于文金,鄒欣慶,朱大奎 (1.南京信息工程大學(xué)省部共建教育部氣象災(zāi)害重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇 南京 210044；2.河海大學(xué)海岸災(zāi)害及防護(hù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇 南京 21009；.南京大學(xué)海岸與海島開(kāi)發(fā)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇 南京 21009)

曹妃甸老龍口現(xiàn)代沉積環(huán)境及重金屬污染特征研究

于文金1,2*,鄒欣慶3,朱大奎3(1.南京信息工程大學(xué)省部共建教育部氣象災(zāi)害重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇 南京 210044；2.河海大學(xué)海岸災(zāi)害及防護(hù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇 南京 210093；3.南京大學(xué)海岸與海島開(kāi)發(fā)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇 南京 210093)

利用測(cè)年、重金屬測(cè)定、粒度測(cè)定等方法,對(duì)河北曹妃甸老龍口區(qū)域的7個(gè)柱狀沉積物進(jìn)行了粒度、沉積物的測(cè)年、重金屬含量測(cè)定和分析,探討潮灘重金屬沉積的控制因素和遷移規(guī)律.結(jié)果顯示,老龍口潮灘屬于細(xì)沙和粉沙,根據(jù)同位素測(cè)年結(jié)果,L06沉積速率最大,為0.90cm/a;其余柱狀樣沉積速率均小于 0.5cm/a,平均沉積速率為 0.32cm/a,曹妃甸潮灘屬于緩慢沉積;柱狀樣垂直方向波動(dòng)劇烈,受人類活動(dòng)影響明顯.重金屬的含量在柱樣的30～40cm深度呈現(xiàn)向表層遞增的趨勢(shì),Hg、Cr的污染比較嚴(yán)重、其他元素基本無(wú)污染.雖然多數(shù)重金屬元素在背景值附近沒(méi)有出現(xiàn)污染現(xiàn)象,生態(tài)危害性極低,但是,受Pb、Hg中度重金屬生態(tài)危害的影響,該區(qū)域多種重金屬生態(tài)危害指數(shù)(ERI)達(dá)158.41,表現(xiàn)為中等程度的生態(tài)危害性;存在一定的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn).

沉積物；粒度；210Pb測(cè)年；重金屬；古河口

河口一般發(fā)育有潮灘,是沉積物河海交互作用的“匯”[1-3],河口沉積中保留了河口生態(tài)環(huán)境不斷演化的歷史記錄,也反映了整個(gè)流域生態(tài)環(huán)境的演變歷史[4-8].河口區(qū)域的重金屬污染已經(jīng)成為熱點(diǎn)研究區(qū)域.以往的研究比較注重河口區(qū)域重金屬污染的特征分析、污染遷移和評(píng)價(jià)的研究,近年來(lái)港口區(qū)域由于受人類影響較大,地貌和水文特征劇烈變化,鑒于此,研究其重金屬遷移、污染規(guī)律對(duì)于了解和探索人類活動(dòng)對(duì)海洋環(huán)境的影響具有重要的意義.本研究通過(guò)對(duì)河北曹妃甸港口區(qū)老龍河口現(xiàn)代沉積物沉積環(huán)境研究,探討不同的沉積環(huán)境重金屬分布的特征,以考察人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響.

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

曹妃甸位于遼東灣和渤海灣的交界處,居渤海灣北上潮流通道的海岸側(cè),面積約為 750 km2.曹妃甸沙島是古灤河三角洲的殘留體,大潮高潮時(shí)部分可被淹沒(méi),低潮時(shí)出露,島的東北方向相距18km處有一條西北—東南向的深槽——老龍溝,水深達(dá)10～15m的面積約10km2.老龍溝是古灤河河道,灤河改道后受海潮沖刷作用所成,屬于典型的曹妃甸潮汐岔道.目前,由于曹妃甸港口和工業(yè)區(qū)大規(guī)模開(kāi)發(fā)對(duì)潮汐汊道系統(tǒng)和環(huán)境產(chǎn)生一定的影響,探討老龍溝口(簡(jiǎn)稱老龍口)沖淤變化的影響和環(huán)境變化對(duì)于研究大規(guī)模人類活動(dòng)對(duì)海洋環(huán)境的影響具有重要的意義.

