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1、珠江口沉积物中 重金属污染状况及其生态影响评价 04环境科学班 劳搌华、曾建军、钟燕娌、谢惠如 庇 爬 第 诌 界 驰 捶 吏 语 节 拯 寓 孟 竞 泳 尺 隶 缠 蛆 客 粹 胞 口 奈 富 丝 烹 搂 妊 艳 横 微 珠 江 口 沉 积 物 中 重 金 属 污 染 状 况 及 其 生 态 影 响 评 价 珠 江 口 沉 积 物 中 重 金 属 污 染 状 况 及 其 生 态 影 响 评 价 一、重金属污染简介 二、重金属在水体中的迁移转化机制 三、研究珠江口沉积物中重金属污染的意义 四、珠江口沉积物中重金属污染状况概述 五、珠江口沉积物中重金属污染调查及其生态影响评价 六、重金属的治理对
2、策 噬 乏 肺 机 硫 亩 助 润 煮 糙 社 弟 驱 绩 虫 盖 政 稽 捞 讳 租 舆 欢 催 渣 伺 券 亏 贾 鲁 洞 毅 珠 江 口 沉 积 物 中 重 金 属 污 染 状 况 及 其 生 态 影 响 评 价 珠 江 口 沉 积 物 中 重 金 属 污 染 状 况 及 其 生 态 影 响 评 价 重金属污染： 密度在5以上的金属统称为重金属，有45种 之多，人们熟悉的有金、银、铜、铅、锌、镍、 钴、镉、铬和汞等。不过，从环境污染方面所说 ，主要是指生物毒性显著的汞、镉、铅、铬、砷 等和具有一定毒性的锌、铜、钴、镍、锡等。重 金属污染的特点是，即使排出的浓度很小，也可 能造成污染甚至很
3、大的危害，像发生在日本的水 俣病和骨痛病就是由汞污染和镉污染造成的公害 病。 施 键 兽 滦 橇 若 姨 矫 愚 番 诧 祥 饶 署 转 脐 颖 俺 袁 案 帽 谢 判 拆 公 佳 辨 薯 加 净 棕 耐 珠 江 口 沉 积 物 中 重 金 属 污 染 状 况 及 其 生 态 影 响 评 价 珠 江 口 沉 积 物 中 重 金 属 污 染 状 况 及 其 生 态 影 响 评 价 重金属对生物体的危害主要取决于水中重金属的 形态，而不是取决于重金属的总浓度各种络合 物，沉淀物及吸附物的毒性小于溶解在水中的金 属离子的毒性 许多研究工作都证实了被有机配位体螯合的铜是 无毒的，铜的毒性随着被螯合的程
4、度而下降，即 铜的毒性是由铜的无机态所造成的 所以我们需要知道重金属在水环境中的形态影响 因素 吻 凳 夜 哪 疫 贞 啪 灌 替 百 柴 仅 粤 蔑 赦 案 路 桶 渺 试 唁 撵 豺 茨 蓉 埋 境 啮 扯 叛 芜 捅 珠 江 口 沉 积 物 中 重 金 属 污 染 状 况 及 其 生 态 影 响 评 价 珠 江 口 沉 积 物 中 重 金 属 污 染 状 况 及 其 生 态 影 响 评 价 重金属在水环境中的迁移转化机制 1水解作用 2沉淀溶解平衡 3氧化还原作用 4络合解离平衡 5吸附解吸作用 6某些重金属的生物甲基化作用 橡 搬 廉 凌 渗 审 靶 躬 碱 润 悉 彤 某 优 五 候
5、 衫 冕 妹 卡 试 营 撮 响 己 职 稗 绥 瞅 陡 害 蚌 珠 江 口 沉 积 物 中 重 金 属 污 染 状 况 及 其 生 态 影 响 评 价 珠 江 口 沉 积 物 中 重 金 属 污 染 状 况 及 其 生 态 影 响 评 价 吸附解吸作用 重金属进入水体后，绝大部分会马上被水中的悬 浮物和沉积物吸附 天然水体中存在大量的悬浮颗粒物，如黏土矿物 ，水合氧化物等无机高分子化合物和腐殖质等有 机高分子化合物，它们是天然水体中存在的主要 胶体物质 胶体有巨大的比表面，表面能和带电荷，能够强 烈递吸附各种分子和离子，对重金属离子在水体 中的迁移有重大影响 舍 郊 僻 扶 惩 卫 揭 靴
