渤海西部表层沉积物中重金属的环境地球化学特征

现代地质 ›› 2017, Vol. 31 ›› Issue (02): 367-373.

渤海西部表层沉积物中重金属的环境地球化学特征

蓝先洪¹^,²(), 顾兆峰¹^,², 密蓓蓓¹^,², 秦亚超¹^,², 黄龙¹^,², 徐扬¹^,²

1.国土资源部海洋油气资源与环境地质重点实验室,青岛海洋地质研究所,山东青岛 266071
2.青岛海洋国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室,山东青岛 266071

收稿日期:2016-09-08 修回日期:2016-12-20 出版日期:2017-04-10 发布日期:2017-04-25
作者简介:蓝先洪,男,研究员,1958年出生,地球化学专业,主要从事海洋地质与沉积地球化学研究。Email: lanxh@qingdaonews.com。
基金资助:
国家自然科学基金项目(41330964);国家自然科学基金项目(41406077);国土资源部海洋区域地质调查项目(1212011220113);国土资源部海洋区域地质调查项目(GZH201400205);国土资源部海洋区域地质调查项目(GZH201400201);国土资源部海洋区域地质调查项目(GZH201500201);国土资源部海洋区域地质调查项目(DD20160137)

Environmental Geochemical Characteristics of Heavy Metals in Surface Sediments from the Western Bohai Sea

LAN Xianhong¹^,²(), GU Zhaofeng¹^,², MI Beibei¹^,², QIN Yachao¹^,², HUNAG Long¹^,², XU Yang¹^,²

1. Key Laboratory of Marine Hydrocarbon Resource and Environmental Geology, Ministry of Land and Resources, Qingdao Institute of Marine Geology, Qingdao, Shandong 266071, China
2. Laboratory for Marine Mineral Resources, Qingdao National Laboratory for Marine Science and Technology, Qingdao, Shandong 266071, China

Received:2016-09-08 Revised:2016-12-20 Online:2017-04-10 Published:2017-04-25

摘要/Abstract

摘要：

为探讨渤海西部在多重环境因素变化下沉积物中重金属的环境地球化学行为,分析了渤海西部44个站位表层沉积物样品中8种重金属元素含量,研究了重金属元素的分布特征、环境影响因素及其生态风险。结果表明,渤海西部表层沉积物中As、Cu、Cd、Cr、Hg、Ni、Pb、Zn的平均含量分别为11.7 mg/kg、25.5 mg/kg、0.14 mg/kg、68.9 mg/kg、0.037 mg/kg、30.3 mg/kg、22.3 mg/kg、75.7 mg/kg;Cu、Cr、Ni、Zn含量与有机碳含量、小于63 μm细粒沉积物呈显著正相关,其在表层沉积物中的分布明显受到有机质含量和沉积物粒径的控制,而As、Hg分布没有明显受到有机质含量的影响。富集系数显示,Cr、Ni、Pb和Zn为无富集,Cu、As为轻度富集,Cd和Hg为中度富集。与多种背景值和一致性沉积物质量基准相比较,渤海西部表层沉积物Pb、Cd的含量超出背景值,而Cu、Zn、Ni、Cr、As、Hg含量也存在一定的异常,但其含量水平引发有害生物效应的可能性不大,尽管重金属元素含量偏高,但生态风险较小。

关键词: 表层沉积物, 重金属, 背景值, 沉积物质量基准, 渤海西部

Abstract:

The contents of As,Cu,Cd,Cr,Hg,Ni,Pb and Zn in surface sediments from 44 sampling sites in the western Bohai Sea were measured to investigate environmental geochemical characteristics of heavy metals related to multiple factors. The average concentrations of heavy metals of As,Cu,Cd,Cr,Hg,Ni,Pb and Zn were 11.7 mg/kg,25.5 mg/kg,0.14 mg/kg,68.9 mg/kg,0.037 mg/kg,30.3 mg/kg,22.3 mg/kg and 75.7 mg/kg, respectively. The contents of heavy metals of Cu,Cr,Ni and Zn showed significantly positive correlation with the organic carbon content and the amount of fine-grained sediments (<63 μm), and their distributions in surface sediments were controlled obviously by the content of organic matter and the grain size of sediments while the distributions of As and Hg was not significantly affected by organic matter content. Enrichment factors (EF) were calculated to weigh whether the observed concentrations were higher than background levels. Three groups of elements were sorted: (1) Cr,Ni,Pb and Zn were at background concentrations; (2) Cu and As were slightly enriched; and (3) Cd and Hg were moderately enriched. Compared with variety of background values and the internationally used consensus-based sediment quality guidelines (CBSQGs) for salt water ecosystem,heavy metals in surface sediments from the western Bohai Sea implied a low probability of toxic effect,despite a sharp contamination trend pertaining to Cd and Pb.

Key words: surface sediment, heavy metal, background value, sediment quality guidelines (SQGs), western Bohai Sea

中图分类号:

P736.4
X142

蓝先洪, 顾兆峰, 密蓓蓓, 秦亚超, 黄龙, 徐扬. 渤海西部表层沉积物中重金属的环境地球化学特征[J]. 现代地质, 2017, 31(02): 367-373.

LAN Xianhong, GU Zhaofeng, MI Beibei, QIN Yachao, HUNAG Long, XU Yang. Environmental Geochemical Characteristics of Heavy Metals in Surface Sediments from the Western Bohai Sea[J]. Geoscience, 2017, 31(02): 367-373.

