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广东省典型养殖海域沉积物生源要素及重金属分布特征与生态危害评价

作　者: 冯杰
导　师: 王朝晖
学　校: 暨南大学
专　业: 生态学
关键词: 生源要素重金属沉积物柘林湾桂山岛广东沿海
分类号: S931.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

为了解广东沿海沿海典型养殖海域沉积物中生源要素、重金属的含量分布及生源要素与环境间相互关系和生态危害状况,揭示沉积物中生源要素和重金属的变化历程,于2008年12月至2009年1月分别采集了广东沿海柘林湾和桂山岛海域表层沉积物样品和柱状沉积物,分析了沉积物中生物硅(BSi)、有机碳(TOC)、总氮(TN)、总磷(TP)等生源要素含量以及Hg、Pb、Cu、Zn、As、Cr、Co、Ni、Fe、Mn等重金属含量,并对生物要素生态危害以及重金属的潜在生态危害进行了分析和评价。研究结果揭示了重要养殖海域沉积物污染现状,阐明沉积物污染历史和进程,对养殖海域海洋资源的可持续利用和发展具有重要科学意义和社会意义。与国内典型港湾相比,柘林湾和桂山岛海域沉积物中TOC、TN、TP、BSi等生源要素含量均较高,结果说明了这两个养殖海域较高的富营养化程度和初级生产力水平。柘林湾和桂山岛海域表层沉积物中沉积物中BSi、TOC、TN、TP含量的变化范围分别为1.83%～2.98%、0.38%～1.28%、0.04%～0.25%、0.02%～0.06%以及1.26～2.16%,1.17%～1.85%、0.13%～0.17%、0.03%～0.19%。柘林湾海域较高的BSi含量与该海域硅藻占绝对优势的浮游植物组成有关,而桂山岛海域的防波堤则导致堤内较高的TOC、TN、TP含量。从TOC/TN比值来判断,柘林湾海域TOC主要源于水生有机碳,而桂山岛海域TOC受到水生和陆源的混合影响。从生源要素污染状况来看,柘林湾海域TOC、TN的污染基本属于Ⅱ类、TP污染属于Ⅰ类；桂山岛海域TOC、TN、TP的污染较为严重,基本属于Ⅱ类。柘林湾海域沉积中生源要素均呈现出随深度的增加而减少的趋势,最大值均出现在最表层,其中在50cm附近有一明显拐点,而且从TOC/TN比值的垂直分布来看,50cm以上沉积物中TOC来源主要为水生有机碳,而50cm以下则为混合来源。结果说明柘林湾污染始于在1980年代左右,此结果与当地人口增加以及海水养殖业发展历程一致。桂山岛海域柱状沉积物生源要素含量波动较大,同样也呈上高下低的垂直分布规律,其中TOC、TP含量表底层差异显著,而TN含量在20cm以上沉积物中呈明显上升趋势,说明当地海水养殖及防波堤的建设导致了沉积物中生源要素的积累。柘林湾海域和桂山岛海域大多数重金属含量低于国内外主要港湾和中国海洋沉积物物Ⅰ类质量标准值,柘林湾海域Pb、Cu有超标现象,而桂山岛海域Cu污染较为严重。柘林湾海域重金属Hg、Cd、Pb、Cu、Zn、As、Cr、Co、Ni、Fe、Mn平均含量分别为0.046 mg/kg、0.051mg/k、41.73mg/kg、17.88mg/kg、67.83mg/kg、5.47mg/kg、20.25mg/kg、7.76 mg/kg、11.42mg/kg、2.89%、0.80%;桂山岛海域重金属Hg、Cd、Pb、Cu、Zn、As、Cr、Co、Ni、Fe、Mn平均含量分别为0.067 mg/kg、0.043mg/kg、24.7mg/kg、35.17mg/kg、82.96mg/kg、5.47mg/kg、22.59mg/kg、8.49mg/kg、14.06mg/kg、2.91%、0.443%.各种金属元素之间的相关性分析和聚类分析研究表明Cr、Co、Ni、Pb、Mn、Fe具有相似的地化行为。通过多种方法进行重金属污染评价结果表明,柘林湾海域所有元素均没有明显的污染,只要Mn具有一定程度的污染；而在桂山岛海域Cu污染程度较为普遍,其次为Hg。以多种重金属综合潜在生态风险指数(RI)来进行评价,柘林湾各站点平均重金属综合潜在生态风险指数(RI)为106.33,为轻度污染；在桂山岛海域,平均重金属综合潜在生态风险指数(RI)为499.83,达到了强度污染水平。柘林湾沉积物中Hg、Cd、Cu呈现出由底部向表层含量增加的趋势,而其他重金属元素无明显的垂直分布规律。桂山岛海域所有重金属元素均呈现出表层明显增加的趋势,与生源要素垂直分布规律相近,大部分重金属元素在20-30cm处出现一个明显的高值区,结果说明了该海域1990年代严重的重金属污染状况。

广东省典型养殖海域沉积物生源要素及重金属分布特征与生态危害评价

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