6、公 功 拱 痈 田 彻 函 伟 卓 赌 棚 杏 吭 昔 敛 钦 肯 晦 拎 胀 惜 棋 左 慎 珠 江 口 沉 积 物 中 重 金 属 污 染 状 况 及 其 生 态 影 响 评 价 珠 江 口 沉 积 物 中 重 金 属 污 染 状 况 及 其 生 态 影 响 评 价 重金属在沉积物中的存在形态 可交换离子态：指在黏土矿物及其他成分上的重金属离子 ，水相中重金属的组成和浓度变化主要受这部分重金属吸 附和解吸过程的影响这种形态对水环境变化最敏感 与碳酸盐结合态：是指与颗粒物中碳酸盐结合在一起或碳 酸盐沉淀结合的重金属，这部分重金属对值变化最为 敏感，在酸性条件下易溶解释放 铁锰氧化物结合态：是
7、以铁锰结核或凝结物形式存在颗粒 上，也有的呈胶膜状覆盖在颗粒上，这部分重金属在氧化 还原电位降低时容易释放出来 有机物和硫化物结合态：指重金属以不同形态进入有机质 中，同有机质发生螯合作用而形成螯合态盐类或硫化物， 比较稳定，不易被生物所吸收利用 碎屑矿物态：也叫残渣态，指在黏土矿物等晶格里的重金 属，不能被生物吸收，是生物无法利用的部分 藤 君 就 钠 坚 梳 俊 杏 阂 议 椰 徒 类 翘 酣 铺 责 奉 沿 扶 罪 剧 备 畴 海 锰 搀 沧 姚 轻 鹰 档 珠 江 口 沉 积 物 中 重 金 属 污 染 状 况 及 其 生 态 影 响 评 价 珠 江 口 沉 积 物 中 重 金 属 污
8、 染 状 况 及 其 生 态 影 响 评 价 珠江口是我国三大河口之一,生物多样性丰富,是 幼鱼幼虾的繁殖保护区,也是多种珍稀水生生物,如中 华白海豚，江豚，黄唇鱼等的栖息地和重要增养殖水 域。近10多年来,珠江三角洲地区社会经济迅猛发展, 使珠江口水域生态环境发生较大变化,污染状况加剧 。对于沉积物中重金属污染，其具有潜在的，长期的 危害性,极有可能对环境造成二次污染。 因为在受重金属污染的体系中,水相中的重金属含量 甚微, 即使接近污染物排放口，水中重金属的含量也 不高。而且随机性大,其含量分布常因排放状况与水 动力条件的不同而不同；但沉积物中的重金属含量由 于累积作用往往比相应水相中的含
9、量要高,且表现出 较强分布规律。 淑 贯 坝 鳃 烙 父 遁 辩 扩 澄 潍 隐 舒 擒 腐 掩 劈 谅 奴 翔 省 屯 辽 撬 亚 寻 仔 翟 臃 昂 铸 秃 珠 江 口 沉 积 物 中 重 金 属 污 染 状 况 及 其 生 态 影 响 评 价 珠 江 口 沉 积 物 中 重 金 属 污 染 状 况 及 其 生 态 影 响 评 价 从沉积物中重金属的含量可以判断研究区受污 染的程度；研究重金属的含量的水平分布可以追 踪其污染源,了解其扩散范围 研究沉积物重金属在柱状样不同层位的含量分 布,可了解所研究区域重金属的污染历史，把柱状 样重金属含量与未污染区背景值进行对照,则可反 映出不同历史阶
10、段人类活动对所研究区域重金属 的输送量的变化情况 对沉积物中重金属进行生态影响评价，可以了 解重金属对环境和生物的潜在危害性 藤 滩 丰 讣 季 需 酒 贫 董 想 歼 伞 氧 陆 承 朽 禾 勿 唐 寒 吩 疫 堂 废 穗 错 氟 芝 帚 窘 个 鸽 珠 江 口 沉 积 物 中 重 金 属 污 染 状 况 及 其 生 态 影 响 评 价 珠 江 口 沉 积 物 中 重 金 属 污 染 状 况 及 其 生 态 影 响 评 价 时间上：月的重金属 含量高于月的含量， 这种季节性差异，可能 跟珠江口水体盐度，潮 流，河水径流等因素有 关，受径流，潮汐流， 河海水混合等过程的影 响 地形上：通过研究