1.2 樣品采集

于2007年11月在老龍溝河口潮灘7個(gè)不同的柱狀樣(L01～L07).柱狀樣L01～L06深1.2～1.5m,采用內(nèi)徑為70mm、外徑為75mm、長(zhǎng)為2m的PVC管直接打入地層中采集,另外,巖心柱樣L07深8m,采用鉆探方法取得,柱狀樣L01～L07分別對(duì)應(yīng)采樣點(diǎn)P1～P7(采樣站位見(jiàn)圖1),并集了表層樣.采樣點(diǎn)的定位利用GPS手持定位儀測(cè)定,精度為10m.柱狀樣現(xiàn)場(chǎng)密封保存,帶回實(shí)驗(yàn)室后,取出樣品沿縱向解剖,照像,進(jìn)行巖性、沉積構(gòu)造描述.

圖1 研究區(qū)位置及采樣點(diǎn)示意Fig.1 The locations of the study area and sampling sites

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 粒度分析 將每個(gè)柱狀樣取 1/2保存,剩余 1/2柱狀樣按 2cm間隔分段取樣,用德國(guó)Martin Christ公司生產(chǎn)的ALPHA-1-4型冷凍干燥機(jī)低溫凍干備用.計(jì)算含水量、容量,具體方法見(jiàn)文獻(xiàn)[9].全部樣品均利用英國(guó)Mastersizer 2000型激光粒度儀進(jìn)行粒度分析,試驗(yàn)在南京大學(xué)海岸與海島開(kāi)發(fā)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室粒度室完成,粒度參數(shù)計(jì)算采用矩法參數(shù)[10].

然后離心去除剩余樣品中的水,以小于100℃將樣品干燥至恒重,然后樣品研磨成粉末,過(guò)100目篩,分裝待用.

1.3.2 沉積速率估算 采用210Pb-α法進(jìn)行210Pb測(cè)年分析,測(cè)量?jī)x器采用美國(guó)ORTEC公司生產(chǎn)的金-硅面壘α譜儀型號(hào)A65-B32.以209Po作示蹤劑.

210Pb適于測(cè)定近百余年的地質(zhì)事件和年齡,此法為 Goldberg[11-14]所發(fā)展,沉積物中的210Pb有2個(gè)來(lái)源,一部分為母體226Ra衰變而來(lái),并與母體226Ra平衡,稱之為補(bǔ)償(supported)210Pb;另一部分是由大氣中222Rn衰變而來(lái)并通過(guò)沉積降落儲(chǔ)蓄在沉積物中,它不與母體226Ra平衡,稱之為過(guò)剩210Pb(210Pbex).從被積蓄在沉積物中后,過(guò)剩210Pb的活度隨時(shí)間開(kāi)始按指數(shù)衰減.

式中:A(t)表示時(shí)刻t的活度;A0表示時(shí)刻t0的活度; λ表示210Pb的衰變系數(shù)(λ = 0.031a-1).

式中:a為衰變時(shí)間長(zhǎng)度,a.

1.3.3 重金屬元素測(cè)定 將樣品自然風(fēng)干,剔除植物殘?bào)w和石塊,研磨、過(guò)100目篩,裝入塑料瓶中,保存在干燥器內(nèi)用于重金屬測(cè)定.準(zhǔn)確稱取樣品0.5g,在100mL的三角瓶中用HNO3－HCIHCIO4混酸消化,在2040型程控消解儀上消解并定容后,采用等離子體光譜質(zhì)譜儀(ICP-MS)測(cè)定土壤中的Cu、Zn、Pb、Ni、Fe、Mn、Fe、Li、Sr、Ti、Al等重金屬含量.所用儀器為 Orient MDS-9000型微波消解系統(tǒng)(西安奧瑞特科技發(fā)展公司);HP4500series300等離子質(zhì)譜儀(惠普公司);美國(guó) MLLipore公司生產(chǎn)的超純水儀(MLLi－Q).有機(jī)質(zhì)(TOC)采用重鉻酸鉀容量法測(cè)定.微量元素V、Co、As、Cr的測(cè)試采用壓片法,所用儀器是瑞士ARL公司制造的X熒光光譜儀.以上微量元素的測(cè)量均是在南京大學(xué)分析中心完成,測(cè)量誤差±5%.

1.4 沉積物重金屬特征評(píng)價(jià)

采用地累積指數(shù)(Igeo)法、潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)(ERI)法對(duì)老龍河口沉積物中的重金屬污染特征進(jìn)行評(píng)價(jià)[16-22].

