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胶州湾沉积物重金属元素地球化学特征及其环境记录

作　者: 何书锋
导　师: 李广雪；魏合龙
学　校: 中国海洋大学
专　业: 海洋地质
关键词: 胶州湾沉积物重金属元素地球化学人类活动
分类号: X55
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着社会经济的发展,人类活动对海洋生态系统的破坏成为当今海洋研究的重要课题。海湾是陆海交互作用的地带,这一区域接受了大量的陆源物质(包括大量的污染物质),成为其沉积的“汇”,其能够记录到良好的环境演化信息,因此对海湾沉积物的研究特别是重金属的研究,对于揭示人类活动对海湾造成的生态破坏有着重要的理论价值和实际意义。本文通过研究胶州湾海域表层沉积物和两根典型柱样沉积物(QDS137、 QDS176)的重金属元素地球化学特征并结合放射性210Pb测年,系统的探讨了胶州湾海域重金属元素特征及其所记录的环境演化信息。研究表明：1.胶州湾的底质类型分别包括砂、粉砂质砂、黏土质砂、砂质粉砂、黏土质粉砂、粉砂质黏土、及砂-粉砂-黏土等七种类型。整体上湾内西部沉积物类型复杂,从黏土到粗粒级的砂质沉积均有分布,从大沽河和洋河河口由岸向海方向,沉积物呈细—粗—细的带状分布。研究区东部沉积物类型以粉砂质砂与砂质泥为主,并且分布层次明显,由岸向海方向由细变粗。2.对比1980年和2002年重金属元素的含量,2002年Cu、Pb和Zn三种重金属元素含量要高于1980年,Cd和Hg的元素含量则相反。对重金属的环境质量评价结果显示：胶州湾表层沉积物重金属整体环境质量状况良好,但在胶州湾东岸区域,重金属污染程度高于湾内它区域,受到中等程度污染；表层沉积物中重金属的潜在生态危害性顺序为：Hg> As> Cd>Cu>Pb>Cr>Zno3.根据重金属污染程度的不同,将胶州湾划分为三个污染等级区域：Ⅰ区为胶州湾西部砂质沉积区和中东部的胶州湾浅滩,该区域重金属为无污染或者污染程度较轻；Ⅱ区为胶州湾南部沿岸海域,该区域为轻度污染区域,个别站位Hg和Cd的含量属于中度污染；Ⅲ区为胶州湾东部河口附近、胶州湾中部,该区域为中等污染区,由于市区大量生活污水和工业垃圾通过河流径流进入湾内,引起重金属的富集。4.胶州湾QDS137和QDS176两根柱样岩芯主要以粉砂和黏土为主,砂含量较低。两根柱样岩芯进行210Pb测年分析的结果表明：QDS137的沉积速率为0.25cm/a；QDS176前30cm的沉积速率为0.3cm/a,30cm以下的沉积速率为0.55cm/a。5.两根柱样中的重金属研究表明：胶州湾内的QDS137柱样岩芯从底部向上Cd、Cr,、Cu和Hg有着先上升后减少的趋势,Pb和Zn的垂向波动较大,总体上有增加的趋势,As垂向上呈现出降低的趋势。湾外的QDS176沉积物岩芯整体上Cd和Hg有着上升的趋势,Cr、Cu和As整体上有减少的趋势,Pb和Zn的垂向波动较大,整体变化不明显。对两根柱样的重金属进行地质累积指数评价结果表明：Hg污染为重度污染,Cd、Cu、Zn和As的污染为轻度污染,其余重金属元素受污染程度较轻。6.通过计算两根岩芯中重金属元素的人为影响因子AF,定量化的确定了胶州湾内Cd、Pb、Zn这三种重金属元素能够作为人类活动这一影响因子的替代性指标；湾外Cd和Hg这两种重金属元素可以指代人类活动这一影响因子。通过柱样岩芯中重金属元素的垂向变化,可以清晰的得到重金属的污染历史与人类活动之间的关系：20世纪初以来是人类活动逐渐增强的阶段,这一时期结束了束缚生产力发展的封建社会,大力引进西方先进的生产技术,生产力水平明显提高,青岛地区大量的工厂开始兴建,这些人类污染物最终通过河流径流进入到胶州湾内,最终导致了QDS137站位柱样Cd、Pb、Zn和QDS176柱样岩芯中的Cd和Hg重金属元素含量出现增加的趋势；进入20世纪八九十年代,为我国环境保护迅速加强时期,因为可以看到QDS137站位柱样Cd、Pb、Zn和QDS176柱样岩芯中的Cd和Hg重金属元素含量出现了减少的趋势。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-12
1 前言  12-17
  1.1 选题依据和意义  12-13
  1.2 研究综述  13-17
    1.2.1 胶州湾及其邻近海域沉积环境演化研究现状  13
    1.2.2 胶州湾及邻近海域沉积物重金属研究现状  13-16
    1.2.3 存在问题  16-17
2. 区域环境概况  17-20
  2.1 地理概况  17-19
  2.2 区域地质与地貌特征  19
  2.3 沉积环境和沉积特征  19-20
3. 材料与方法  20-22
  3.1 样品采集及数据  20-21
  3.2 分析方法  21-22
4. 胶州湾表层沉积物特征  22-27
  4.1 表层沉积物类型  22-24
  4.2 表层沉积物粒级组分  24-27
5 胶州湾表层沉积物重金属的分布特征及其环境指示  27-41
  5.1 胶州湾重金属与沉积物粒度的相关性分析  27-28
  5.2 表层沉积物重金属地球化学特征  28-36
    5.2.1 表层沉积物(2002年和1980年)重金属空间分布特征  28-33
    5.2.2 表层沉积物重金属元素分布变化特征(2002年和1980年)  33-34
    5.2.3 表层沉积物重金属元素主成分分析  34-36
  5.3 表层沉积物重金属环境质量评价  36-41
    5.3.1 单因子指数法  37
    5.3.2 多元生态风险指数评价  37-40
    5.3.3 胶州湾重金属污染分区  40-41
6. 胶州湾柱样沉积物重金属环境地球化学及其环境记录  41-53
  6.1 岩心沉积物组成和年代模式  41-43
    6.1.1 柱样岩心沉积物组成  41-42
    6.1.2 年代模式  42-43
  6.2 胶州湾岩芯沉积物重金属含量  43-45
  6.3 柱样沉积物重金属的污染评价  45-47
    6.3.1 地质累积指数评价  45-47
  6.4 胶州湾柱样沉积物重金属的环境记录  47-53
    6.4.1 人类影响因子替代性指标确定  47-51
    6.4.2 柱样沉积物重金属的环境记录  51-53
7. 结论  53-55
8. 参考文献  55-63
致谢  63-64
个人简历  64
发表的学术论文  64

胶州湾沉积物重金属元素地球化学特征及其环境记录

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