舟山港沉积物重金属污染及潜在生态风险空间分布评价
本文摘要:为了解象山港区沉积物中重金属的污染特点,对象山港区35个表面沉积物中Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、As和Cr7种重金属成分进行精确测量,并应用污染点评法、潜在性生态伤害指数值法和数据挖掘技术进行污染和风险评估。

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为了解象山港区沉积物中重金属的污染特点,对象山港区35个表面沉积物中Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、As和Cr7种重金属成分进行精确测量,并应用污染点评法、潜在性生态伤害指数值法和数据挖掘技术进行污染和风险评估。结果显示:表面沉积物中重金属的均值成分皆高过我国深海沉积物品质一类规范;象山港区表面沉积物重金属污染现况整体为低污染水准,污染水平由大到小依次为As>Cu、Pb>Zn>Hg>Cd>Cr;20%的战位的重金属综合性污染指数值低于8,超出了中等水平污染水准,关键产自于小干岛和鲁家峙西北侧航线区、东蟹峙南端和朱家尖岛西边;象山港区表面沉积物重金属的潜在性生态伤害水准较低,重金属的潜在性生态伤害指数由大到小的次序为Hg、Cd、As、Pb、Cu、Cr、Zn,潜在性生态风险性指数值低值区经常会出现在象山港区东南部地区的朱家尖岛西边水域,关键不会受到Hg的高潜在性伤害水准的危害。重金属污染的关键来源于有可能与周边造船厂、污水口、深海灌进区和海产品制造厂有机废气污污水和废料相关。关键词:表面沉积物;重金属;潜在性生态风险评估;数据挖掘技术;舟山港沉积物是海洋资源的最重要构成部分,沉积物不但为海洋动物获得栖息的地方和营养成分,另外也是各种污染物最重要的媒介与源。

转到水质的重金属,历经微生物生态学循环系统,绝大多数最终中心城市在沉积物中,沦落水环境治理污染的显色剂(王伟力等,2009);当自然环境遭受外界压力再次出现变化时,沉积物中的污染物有可能新的释放出来造成潜在性的生态风险性,沉积物污染根据地球上细胞生物学的循环系统全过程对水生态系统软件和人们包括潜在性的威协(AdamsWJetal,1992)。重金属是近海面自然环境中关键的污染物之一(SINSNetal,2001);临海沉积物重金属成分水准必须实际地反映一个地域的生态环境现况(李丽洁等,2003);与水对比起,沉积物具有更高的较为可靠性,用剖析沉积物试品中重金属浓度值的方式来点评重金属污染水平以及生态伤害有高些的精确性和可信性(SANTOSIRetal,2005);精确测量和剖析表面沉积物中重金属产自特点,更为能反映水域生态环境情况的转变全过程(蔡丽萍等,2012)。

科学研究沉积物重金属的污染现况和潜在性生态风险性水准的产自,确定关键的污染物以及来源于,能够为海洋资源重金属污染的管理方法获得科学论证(朱程等,2010)。舟山港位于中国东部金子海域与湘江黄金水道的交界处,港域生态环境不会受到多种多样要素的危害,展现变化规律的特性。

文中根据应用GIS数据挖掘技术、单因素污染指数法和潜在性生态风险性指数值法相结合方式对象山港区表面沉积物重金属进行定量化点评,目地了解科学研究区的沉积物重金属污染现况与室内空间产自状况,并对重金属的污染进行源头剖析,以求为象山港区水域自然环境的生态维护保养、污染源操控和数字化管理获得科学论证。1.原材料与方式1.1抽样及剖析二0一二年十二月在舟山岛东南部水域(以定港口至朱家尖岛)铺设35个战位(闻图1)。应用捉单斗采样器搜集表面试品35个,即时纪录水位和温度。

沉积物中重金属(Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、As、Cr)测定法参照《海洋监测规范》(GB17378-2007)中《沉积物分析》要求的方式,授权委托浙江深海水产品研究室(海洋渔业环境监测中心)顺利完成图1科学研究地区及抽样点方向1.2评价方法1.2.1沉积物重金属污染水平应用单因素污染指数=(为污染物的计算浓度值,为污染物的点评规范。)来反映单种沉积物重金属的污染水平(丁喜桂等,2005);<1为低污染,1≤<3为中等水平污染,3≤<6但求污染,≥6为相当严重污染。