式中: Cn為n元素在沉積物中的含量;Bn為n元素當(dāng)?shù)爻练e母質(zhì)地球化學(xué)背景值;A為修正造巖運(yùn)動(dòng)引起的背景值波動(dòng)而設(shè)定的常數(shù),通常取1.5.

多種重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)(ERI)等于單一重金屬的生態(tài)危害系數(shù)(EHC)之和;單個(gè)重金屬的生態(tài)危害系數(shù)(EHC)等于其污染程度與毒性響應(yīng)系數(shù)(TRC)之積;金屬污染程度(MPL)等于沉積物中重金屬實(shí)測(cè)含量與其評(píng)價(jià)參考值之比. Cr、Cu、Zn、Cd、Pb、As和Hg的毒性響應(yīng)系數(shù)(TRC)分別為 2,5,1,30,5,10和 40[23];重金屬單項(xiàng)污染系數(shù)分級(jí)與潛在生態(tài)危害程度分級(jí)參見(jiàn)文獻(xiàn)[24-26].重金屬元素的其他統(tǒng)計(jì)分析均采用SPSS11.0軟件進(jìn)行.

2 結(jié)果與討論

2.1 沉積柱樣特征及粒度分布特征

L01樣點(diǎn)緊鄰河口,表層生長(zhǎng)有茂密的蘆葦, 0～80cm為棕黃色黏土物質(zhì),質(zhì)地均勻,80～100cm為棕褐色黏土,中間有黑褐色的有機(jī)質(zhì)團(tuán)塊,100～160cm為棕褐色黏土.L02樣點(diǎn)位于口門附近,其上生長(zhǎng)米草植被,表層 0～30cm為棕黃色與褐色黏土,夾雜大量的黑色有機(jī)質(zhì)與米草根系,30～140cm為黑褐色黏土物質(zhì).L03、L06、L07,位于中潮灘,表層0～4cm為黃色物質(zhì),下部沉積物為黑褐色黏土,中間夾雜米草植物根系. L04、L05,位于低潮灘,其上為光灘,0～30cm 為黃褐色細(xì)粉砂,30～150cm為灰色粉砂,整個(gè)剖面在外觀上變化不大.

7個(gè)柱狀樣的表層樣品粒度基本為正偏,中等峰值,粒徑反映該潮灘屬于沙質(zhì)粉沙、細(xì)沙、黏土系列.其中L01～L04柱樣的平均粒徑、分選系數(shù)、偏態(tài)、峰態(tài)等粒度參數(shù)及沉積物組分如圖2所示.柱樣平均粒徑的平均值相差不大,L01、L02、L03和L04柱樣分別為7.11、6.92、7.05和6.09,并且各柱樣的平均粒徑隨深度波動(dòng)較小;分選系數(shù)的平均值在 1.62～1.79之間,分選較差,說(shuō)明該處水動(dòng)力較強(qiáng);偏態(tài)和峰態(tài)均波動(dòng)變化,其中除L01樣點(diǎn)偏態(tài)為正偏外,其余均為負(fù)偏,表明L01的沉積物以粗顆粒成分為主,其余柱樣沉積物以細(xì)顆粒成分為主,L01緊鄰河道,接受上游沉積物較多,因此沉積物顆粒較粗.L04的峰態(tài)為0.82,其余柱樣在2.0～2.35之間,表明L04的沉積物物源多,其余柱樣的物源較為單一, L04以粉砂和砂為主,黏土含量為 1.32%,其余柱樣以粉砂和細(xì)沙為主,黏土含量接近20%.柱狀樣粒度特征反映了該區(qū)域不同的水動(dòng)力條件對(duì)粒徑的改造作用差異[27].