图/表 8

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项目	Cu	Pb	Zn	Cr	Ni	Cd	As	Hg
最小值	11.9	12.7	33.1	33.2	12.1	0.07	7.19	0.012
最大值	36.4	30.8	106	91.2	40.1	0.40	16.0	0.088
平均值	25.5	22.3	75.7	68.9	30.3	0.14	11.7	0.037
标准偏差	7.29	4.99	19.7	13.5	7.73	0.06	2.35	0.02
变异系数	0.29	0.22	0.26	0.20	0.26	0.42	0.20	0.42

项目	Cu	Pb	Zn	Cr	Ni	Cd	As	Hg
最小值	11.9	12.7	33.1	33.2	12.1	0.07	7.19	0.012
最大值	36.4	30.8	106	91.2	40.1	0.40	16.0	0.088
平均值	25.5	22.3	75.7	68.9	30.3	0.14	11.7	0.037
标准偏差	7.29	4.99	19.7	13.5	7.73	0.06	2.35	0.02
变异系数	0.29	0.22	0.26	0.20	0.26	0.42	0.20	0.42

	Cu	Pb	Zn	Cr	Ni	Cd	As	Hg	C_org	砂	粉砂	黏土
Cu	1.00
Pb	0.94^**	1.00
Zn	0.97^**	0.90^**	1.00
Cr	0.85^**	0.76^**	0.90^**	1.00
Ni	0.91^**	0.79^**	0.95^**	0.95^**	1.00
Cd	0.65^**	0.63^**	0.67^**	0.48^**	0.57^**	1.00
As	0.42^**	0.34^*	0.40^**	0.56^**	0.57^**	0.18	1.00
Hg	0.50^**	0.60^**	0.49^**	0.45^**	0.51^**	0.41^**	0.46^**	1.00
C_org	0.86^**	0.75^**	0.91^**	0.76^**	0.83^**	0.61^**	0.13	0.32^*	1.00
砂	-0.78^**	-0.71^**	-0.83^**	-0.89^**	-0.90^**	-0.48^**	-0.62^**	-0.56^**	-0.64^**	1.00
粉砂	0.62^**	0.57^**	0.69^**	0.80^**	0.77^**	0.38^*	0.61^**	0.53^**	0.46^**	-0.95^**	1.00
黏土	0.87^**	0.78^**	0.88^**	0.83^**	0.90^**	0.53^**	0.49^**	0.49^**	0.79^**	-0.83^**	0.61^**	1.00

	Cu	Pb	Zn	Cr	Ni	Cd	As	Hg	C_org	砂	粉砂	黏土
Cu	1.00
Pb	0.94^**	1.00
Zn	0.97^**	0.90^**	1.00
Cr	0.85^**	0.76^**	0.90^**	1.00
Ni	0.91^**	0.79^**	0.95^**	0.95^**	1.00
Cd	0.65^**	0.63^**	0.67^**	0.48^**	0.57^**	1.00
As	0.42^**	0.34^*	0.40^**	0.56^**	0.57^**	0.18	1.00
Hg	0.50^**	0.60^**	0.49^**	0.45^**	0.51^**	0.41^**	0.46^**	1.00
C_org	0.86^**	0.75^**	0.91^**	0.76^**	0.83^**	0.61^**	0.13	0.32^*	1.00
砂	-0.78^**	-0.71^**	-0.83^**	-0.89^**	-0.90^**	-0.48^**	-0.62^**	-0.56^**	-0.64^**	1.00
粉砂	0.62^**	0.57^**	0.69^**	0.80^**	0.77^**	0.38^*	0.61^**	0.53^**	0.46^**	-0.95^**	1.00
黏土	0.87^**	0.78^**	0.88^**	0.83^**	0.90^**	0.53^**	0.49^**	0.49^**	0.79^**	-0.83^**	0.61^**	1.00

海域	Cu	Pb	Zn	Cr	Ni	Cd	As	Hg
渤海西部	25.5	22.3	0075.7	68.9	30.3	00.14	11.70	0.037
滦河口^[17]	10.7	35.7	49.6	41.2	19.3	0.06
标准偏差^[17]	4.22	4.75	20.50	9.25	4.00	0.02
海河口^[17]	36.5	48.3	189.0	76.0	48.7	0.15
标准偏差^[17]	10.6	3.6	22.7	16.6	10.6	0.07
黄河口^[15]	18.6	13.3	32.0	20.0		0.13	9.0	0.045
标准偏差^[15]	6.5	4.2	7.1	7.3		0.03	1.70	0.021
辽东湾^[18]	27.4	25.4	90.4			0.36	11.6	0.04
标准偏差^[18]	3.44	7.21	30.9			0.17	2.74	0.01
锦州湾^[8]	416.9	753.2	6 419	60.6		248.1		396.5
莱州湾^[14]	13.3	20.2	59.4	57.1	19.4	0.10	13.1
标准偏差^[14]	5.8	5.1	15.4	11.5	6.6	0.01	2.3
长江口^[19]	17.3	16.2	55.5	31.7		0.11		0.019
标准偏差^[19]	8.3	4.9	15.7	8.0		0.06		0.013
珠江口^[20]	38.6	44.0	100.7	81.1		0.20	22.9	0.17
标准偏差^[20]	13.2	11.4	32.5	14.5		0.1	7.5	0.10
黄海^[21]	18.8	17.6	56.1	32.5		0.13		0.019
标准偏差^[21]	8.83	6.93	23.6	10.5		0.07		0.013
东海^[22]	13.0	22.2	68.7	146.2		0.06		0.12
标准偏差^[22]	5.56	7.72	18.3	22.8		0.10		0.07
南海^[23]	34.0	24.1	108.0	57.9		0.25	6.58	0.06
标准偏差^[23]	24.7	8.0	45.0	19.4		0.08	3.41	0.04