗的沙滩沉积物的重金属污染往往容易遭到忽视。然而近年来随着人类活动增强(污水排放、海滩开发利用、交通污染、工农业活动等),运移到海滩沉积环境的重金属总量越来越大(Songetal,2014),因此,20世纪90年代以来海滩沉积环境的重金属污染开始受到越来越多的关注(Covellietal,2001;Caridietal,2021;Elumalaiet

al.,2022;Ardilaetal.,2023)。

沉积物中重金属污染的监测通常需要通过样品采集和实验室化学元素含量分析来直接进行,但这一方法费时且昂贵。近年来,多有研究使用沉积物环境磁学参数作为沉积物重金属污染指示指标,这是因为沉积物中的外源磁性矿物与重金属污染大多来自人类活动产生的污染物质(Lietal,2021),另外沉积物中的铁锰氧化物对重金属具有吸附作用,从而造成沉积物中磁性颗粒与重金属导致二者的共同富集(Rongetal,2023)。同时环境磁学方法可以简单、快捷、无破坏地测定沉积物的磁参数(Dekkers,1997)。因此,一些学者尝试在不同沉积环境中建立磁参数与重金属含量之间的相关关系,以指示沉积物的重金属污染程度,目前已取得了一些成果。近海环境下,

*山东省自然科学基金,ZR2022MD109号;国家自然科学基金面上项目,号;科技基础资源调查专项,2022FY202402号;国家重点研发计划,2016YFC0402602号。王凯