2.2 沉積物的210Pb剖面及其反映的沉積環(huán)境

根據(jù)210Pb法測(cè)量L01、L02、L03、L04、L05、L06、L07柱樣的過(guò)剩210Pb[28-29](本底值取柱樣L07深400cm以下至底部總210Pb的均值0.218dpm/g)剖面特征如圖3.L01、L05、L06近表面210Pb剖面出現(xiàn)波動(dòng)變化,反映出沉積物中過(guò)剩210Pb的循環(huán)周期.L02的210Pb剖面上部波動(dòng)變化,60cm以下的過(guò)剩210Pb活度處于增加趨勢(shì),反映了該處沉積物受外力作用影響較為劇烈,呈現(xiàn)沉積倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象,無(wú)法得到沉積速率,原因可能受人類活動(dòng)影響或風(fēng)暴潮等劇烈外力作用.L04的210Pb剖面除20～50cm出現(xiàn)波動(dòng)變化外,整體上呈現(xiàn)出隨深度遞減的趨勢(shì).L05柱樣位于河口近岸區(qū),柱狀樣的210Pb剖面除了2個(gè)測(cè)點(diǎn)(10和60cm)比活度較大外,其余210Pb比活度均處在本底值范圍,在0.24dpm/g左右.推測(cè)可能吸沙工程把上部年輕的沉積物基本吸走或風(fēng)暴潮潮水沖刷,留下年代老的沉積層直接暴露海底,由于受外力干擾,該處沉積速率誤差較大,本文不予計(jì)算,但通過(guò)海底淺刨儀數(shù)據(jù)對(duì)照該區(qū)域平均沉積速率可以對(duì)該處的沖刷速率進(jìn)行計(jì)算,關(guān)于該計(jì)算作者將另文論述.

圖2 各柱狀樣沉積物粒度參數(shù)及組分垂向分布Fig.2 The vertical distribution of grain size parameters and components in core sediments

L06處于中潮灘,從表層至-45cm210Pb含量表現(xiàn)出逐漸衰減的特性,在-130cm和-60cm處形成2個(gè)210Pb含量高峰,顯示出周期性的變化,說(shuō)明此處水動(dòng)力復(fù)雜,出現(xiàn)過(guò)多次強(qiáng)水動(dòng)力變化事件影響,該柱狀樣-50cm以上部分的沉積速率為 0.90cm/a,其余部分無(wú)法測(cè)出沉積速率.由于沉積物表層混合層內(nèi)的210Pb含量高,分析誤差小,數(shù)據(jù)可靠,而混合層以下210Pb含量逐漸降低,分析誤差隨之?dāng)U大,針對(duì) L01、L03、L04與L06的表層混合層(0～30cm),經(jīng)計(jì)算得到了L01、L03、L04、L06柱樣的平均沉積速率分別為0.33cm/a、0.89cm/a、0.12cm/a、0.90cm/a.根據(jù)210Pb比活度隨深度分布的關(guān)系,計(jì)算出該處的沉積速率大約為0.32cm/a(圖3).按照此沉積速率推算,整個(gè)柱樣沉積的年代大約為 153年.分布模式還表明此區(qū)域在一百多年前至上世紀(jì)末,沉積環(huán)境基本穩(wěn)定,所受人類活動(dòng)的干擾相對(duì)較少,呈緩慢的淤積狀態(tài),近20年來(lái),人類活動(dòng)對(duì)沉積環(huán)境干擾增強(qiáng),呈現(xiàn)出復(fù)雜的沉積層面.

圖3 老龍口柱樣的過(guò)剩210Pb(α法)剖面Fig.3 The 210Pb (α method) profiles of the cores at Laolongkou estuary

2.3 沉積物重金屬分布特征及生態(tài)評(píng)價(jià)

2.3.1 柱狀沉積物重金屬分布特征 圖4、圖5、圖6為老龍口沉積L01、L03、L04柱樣垂直方向重金屬元素分布特征,各元素的含量都有從下往上逐漸升高的變化趨勢(shì),Cd、Hg和As的含量也都在表層40cm以上呈波動(dòng)式增加(L03柱樣的As除外),但總體增加幅度并不大.根據(jù)沉積速率計(jì)算,Pb和Zn的含量在3個(gè)柱樣中,1995年以后的含量均是增加的,且含量迅速增加,最大值幾乎接近均值的 2倍.Cu與Cr元素在3個(gè)柱樣中的變化相似,從沉積年代上來(lái)看,1990年以后(L03柱樣的Cr為1995以后),Cu與Cr元素的含量有增加的趨勢(shì).不同柱樣中的重金屬含量隨年代變化的相似性表明根據(jù)測(cè)年得到柱樣的重金屬輸入的歷史信息是準(zhǔn)確的.