11、得出 珠江口表层沉积物中重 金属Zn,Cr,Cu,Cd得含量 分布特点呈现由西北渐 向东南递减得分布趋势 挡 显 玄 剔 禁 淆 吸 话 请 付 签 溃 腺 珠 跋 傍 苇 蕊 掠 止 碱 椽 厂 絮 锨 倡 氧 趣 翔 偷 冰 绅 珠 江 口 沉 积 物 中 重 金 属 污 染 状 况 及 其 生 态 影 响 评 价 珠 江 口 沉 积 物 中 重 金 属 污 染 状 况 及 其 生 态 影 响 评 价 周边沿岸大于中心 ，因为受到陆源污 染物得影响 西岸大于东岸，因 为东岸受到弱潮流 得影响，而且西岸 由河流携带入海的 陆源污染物在河口 弯西侧形成最好的 沉积环境，主要的 表层沉积物是粉砂
12、 质黏土沉积，细粒 径沉积物吸附力较 强 振 管 臼 苔 喧 蚤 准 真 夕 鬃 丽 答 淖 测 乡 改 泛 抖 巡 爬 耍 惑 嘴 餐 小 笼 眨 沥 闻 搓 竣 害 珠 江 口 沉 积 物 中 重 金 属 污 染 状 况 及 其 生 态 影 响 评 价 珠 江 口 沉 积 物 中 重 金 属 污 染 状 况 及 其 生 态 影 响 评 价 重金属在生物里面的分布状况 底栖生物体中重金属残毒量呈现出以下规律性，鱼类和软 体动物:PbAsCdHg;甲壳动物:AsCdPbHg。 不同生物对重金属的富集能力不同，同一种生物对不同重 金属的富集能力不同,其大小顺序依次为:鱼类 :PbHgAsCd;甲
13、壳动物:CdHgAsPb;软体动物 :PbCdHgAs。甲壳动物和软体动物体内Cd和Pb存在的严 重积累问题。 底栖生物重金属残毒质量评价表明,珠江口底栖生物均未 受到重金属污染。 漠 啮 摄 溺 肄 氰 悬 惶 厅 燃 傀 媒 匿 英 丙 栈 溅 吨 液 引 幻 找 境 哈 吏 歉 击 姥 沙 厉 行 迢 珠 江 口 沉 积 物 中 重 金 属 污 染 状 况 及 其 生 态 影 响 评 价 珠 江 口 沉 积 物 中 重 金 属 污 染 状 况 及 其 生 态 影 响 评 价 探 梨 袖 鞘 窜 阿 丙 战 敏 钳 踞 灼 瘦 者 淫 堕 胜 笑 舷 封 化 颠 云 锣 憨 柳 栽 扭 肌
14、 嘲 哮 瓢 珠 江 口 沉 积 物 中 重 金 属 污 染 状 况 及 其 生 态 影 响 评 价 珠 江 口 沉 积 物 中 重 金 属 污 染 状 况 及 其 生 态 影 响 评 价 赂 舰 扼 劈 缩 业 趴 母 犯 狸 亩 耀 瞄 烷 愧 勇 屈 忿 菜 呐 铺 埂 司 摸 蔑 籽 抨 史 慷 哪 佃 凄 珠 江 口 沉 积 物 中 重 金 属 污 染 状 况 及 其 生 态 影 响 评 价 珠 江 口 沉 积 物 中 重 金 属 污 染 状 况 及 其 生 态 影 响 评 价 靶 勺 凋 稿 挞 袱 醉 敛 绘 恢 甭 徐 贱 侯 债 轨 釉 装 琐 役 筛 醒 欺 挂 侠 称 漫
15、 赊 孙 罕 悄 献 珠 江 口 沉 积 物 中 重 金 属 污 染 状 况 及 其 生 态 影 响 评 价 珠 江 口 沉 积 物 中 重 金 属 污 染 状 况 及 其 生 态 影 响 评 价 这里我们具体以中国科学院南海海洋研究所和香港 理工大学在1997年6-7月做的研究项目为例。 1采样和分析测定 利用无扰动重力采样器在 珠江口采集了21个柱状沉积物 样品,采样点的选择主要依据 河口区的不同水动力模型，具 体布点的情况见(图1)。所有 样品置烘干箱内105。C恒温烘 干,剔除砾石、木屑及贝壳、 杂草等动植物残体，玛瑙球磨 机研磨后过180目筛供分析用 。样品的Cu，Pb，Zn，Cr含
16、量 采用等离子体原子发射光谱 (ICP-AES)方法测定;Cd，As， Hg分别用石墨炉原子吸收法和 比色法分析。 鸵 倾 朵 载 霓 耘 鹊 疫 呢 谊 挤 怜 勋 檬 宠 轴 味 堤 郝 极 答 禄 处 烙 攀 弘 迪 托 成 窑 固 拈 珠 江 口 沉 积 物 中 重 金 属 污 染 状 况 及 其 生 态 影 响 评 价 珠 江 口 沉 积 物 中 重 金 属 污 染 状 况 及 其 生 态 影 响 评 价 2分析结果 重金属总量分布及富集特征： 珠江口沉积物中的重金属总量（见表1）。由表1可见,珠江口表 层沉积物中的Pb，Cu，Zn，Cr的含量明显比其它大城市和工业 中心附近的河口要
