渤海三大海湾石油烃-重金属的污染特征、来源解析及生态风险

来源 :中国科学院大学(中国科学院烟台海岸带研究所) | 被引量 : 1次 | 上传用户:colossus198201
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环渤海湾被称为“北方黄金海岸”,同时油气资源丰富,油气勘探开发、石油运输量和运输频率逐年增大,加上环渤海地区重工业沿岸聚集,这使得渤海海域的污染不断加剧。海洋沉积物作为污染物的重要载体,可以指示海洋生态系统的污染状况。石油烃与重金属作为广泛存在的污染物经常共存,研究海洋沉积物中石油烃和重金属的空间分布及其影响因素,有助于了解人类活动对海洋环境变化的影响,可为海洋环境保护和修复提供科技支撑和理论基础。本文通过对渤海三大海湾表层沉积物样品理化性质、石油烃以及重金属含量进行分析,研究了莱州湾、渤海湾和辽东湾中的正构烷烃、多环芳烃(PAHs)以及重金属(Pb、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As、Cd)的空间分布规律并解析其污染源,对比其污染水平和生态风险程度,分析沿岸的经济发展方式对海洋沉积环境的影响。进一步通过探究沉积物理化性质、石油烃以及重金属之间的相关性,探讨两种污染物的相互作用。研究结果表明:(1)渤海总有机碳(TOC)的含量范围为0.11-1.82%,总氮(TN)的范围为0.01-0.11%,渤海湾含量最高,莱州湾最低。C、N元素的线性相关性分析指示,莱州湾相关性最高,可能受陆源有机质输入影响较大;辽东湾内有机质来源复杂,相关性不明显。(2)莱州湾、渤海湾、辽东湾内沉积物正构烷烃总含量的均值分别为1117.81、482.27和716.48 ng/g,所有站位均未超联合国环境规划署标准,说明正构烷烃污染水平较轻。通过对轻重烃比值(LMW/HMW)、n-C16指数、天然正构烷烃比率(NAR)、碳优势指数(CPI)等特征参数分析,结果说明三大海湾中正构烷烃属于陆源、海源有机质以及石油类污染物混合输入。通过其相关性分析发现,辽东湾受陆源植物正构烷烃输入影响较大,而渤海湾中石油类污染物的输入比重最高。此外,类异戊二烯烷烃参数Pr/Ph<0.8可以指示其还原环境。萜烷和甾烷参数同样验证了海域中存在石油烃污染物。(3)莱州湾、渤海湾和辽东湾内沉积物PAHs总含量的均值依次为952.15、1000.91和347.89 ng/g。渤海湾和莱州湾部分海域PAHs达到中度甚至重度污染水平。各环数PAHs的比重以及同分异构体比值分析结果显示,莱州湾和渤海湾PAHs属于石油和燃烧源的混合来源,而辽东湾PAHs中生物质和煤高温燃烧来源为主导贡献。16种PAHs单体中高分子量PAHs的污染程度优于低分子量;辽东湾的污染程度优于莱州湾和渤海湾。Ba P毒性当量(TEQBa P)均未超过规定浓度,说明PAHs目前处于安全水平内。(4)三大海湾沉积物中As、Cr、Cu和Cd元素均出现超标现象,辽东湾重金属含量相对较低。除Pb、As和Cd,其余元素之间相关较高,指示了相同或相似的来源。Pb处于清洁水平,Cr、Ni、Cu的Zn的污染水平较轻,As和Cd的污染相对较为严重。同时Cd、As的潜在生态风险最大,Zn的生态风险最小,大部分海域的综合潜在生态风险达到了中等水平。(5)辽东湾中石油烃与黏、粉粒相关性最高,可能因为石油烃受陆源输入影响最大。三大海湾内多数金属元素与TOC成正相关,莱州湾达到了显著性水平;而渤海湾中重金属与粒径的相关性最差,可能受人类活动影响较大。莱州湾和辽东湾中部分重金属与高分子量PAHs相关性较高,可能与高分子量有机物对重金属的吸附量大有关;渤海湾中石油烃与重金属的相关性不高,可能因为有机污染物和重金属的主要来源方式不同。前人对渤海沉积物中污染物多进行分类研究,对于多种污染物的复合污染研究较少。基于此,本研究同时对莱州湾、渤海湾和辽东湾三个区域进行对比性研究,分析石油烃与重金属之间的相互作用,探讨不同的经济开发活动对海洋沉积环境的影响,以期为石油烃-重金属复合污染的探究提供一定的理论基础。研究结果对于我国《渤海综合治理攻坚战行动计划》顺利实施提供一定科学数据和科技支撑。
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