重金属的综合性污染水平应用综合性污染指数值(各单因素污染指数之和)来反映沉积物重金属的污染水平;<8为低污染,8≤<16为中等水平污染,16≤<32但求污染,≥32为相当严重污染(陈旭阳等,2012)。点评规范的特定无统一标准,一般结合地区的研究现状选择,因而选择浙东地域滨海县相互之间土壤层的生态学基准值做为点评规范(汪庆华等,2007),Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、As、Cr的情况值各自为28.39、26.42、92.35、0.111、0.041、8.54、92.27mg/kg。1.2.2潜在性生态风险评估依据潜在性生态风险性指数值法(HankansonL,1980)对选择的7种重金属原素的生态风险性进行点评,潜在性生态风险性指数值法是应用堆积学基本原理来点评沉积物重金属污染及潜在性生态风险性的方式,现阶段已广泛运用于沉积物品质点评中。

沉积物中多种多样重金属的潜在性生态风险性指数值(ecologicalriskindex)相同全部重金属潜在性生态伤害指数的总数,计算方法以下:(1)式中:为金属材料的潜在性生态伤害指数;为重金属毒副作用呼吁指数(toxicresponsecoefficient),反映单独重金属的毒副作用水准及微生物对重金属污染物的敏感水平;重金属Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、As、Cr的毒副作用呼吁指数各自为5、5、1、30、40、10、2(HankansonL,1980)975-1001;为重金属的污染指数。重金属潜在性生态风险评估级别闻表格1。1.2.3数据挖掘技术应用ArcGIS10.1的数据挖掘技术作用,依据沉积物重金属的污染水平和潜在性生态风险评估级别对点评結果进行等级分类应急处置,下结论沉积物重金属污染水平和潜在性生态风险性水准的级别室内空间布局图,进而进行污染源的源头剖析和更优的指令地区内沉积物重金属的污染现况。

表格1评价方法与潜在性生态风险性水平的关联单因素污染物生态风险性水平总的潜在性生态风险性水平<4040~8080~160160~320≥320较低中等水平较重重的相当严重<150150~300300~600≥600较低中等水平轻相当严重2.結果与争辩2.1重金属的成分表格2为象山港区表面沉积物中重金属的统计数据結果。由表格2由此可见,科学研究地区表面沉积物重金属成分平均水平较低,平均值皆超过我国深海沉积物品质一类规范;最大值除Cu、Pb以外,别的皆高过我国深海沉积物品质一类规范,且Cu、Pb的成分都不高达我国深海沉积物品质二类规范(GB18668-2002)。

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由表格2由此可见,Pb和Hg的室内空间产自差别较小,变异系数仅次,各自为70.09%和33.17%,强调这2元素表有可能具有斑点状的輸出方式。别的轻化学元素的变异系数较小,强调其来源于和产自皆较完全一致。表格3为象山港区表面沉积物重金属成分、均值与世界各国海港、港湾相较为,比照结果显示象山港区表面沉积物重金属Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、As、Cr的均值成分都正处在比较较低的水准,因而,象山港区表面沉积物重金属的污染水平较为较重。

表格2象山港区表面沉积物重金属成分统计数据mg•kg-1新项目CuPbZnCdHgAsCr范畴19~454.8~8852~1220.046~0.180.014~0.0917.4~1850~76均值30.6328.5598.370.0940.04111.761.17中值30221000.0990.0431160相对标准偏差5.2220.0113.020.0270.01362.515.76变异系数17.04p.09.24(.723.17!.45%9.42%沉积物Ⅰ/Ⅱ类产品质量标准35/10060/130150/3500.50/1.500.20/0.5020/6580/150表格3象山港区表面沉积物重金属成分与世界各国典型性水域比较mg•kg-1渔区CuPbZnCdHgAsCr象山港区19~454.8~8852~1220.046~0.180.014~0.0917.4~1850~76(30.63)(28.55)(98.37)(0.094)(0.041)(11.7)(61.17)莱州湾(罗先梨等,2010)0.11~47.243.18~34.2229.60~81.500.04~0.290.02~0.383.24~22.51(14.97)(11.70)(50.80)(0.11)(0.09)(9.20)锦州湾(张玉凤等,2008)9.3~1227.321.8~1828.389.2~13933.44.8~909.520.4~819.9(416.9)(753.2)(6419.0)(248.1)(396.5)深圳湾(左公正,2009)7.96~101.6311.80~63.24355.75~565.501.19~6.58(68.94)(38.40)(489.08)(4.61)泉州湾(Yuetal,2008)24.8~119.734.3~100.9105.5~241.90.28~0.890.17~0.7417.7~30.2(71.4)(67.7)(179.6)(0.59)(0.40)(21.7)HongKongcoasts(Zhouetal,2007)1~4000(118.68)9~260(53.56)17~790(147.73)0.1~5.3(0.33)0.05~8(0.19)ThermailkosGulf,Greece(CHRISTOPHORIDISetal,2009)0.8~5.5(3.2)12.3~24.4(17.5)16.5~75.9(40.0)2.2沉积物重金属污染水平点评表格4为象山港区表面沉积物重金属污染水平点评結果,图2为对点评結果进行数据挖掘技术后组成的地区内各轻化学元素的污染水平和综合性污染水平的室内空间布局图。从全部象山港区范畴看来,Cr的污染指数范畴为0.54-0.82,强调地区内仍未遭受Cr的污染;Cd的污染指数平均值超过1,在其中有6个战位的污染指数低于1,整体上地区不会受到Cd的污染属于低污染水准;Cu、Pb、Zn、Hg、As的污染指数平均值低于1,强调科学研究区遭受这5种重金属的中等水平污染;各重金属的污染水平由低于较低依次为As>Cu、Pb>Zn>Hg>Cd>Cr。从室内空间产自看来,位于东蟹峙南端和鲁家峙西边的两个战位的Pb污染指数低于3,属于轻污染水准;Cu、Zn、Hg、As在绝大多数战位的污染指数低于1,属于中等水平污染水准。