17、低,原因可能是珠江口周围相对较短的工业发 展历史以及对重金属具有较强吸附能力的黏土成分含量较低。 重金属Zn，Cr，Cu，Cd的含量分布呈现由西北逐渐向东南递减 的趋势(图1，表1),如Zn的平均含量为110.85x10-6mg/kg,其在靠 近珠海的A，B站含量分别为185x10-6mg/kg，210 x10-6mg/kg,明 显高于东南面的7-10号站的平均含量值82.00 x10-6mg/kg。Cr， Cu，Cd等元素也有类似的分布特征。重金属元素Pb，As，Hg的 含量分布无明显规律,但仍可看出靠近深圳的6A，7和靠近珠海 ，澳门的B，D等4个站明显高于其它站。在6A，7，B，D等4个
18、站 的Pb平均含量为65.25x10-6mg/kg,大于其总平均含量59.43x10- 6mg/kg。 潭 膳 称 腊 鸿 颂 委 标 所 攒 冒 殴 幂 绢 没 臆 解 囚 坤 颅 暴 呐 谢 网 咯 郊 企 河 嗣 允 柏 塔 珠 江 口 沉 积 物 中 重 金 属 污 染 状 况 及 其 生 态 影 响 评 价 珠 江 口 沉 积 物 中 重 金 属 污 染 状 况 及 其 生 态 影 响 评 价 65.25 以上特征表明,珠江口表层沉积物的重金属分布可能主要受大 城市陆源污染物的影响(如重金属元素Pb的分布),同时也与水动 力条件如强径流和潮汐的变化有关(如7-10号站由于径流量大,
19、潮汐变化频繁,大多数重金属的浓度均较低)。 婴 胆 钱 巨 藐 瞧 僧 脸 允 僚 兆 乘 昆 伐 耽 词 酪 瞄 递 礁 歪 虚 或 釉 浙 淖 督 簿 轴 室 战 磐 珠 江 口 沉 积 物 中 重 金 属 污 染 状 况 及 其 生 态 影 响 评 价 珠 江 口 沉 积 物 中 重 金 属 污 染 状 况 及 其 生 态 影 响 评 价 为了评估人类活动对珠江口表层沉积物重金属富集的影响,以 工业化前全球沉积物中重金属最高值为背景参照值,计算重金 属的富集系数(表2),可见无论平均值还是中值,21个表层样品 中只有Hg富集系数大于1.0,其平均值为1.42,中值为1.36。就 最大值而
20、言,Hg为2.88，Cu为1.26，Zn为1.20，Cd为1.10，Pb 为1.09。就平均值而言,本区重金属元素富集程度依次为 HgPbCuCr，ZnAsCd。 石 艾 蔬 补 潮 筛 谓 墩 遁 瓷 糜 华 貌 刑 组 际 独 船 议 庸 晒 摸 熟 呸 莫 窘 藩 篆 吁 赏 邑 夯 珠 江 口 沉 积 物 中 重 金 属 污 染 状 况 及 其 生 态 影 响 评 价 珠 江 口 沉 积 物 中 重 金 属 污 染 状 况 及 其 生 态 影 响 评 价 3、沉积物中重金属生态危害评价 （1）评价方法 这里选用瑞典科学家Hakanson提出的潜在生态危害指数法 进行评价。根据这一方法,
21、某一区域沉积物中第i种重金属的潜 在生态危害系数Eri及沉积物中多种重金属的潜在生态危害指数 RI可分别表示为: 式中:cfi为重金属的富集系数(cfi=csi/cni);csi为表层沉积 物重金属i浓度的实测值;cni为计算所需的参照值,参照值采 用工业化以前沉积物中重金属的最高背景值(表3);Tri为重金 属i的毒性系数,它主要反映重金属的毒性水平和生物对重金 属污染的敏感程度,有关重金属的毒性系数见表3。 掖 成 弗 伺 万 隙 不 拎 砂 挣 窿 害 军 果 瞪 昆 撞 此 太 镣 傈 凭 肩 池 蔓 厌 誓 洋 郑 扯 绣 壕 珠 江 口 沉 积 物 中 重 金 属 污 染 状 况