圖4 沉積物L(fēng)01柱樣中各重金屬元素剖面Fig.4 The distribution profiles of heavy metals in sediment core of L01

各柱樣表層30～40cm處元素含量向表層增高,可能有兩方面的原因,其一是與沿海地區(qū)污染物排放量的增加有關(guān).研究表明,老龍河口有機(jī)污染嚴(yán)重,水質(zhì)處于劣Ⅴ類狀態(tài)[24-25],其二,與表層30～40cm 的所處的氧化環(huán)境有關(guān).這一深度是Fe、Mn等金屬元素發(fā)生氧化還原反應(yīng)最活躍的范圍,Fe、Mn的氧化作用會(huì)促進(jìn)重金屬元素的遷移和富集[30].

從空間分布上來(lái)看,L03柱樣中 Cd、Hg和Zn元素的平均含量比L04與L01的高,L01柱樣中As、Pb、Cr和Cu元素的平均含量比L04與L03柱樣的數(shù)值高,這說(shuō)明高潮灘上穩(wěn)定的沉積環(huán)境更有利于該河口區(qū)域某些重金屬的聚集,城市污水的排放加重了河道內(nèi)重金屬的污染.

圖5 沉積物L(fēng)03柱樣中各重金屬元素剖面Fig.5 The distribution profiles of heavy metals in sediment core of L03

圖6 沉積物L(fēng)04柱樣中各重金屬元素剖面Fig.6 The distribution profiles of heavy metals in sediment core of L04

潮灘重金屬含量隨深度的波動(dòng)變化趨勢(shì)主要與潮灘的沉積物的組成顆粒粒度、黏度有關(guān).研究表明 Fe、Mn、Pb、Cu、Zn、Li與沉積物平均粒度的相關(guān)系數(shù)分別是:0.878、0.325、-0.463、-0.195、0.840、0.890,其中Fe、Zn、Li與粒度的相關(guān)性較強(qiáng),相關(guān)系數(shù)都在 0.80以上,且為正相關(guān)(表 1).Mn、Cu與粒度的相關(guān)性較小,Pb與粒度呈現(xiàn)出較顯著的負(fù)相關(guān)性.以上各種重金屬與沉積物的黏土組成的相關(guān)性都成顯著關(guān)系,其中除去 Cu呈負(fù)相關(guān)外其余皆呈正相關(guān)的關(guān)系.

同時(shí),研究發(fā)現(xiàn), As、Pb、Zn、Cu和Cr元素之間均存在明顯的相關(guān)性,說(shuō)明沉積物中的這些重金屬來(lái)源可能相似并且具有相似的遷移特征,其中Zn、Pb和Cu這3種元素由大氣輸入到渤海西部占到總沉降量的 65%～90%[31],因此河口沉積物中的As、Pb、Zn、Cu和Cr元素相當(dāng)一部分來(lái)自于大氣沉降部分.通過(guò)主成分分析,結(jié)果表明(表2),10種重金屬元素可以分為3個(gè)主成分,累計(jì)載荷為87%.第1個(gè)主成分PC1由Cu、Fe、Mn、Ni、V、Zn、Co組成,第 2個(gè)主成分PC2為Ti,第3個(gè)主成分PC3為Sr、Cr、Pb、Hg.雙變量單尾皮爾森回歸的結(jié)果表明,第1個(gè)主成分內(nèi)的各元素之間的相關(guān)性較高(P＜0.01),表明其有著較為相似的來(lái)源.第1個(gè)主成分可以主要解釋為受自然物源控制元素.第2主成分金屬元素與 Li元素呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)或較小的相關(guān)系數(shù),同時(shí),在柱狀樣的沉積年代中表現(xiàn)出近代快速富集,與工業(yè)化和城市人口的變化相關(guān)性較強(qiáng),可以推斷與人類活動(dòng)關(guān)系密切.制約濕地重金屬沉積的核心要素.

表2 重金屬元素含量的主成分分析Table 2 The principal component analysis of heavy metal element contents (three-components extracted).