从综合性污染指数值的点评結果看来,在其中有七个战位超出中等水平污染水准,占到客运站位的20%,从战位的室内空间产自看来,主要是位于小干岛南端和鲁家峙西北侧航线区、东蟹峙南端、朱家尖岛西边;别的战位的综合性污染指数值皆超过8,因而,象山港区表面沉积物重金属污染现况整体为低污染水准。表格4沉积物中重金属污染单因素点评結果项单因素污染指数综合性污染目CuPbZnCdHgAsCr指数值范畴均值0.67-1.591.080.18-3.331.080.56-1.321.070.41-1.620.850.34-2.221.010.87-2.111.370.54-0.820.665.18-10.907.12图2沉积物中重金属的污染水平空间布局图2.3沉积物重金属污染潜在性生态风险评估依据对象山港区表面沉积物重金属的潜在性生态风险性进行点评,得到 该地区表面沉积物重金属的潜在性生态风险度和潜在性风险性指数值,确立的点评結果闻表格5,图3为对点评結果进行等级分类应急处置后组成的科学研究区各轻化学元素的潜在性生态伤害水准和综合性潜在性生态风险性的室内空间布局图。由表格5由此可见,科学研究区表面沉积物重金属的潜在性生态伤害指数由大到小的次序为Hg、Cd、As、Pb、Cu、Cr、Zn;在其中As、Pb、Cu、Cr、Zn5种重金属原素的潜在性生态伤害指数的平均值为1.07-13.70,皆超过40,强调科学研究区域内这5种重金属的潜在性生态伤害为适度性;Hg有20个战位的潜在性生态伤害指数高达40,在其中有一个战位乃至低于80,强调科学研究区Hg的潜在性生态伤害水平为中等水平;Cd有一个战位的潜在性生态伤害指数低于40,其他战位皆超过40,平均值为25.48,强调该轻化学元素在科学研究区的潜在性生态伤害水平为适度性。

从室内空间产自的视角看来,Hg超出中等水平潜在性生态伤害水准的战位关键产自于象山本岛的污水口、港区周边的深海灌进区和航线区域内,位的潜在性生态伤害指数高达40外,超出中等水平潜在性生态伤害水准。因而,Hg做为科学研究区关键的潜在性生态伤害因素应当引起青睐。从潜在性生态风险性指数值的点评結果看来,科学研究区的潜在性生态风险性指数值平均值为92.74,因而,象山港区表面重金属的潜在性生态风险性正处在较低风险性水准。

从室内空间产自的视角剖析,科学研究区域内除位于朱家尖岛西边的一个战位的综合性潜在性生态风险性指数值低于150,超出中等水平潜在性生态风险性水准,其他范畴都属于 较低潜在性生态风险性水准;整体看来科学研究地区表层沉积物重金属潜在性生态风险性属于适度性。报表5沉积物重金属污染的潜在性生态伤害指数和指数值项潜在性生态伤害指数潜在性生态风险性指数量CuPbZnCdHgAsCr范畴均值3.35-7.935.390.91-16.655.400.56-1.321.0712.43-48.6525.4813.66-88.7840.368.67-21.0813.701.08-1.651.3363.59-151.4592.74图3沉积物中重金属的潜在性生态风险性空间布局图2.4数据挖掘技术与污染源头从图2和图3中能够显出沉积物重金属的污染水平与潜在性生态风险性水准在室内空间产自上并不完全一致,Cu、Pb、Zn、Hg、As5种重金属原素在港区内的污染水平超出了中等水平,但潜在性生态伤害水准仅有Hg超出中等水平;综合性污染水平有七个战位超出中等水平污染水准,只有一个战位的潜在性生态风险性超出了中等水平。其关键缘故是各轻化学元素的毒副作用呼吁指数的差别引起的,潜在性生态伤害指数是在单因素污染指数的基本上依据各有不同轻化学元素的毒副作用呼吁指数来推算出来的,且各有不同轻化学元素对潜在性生态风险性指数值的增长率各有不同。