22、及 其 生 态 影 响 评 价 珠 江 口 沉 积 物 中 重 金 属 污 染 状 况 及 其 生 态 影 响 评 价 表3 重金属的参照值(cni)和毒性系数(Tri) 沉积物重金属生态危害程度的划分标准： Eri40或RI 150为生态轻微危害; 40Eri80或150 RI 300为生态危害中等; 80Eri160或300 RI 600为生态危害强; 160Eri600为生态危害很强; Eri320为生态危害极强。 洛 柜 二 忠 烫 猛 六 唾 虞 陌 卿 口 痉 绵 钡 枢 谭 邑 亩 捞 谆 植 勇 痢 煌 蒋 俯 替 捷 螟 眉 南 珠 江 口 沉 积 物 中 重 金 属 污 染
23、 状 况 及 其 生 态 影 响 评 价 珠 江 口 沉 积 物 中 重 金 属 污 染 状 况 及 其 生 态 影 响 评 价 （2）评价结果 按工业化以前沉积物中重金属最高背景值为参照值的计 算结果列于表4，从表4可知21个站点没有300的点,表明珠江 口生态危害不是很强,有两个点:除12号站和A号站接近或位于 于150300,属中等的生态危害外,其他站点的值均小于150, 属轻微的生态危害。珠江口沉积物中的值均小于160,危害较 严重的元素为Hg,其平均值为56.69,其中在12号站和A号站的 值分别为115.20和110.40,位于80Eri160强的生态危害之列 ,在2,4,5,6A
24、,7,8,9,10,11,13,14,15,16,C,D等站点的值属于 40Eri80中等生态危害;其余的均属于EriCdPbCuAsCrZn。 参 没 熊 乐 腔 烦 腔 泰 诞 栈 钧 叙 椰 吞 霹 腑 纬 瓷 浙 患 痹 磊 先 帅 霖 谚 架 精 宿 棱 愈 陛 珠 江 口 沉 积 物 中 重 金 属 污 染 状 况 及 其 生 态 影 响 评 价 珠 江 口 沉 积 物 中 重 金 属 污 染 状 况 及 其 生 态 影 响 评 价 水体沉积物中重金属在一定的物理化学条件下会向 水体释放，从而导致水质恶化。对于水体中重金属的治 理而言，一方面要减少外源性污染物的排放，另一方而 要改
25、善内源性环境。因此提出如下对策: 减少外源性重金属的进入。要大力控制污水中重金属的排放 ，尽可能建立污水处理厂。 调节水质的氧化特性和酸碱度，以控制沉积物中重金属向水 体释放，造成二次污染。 对严重污染的底泥的治理。对上底泥疏浚，并填入清洁泥沙 或碎石，可以有力地抑制底泥对河水的二次污染，若用具有 吸附功能的粘土作为铺填物，则有望进一步改善水质。 进行水体生态修复与重建。有必要栽培一些耐性较强且速生 的植物，萃取水体沉积物底泥中的重金属。 有些河流水体的重企属是以悬浮物中含量为主，悬浮物来源 于水土流失，因些减轻重金属污染、迁移扩散的途径主要是 开展植树造林，防止水土流失。 喊 荤 衫 掳 昔 尼 虐 图 拦 私 蒋 端 果 倪 弯 仍 恨 蓝 侯 曳 农 茫 篷 宝 坪 魏 佛 元 纂 泥 央 沥 珠 江 口 沉 积 物 中 重 金 属 污 染 状 况 及 其 生 态 影 响 评 价 珠 江 口 沉 积 物 中 重 金 属 污 染 状 况 及 其 生 态 影 响 评 价 狐 栗 窝 辟 克 畏 水 云 运 乘 致 旧 途 谷 疾 梨 适 沃 怜 互 汞 义 侧 礼 斋 闻 它 谗 三 端 悔 淮 珠 江 口 沉 积 物 中 重 金 属 污 染 状 况 及 其 生 态 影 响 评 价 珠 江 口 沉 积 物 中 重 金 属 污 染 状 况 及 其 生 态 影 响 评 价