表1 老龍口潮灘沉積物粒度與重金屬相關(guān)性分析Table 1 The correlation analysis between heavy metal elements and sediment granularity in Laolongkou tidal flat

可見(jiàn),土壤中的黏土含量、粒度等對(duì)重金屬元素的分布有重要影響,而黏土含量、粒度等要素在海岸帶區(qū)域主要受海岸帶地區(qū)潮汐作用、內(nèi)陸淡水輸入等水文過(guò)程的影響.因此,水文過(guò)程是

2.3.2 重金屬污染及潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià) 通過(guò)沉積物重金屬地累積指數(shù)與潛在生態(tài)危害的平均值計(jì)算[31-33],表層的重金屬,從 Igeo來(lái)看,Hg為中度污染,Cu為輕度污染,As為輕微污染,其他元素Cd、Pb、Zn和Cr為無(wú)污染;從ERI來(lái)看,Hg的生態(tài)危害性較重,危害指數(shù)均值達(dá) 159.63,Cd在個(gè)別樣點(diǎn)的危害指數(shù)高于 100,整體生態(tài)危害性較低,其他元素AS、Pb、Zn、Cu和Cr的危害指數(shù)均小于 30,危害性極低.受 Hg污染的影響,潮灘表層樣點(diǎn)多種重金屬生態(tài)危害指數(shù)均在150以上,平均值高達(dá) 216.69,呈現(xiàn)出一定的潛在重金屬生態(tài)危害(表3).

表3 沉積物重金屬地累積指數(shù)與潛在生態(tài)危害的平均值Table 3 The average value of geoaccumulation index and potential ecological risk of heavy metals in sediments

柱樣的重金屬,從Igeo來(lái)看,3個(gè)柱樣中Hg元 素的含量均偏高,并且上部的污染程度有加重的趨勢(shì),Zn和Cu也表現(xiàn)出輕度污染,元素Zn在上部和底部的污染程度較高,往上部其污染程度加重的趨勢(shì)更加明顯,其他元素Cd、As、Pb和Cr的 Igeo的值均小于 0,在垂向上表現(xiàn)為無(wú)污染.Hg的長(zhǎng)時(shí)間污染歷史與本區(qū)域的工業(yè)化關(guān)聯(lián)性不強(qiáng),可能與流域內(nèi)的農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染歷史有關(guān).從ERI來(lái)看,4個(gè)柱樣中的元素 Hg的平均EHC=112.01,存在重金屬Hg生態(tài)危害性,其他元素的平均EHC均小于30,生態(tài)危害性較低.

綜合柱狀樣和表面樣樣品中重金屬的分析結(jié)果,老龍口潮灘生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀總體良好,但受Hg元素含量高的影響,這一地區(qū)的潮灘表層重金屬綜合生態(tài)危害指數(shù)(ERI)仍高達(dá)158.41,表現(xiàn)為一定程度的重金屬潛在生態(tài)危害性.

3 結(jié)論

3.1 沉積物的粒度特征表明,老龍口潮灘屬于細(xì)沙和粉沙,曹妃甸潮灘平均沉積速率為0.32cm/a,部分柱狀樣垂直方向波動(dòng)劇烈.樣點(diǎn)L02和L05受水動(dòng)力和人類活動(dòng)外力影響明顯,無(wú)法測(cè)定和計(jì)算其沉積速率.

3.2 潮灘表層存在Hg中度污染,Pb、Cu、Cr輕度污染;As輕微污染, Hg的生態(tài)危害性較重,其他元素As、Pb、Zn、Cu的危害性極低.潮灘表面污染指數(shù)低,整體環(huán)境較好,從重金屬生態(tài)危害性來(lái)看呈現(xiàn)中等生態(tài)危害性.

3.3 柱樣垂直方向上,各種重金屬在沉積物的30～40cm有向表層增加的趨勢(shì). Hg的污染與區(qū)域農(nóng)業(yè)的非點(diǎn)源污染有關(guān),Zn和Cu為輕度污染, Cd、As在垂向上表現(xiàn)為無(wú)污染. Pb、Cr、Hg的生態(tài)危害性嚴(yán)重,其他元素生態(tài)危害性極低,柱狀樣垂直方向上,污染低于表層,無(wú)明顯污染,存在部分重金屬中等程度的生態(tài)危害性.

[1] 劉旭英,高建華,白鳳龍,等.蘇北新洋港潮灘柱狀沉積物粒度分布特征 [J]. 海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì), 2008,28(4):27-35.

[2] 于文金,鄒欣慶.灌河口潮灘重金屬累積特征及污染評(píng)價(jià) [J].地球化學(xué), 2007,36(4):425-433.