依据点评結果的室内空间产自能够显出东蟹峙南端和鲁家峙西边Pb的污染超出轻污染水准,但因为Pb的毒副作用呼吁指数仅有5,因而其潜在性生态伤害水准未超出比较轻的水平;另外位于鲁家峙西北侧的31号战位Cd的污染水平和潜在性生态伤害水准都属于中等水平,根据实地考察剖析,附近有象山隆昇船业有限责任公司和杨帆集团公司有限责任公司鲁家峙造船厂,Pb和Cd的污染来源于主要是周边港口和造船厂废置在港区内的荒芜船舶铅酸电池。此外象山港区表层沉积物重金属污染物Hg的污染较相当严重,Hg的污染水平和潜在性生态伤害水准都超出了中等水平,关键集中化于在污水口、灌进区和航线区周边,根据实地考察剖析,港区内有定海污水处理站污水口、普陀区勾山污水处理站污水口、沈家门城区生活污水处理污水口、杨帆集团公司有限责任公司污水口、定海西蟹峙临时性灌进区、沈家门水老鼠礁临时性灌进区、三和小区虾米音乐制造厂区等,Hg的污染来源于主要是化工废水、日常生活污水、灌进物及其船只压舱水里的含Hg化学物质随污水有机废气到水域中,并逐渐在沉积物中饱含。尤其是位于朱家尖岛西边的18号战位的综合性污染水平为和综合性潜在性生态风险性都超出了中等偏上,关键缘故是Hg污染造成 的,Hg在该战位的潜在性生态伤害指数低于80,超出比较轻水准,历经实地考察寻找,战位位于朱家尖街道社区三和小区周边水域,三和小区内有三十多家虾米音乐制造厂,在虾的生产过程中一般不容易进行去头和去壳应急处置,而虾的头顶部更是重金属饱含的位置,生产过程中重金属随污水和废料有机废气到附近水域,导致该水域表层沉积物中Cu、Pb、Zn、Hg、As都超出中等水平污染水准。图4污染源布局图3.结果运用单因素污染指数法,综合性污染指数法、潜在性生态伤害指数值法及其数据挖掘技术对象山港区表层沉积物重金属的污染现况和潜在性生态风险性室内空间产自进行剖析点评,结果显示:(1)象山港区表层沉积物重金属Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、As、Cr的均值成分皆超过我国深海沉积物品质一类规范;与世界各国典型性港湾海港相比正处在较适度性。

(2)污染水平点评的结果显示,象山港区表层沉积物重金属污染现况整体为低污染水准,各重金属的污染水平由低于较低依次为As>Cu、Pb>Zn>Hg>Cd>Cr;20%的战位的重金属综合性污染超出中等水平污染水准,关键产自于小干岛南端和鲁家峙西北侧航线区、东蟹峙南端和朱家尖岛西边。(3)潜在性生态风险评估结果显示,整体看来象山港区表层沉积物重金属的潜在性生态伤害水准较低,属于较低潜在性生态风险性区;重金属的潜在性生态伤害指数由大到小的次序为Hg、Cd、As、Pb、Cu、Cr、Zn,在其中以Hg的潜在性生态伤害水平仅次。

位于象山港区东南部地区的朱家尖岛西边水域的综合性潜在性生态风险性指数值最少,潜在性生态风险性仅次。(4)数据挖掘技术的结果显示,港区内沉积物中重金属有可能的关键来源于是周边造船厂、污水口、深海灌进区和海产品制造厂有机废气很多污污水、废料;在部分水域沉积物的重金属污染早就超出了更加相当严重的水准,应当引起青睐。论文参考文献王伟力,耿安朝等.九龙江口表层沉积物重金属产自及潜在性生态风险评估[J].海洋科学进度,2009(4):502-508.SINSN,CHUAH,LOW,etal.AssessmentofHeavymetalcationsinsedimentsofShingMunRiver,HongKong[J].EnvironmentalInternational,2001,26:297-301AdamsWJ,KimerleRA,BarnettJJW.SedimentQualityandaquaticlifeassessment.EnvironmentalScience1864-1875.李丽洁,王德,姚德等.临海沉积物重金属科学研究及自然环境实际意义[J].深海地质学动态性,200319(3):6-9.SANTOSIR,SILVAEV,SCHAEFERCEGR,etal.HeavymetalcontaminationincoastalsedimentsandsoilsneartheBrazililianAntarcticStation,KingGeorgeIsland[J].MarinePollutionBulletin,2005,50:185-194蔡丽萍等.象山六横岛周边水域沉积物重金属污染及潜在性生态风险评估[J].海洋资源科学研究,2012(4):496-499.朱程,马陶武,周科等。

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