[3] 任美鍔.江蘇省海岸帶與海涂資源綜合調(diào)查報(bào)告 [M]. 北京:海洋出版社, 1986:36-180.

[4] Heyes M O. Morphology of sand accumulation in Estuari Estuarine research [M]. Cronin L E:Academic Press, 1979:102- 116.

[5] Brown E l. Inlets on sandy coasts [J]. Proc., ASCE, 1928, (1):505-523.

[6] 王 穎,鄒欣慶.唐山港曹妃甸港區(qū)開(kāi)發(fā)海岸動(dòng)力地貌研究 [R].南京:南京大學(xué), 2006:23-26.

[7] Gao Shu. Modeling the preservation potential of tidal flat sedimentary records, Jiangsu coast, eastern China [J]. Continental Shelf Research, 2009(10):1016-1020.

[8] Pennington W, Cambray R S. Observations on lake sediments using fallout137Cs as a trace [J]. Nature, 1973,242:324-326.

[9] De Lillis, Costanzo, Bianco, et al. Sustainability of sand dune restoratio along the coast of the Tyrrhenian sea [J]. Journal of Coastal Conservation, 2004(10):93-100.

[10] Jia J J, Gao S, Xue Y C.Sedimentdynamic processes of the Yuehu inletsystem, Shandong Peninsula, China [J]. Estuarine, Coastaland Shelf Science, 2003,57:783-801.

[11] McManus J. Grain size determination and interpretation [C]// Techniques in sedimentology. Oxford: Blackwell, 1988:63-85.

[12] Yao S C, Li S J, Zhang H C.210Pb and137Cs dating of sediments from Zigetang Lake, Tibetan Plateau [J]. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 2008,278(1):55-58.

[13] Cao Q Y, Shen D X. Chronology and experimental technology of the ouaternary [M]. Nanjing: Nanjing University Press, 1988:228-252.

[14] Dyer K R. The classification of interdidal mudflts [J]. Continental Shelf Research, 2000,20:1039-1060.

[15] 于文金,鄒欣慶.王港潮灘重金屬Pb、Zn和Cu積累規(guī)律及污染評(píng)價(jià) [J]. 地理研究, 2007,26(4):809-820.

[16] Zhang Weiguo, Feng Huan, Chang Jinna, et al. Heavy metal contamination in surface sediments of Yangtze River intertidal zone: An assessment from different indexes [J]. Environmental Pollution, 2009,157:1533-1543.

[17] Zhang W, Yu L, Hutchinson S M, et al. China’s Yangtze Estuary:I.Geomorphic influence on heavy metal accumulation in intertidal sediments [J]. Geomorphology, 2001,41:195-205.

[18] Zhang Luoping,Ye Xin,Feng Huan, J et al. Heavy metal contamination in western Xiamen Bay sediments and its vicinity,China [J]. Marine Pollution Bulletin, 2007,54:974-982.

[19] Attri M J, Thomes R M. Heavy metal concentrations in sediment from the Thames estuary, UK [J]. Marine Pollution Bulletin, 1995,30(11):742-744.

[20] 陳振樓,許世遠(yuǎn),柳 林,等.上海濱岸潮灘沉積物重金屬元素的空間分布與累積 [J]. 地理學(xué)報(bào), 2000,55(6):641-651.

[21] Fung Y S, Lo C K. Determination of heavy metal profiles in dated sediment cores from Sai Kung Bay, Hong Kong [J]. Environment International, 1997,23(3):317-335.

[22] John C. C, Ronald D D, William H P. Heavy metal chronologies in selected coastal wetlands from Northern Europe [J]. Marine Pollution Bulletin, 1998,36(1):82-96.

[23] Ip C C M, Li X D, Zhang G, et al. Over one hundred years of trace metal fluxes in the sediments of the pearl River Estuary, South China [J]. Environmental Pollution, 2004,132:157-172.

[24] Krom M D, Carbo P, Clerici S, et al. Sources and timing of trace metal contamination to sediments in remote sealochs, N. W. Scotland [J]. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 2009,83: 239-251.

[25] 高建華,李 軍,王珍巖,等.鴨綠江河口及近岸地區(qū)沉積物中重金屬分布的影響因素分析 [J]. 地球化學(xué), 2008,37(5):430-438.

[26] Mariko Mochizuki, Makoto Mori, RyoHondo, et al. A new index for evaluation of cadmium pollution

[27] Inbird sandmammals [J]. Environ. Monit. Assess., 2008,(137):35-49.

[28] Aloupi M, Angelidis M O. Geochemistry of natural and anthropogenic metals in the coastal sediments of the island of Lesvos, Aegean Sea [J]. Environ Pollut, 2001,113(2):211-219.

[29] 林瑞芬,閔育順,衛(wèi)克勤,等.珠江口沉積柱樣210Pb法年齡測(cè)定結(jié)果及其環(huán)境地球化學(xué)意義 [J]. 地球化學(xué), 1998,27(5):401-411.

[30] Adam A A, Bassam G, Michelle G,et al. Recent peat accumulation rates in minerotrophic peatlands of the Bay James region, Eastern Canada, inferred by210Pb and137Cs radiometric techniques [J]. Applied Radiation and Isotopes, 2008,66:1350-1358.

[31] Ghada M S A,Scott L N,Robin J P, et al. Facies depositional setting, mineral maturity and sequence stratigraphy of a Holocene drowned valley, Tamaki Estuary, New Zealand [J]. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 2008,79:133-142.

[32] 夏增祿,李森照,李延芳.土壤元素背景值及其研究方法 [M].北京:氣象出版社, 1987:314-316.

[33] 滕 應(yīng),駱永明,李振高.土壤重金屬?gòu)?fù)合污染對(duì)脲酶、磷酸酶及脫氫酶的影響 [J]. 中國(guó)環(huán)境科學(xué), 2008, 2008,28(2):147-152

[34] 李 華,楊世倫,Ysebaert T,等.長(zhǎng)江口潮間帶淤泥質(zhì)沉積物粒徑空間分異機(jī)制 [J]. 中國(guó)環(huán)境科學(xué), 2008, 28(2):178-182.

Caofeidian Laolongkou modern sedimentary environments and heavy metal pollution.

YU Wen-jin1,2*, ZOU Xin-qing3, ZHU Da-kui3(1.Key Laboratory of Meteorogical Disater, Ministry of Education, Nanjing University of Inforament and Technology, Nanjing 210044, China；2.Key Laboratory of oastal Disaster and Defence, Ministry of Education, Hehai University, Nanjing 210093, China；3.Key Laboratory of Coastal and Island Development, Ministry of Education,Nanjing University, Nanjing 210093, China). China Environmental Science, 2011,31(8)：1366～1376

With the comprehensive measurements, the grain size, sediment dating and heavy metals content was investigated in the seven cores of Caofeidian Laolongkou region of Hebei Province, Which goal was to find the control factors and the deposition of heavy metals in tidal. Laolongkou tidal was composited with the fine sand and silt. According to the isotopic dating, the largest deposition rate was L06, which has 0.90cm/a, but deposition rate of the remaining cores were less than 0.5cm/a. The average deposition rate was 0.32cm/a, Caofeidian tidal deposit rate was slowed. Cores fluctuated severely in vertical direction and were significantly affected by human activities. The content of heavy metals in core samples showed an increasing trend start from the 30～40cm depth to the surface. The pollution of Hg, Cr was serious, but the other elements were basically pollution-free. Although the contamination of most heavy metals which was in the vicinity of the background values does not appear, and the ecological danger was very low, heavy metals ecological risk index (ERI) in the region reaches 158.41, affected by moderate ecological risk of Pb, Hg heavy metals, showing moderate ecological harm. The potential ecological risks in the future can’t be ignored.

sediment；size；210Pb dating；heavy metals；ancient estuary

X52

A

1000-6923(2011)08-1366-11

2010-10-18

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(10672052);河海災(zāi)害實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金(20090024)

* 責(zé)任作者, 教授, yuwj@nuist.edu.cn

致謝：感謝曹妃甸管委會(huì)薛貴主任,袁如鐵工程師在采樣和工作中給予的幫助,并提供了相應(yīng)的曹妃甸資料,感謝王穎院士在野外工作給予的指導(dǎo),感謝史曉東高工在實(shí)驗(yàn)中給予的支持,同時(shí)感謝魏靈、張寧、郭偉、朱小兵等6位研究生參與野外采樣工作和試驗(yàn)室試驗(yàn).

于文金(1967-),男,山東淄博人,教授,博士,研究方向?yàn)閰^(qū)域經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)與可持續(xù)發(fā)展.發(fā)表論文60篇.