黄海胶州湾多介质重金属空间分布及风险评价

发布时间：2019-03-16 12:18

【摘要】：胶州湾是我国北方典型的半封闭海湾与深水良港,作为山东半岛蓝色经济区的龙头城市,依托胶州湾丰富的海洋资源和航运条件,近年来青岛市取得了长足发展。然而,随着海湾开发活动的增加和经济的高速发展,对胶州湾的污染不断加剧,导致海域生态环境日益恶化。其中重金属又以其污染的扩散性、难降解性、毒性随食物链逐级放大以及难治理性等特征,其污染特点及生态风险引起人们的广泛关注。自08年青岛市开始实施“环湾保护,拥湾发展”的战略,加大了胶州湾污染的治理力度,胶州湾的环境取得了一定改善,但海湾环境具有整体性、动态性的特点,仍需要进行长期的监测与评估。基于以上背景,本文以胶州湾水体、沉积物以及三类生物体(鱼类、甲壳类、贝类)研究对象,并选取胶州湾8月丰水期为研究时段,此时大量径流入海、微生物体活跃,湾体环境受人类影响最为显著。在胶州湾湾内不同区域采集不同深度(0-30 m)的代表性海水样本与表层沉积物(0-10 cm)样品以及三类海洋动物(鱼类、甲壳类、贝类)样品,利用ICP-MS和原子荧光分析仪对样品中的As、Cd、Cr、Hg、Zn、Pb、Cu、Ni含量进行了测定,基于水质质量指数法和Hakanson潜在生态危害指数(RI)评价了水体的污染程度和沉积物的潜在生态风险,基于重金属污染指数(MPI)测算了不同类海洋动物对重金属的富集性,并利用居民每周膳食重金属摄入量(AWI)与每周最大摄入量(PTWI)进行对比,评价其食用安全性。以期为胶州湾海洋资源的开发、水产品质量的提高提供理论与数据支持。研究结果表明:(1)除个别点位未受到Cd和Ni污染之外,胶州湾海水受到了其他重金属的污染,其中Cu和Pb污染最重的重金属。其浓度超过国家一级海水水质标准标准428.05和88.76倍。Cu的超标区域主要分布于海泊河、李村河沿岸,靠近青岛市工业区。Pb的超标区域主要分布于李村河、龙泉河入海口附近。Hg高值区(0.27-2.52μg/L)沿胶州湾大桥分布。除Hg、Pb、Cd之外,其他重金属呈现出表层(0-10m)和底层(11-20m)含量大于中层(21-30m)的特点。水质质量指数法测算结果表明,海水中重金属的相对污染指数(Ai)从高到低依次是:CuPbHgNiCdCrZnAs,再次证明Cu、Pb、Hg和Ni污染较明显;且综合污染指数P测算结果为72.09,远远大于强污染限定值5,说明胶州湾海水的污染状况较为严重。(2)除Cr之外,沉积物中其他重金属含量均高于国家一级海洋沉积物质量标准1倍以上,其中As高达4倍。除Cd、Hg外,Cr等元素的高值区集中于湾东河流入海口,大部分元素呈现出沿污染源分布的特点。沉积物Hg达到严重污染程度(Pi=595),其余重金属为轻度污染(Pi40)。胶州湾表层沉积物重金属的RI从大到小依次为:HgAsNiCdPbCrCuZn,其中Hg对RI的远高于其他重金属(p0.05),应当引起高度重视。(3)胶州湾三类生物(鱼类、甲壳类、贝类)所含重金属含量差异较大,但都呈现出Cu、Zn含量大于其他重金属的特征。鱼类重金属含量由多到少依次为:ZnAsCuNiHgCdPbCr,甲壳类:ZnCuAsNiHgCdCrPb,贝类:ZnAsCuCdNiPbHgCr。大部分海洋重金属在三类生物体内的含量规律性明显:在甲壳类与贝类中的含量含量远大于鱼类。(4)按照每种海洋重金属在不同种类生物体内的含量进行排序,呈现出Cr、Ni、Zn、Cd、Cu、As在甲壳类与贝类中的含量含量远大于鱼类,Pb、Hg最高值分别集中在贝类与甲壳类,其次是鱼类。(5)胶州湾不同种类生物体内重金属的浓缩系数测算结果表明,不同种类的重金属在海洋生物体内的富集系数差异性大,以Cu、Zn两类重金属的浓缩系数最高。而Cr、Pb与Hg在海洋生物体内的浓缩系数极少。从生物种类角度看,三类生物均对Cu、Zn有较高的浓缩系数,底栖生物尤其是贝类对的浓缩量最大,鱼类浓缩系数最小,但方氏云溭的富集系数高。Cr在海水中含量较高,在方氏云溭体内浓缩系数较低的原因尚未明确,需进一步探讨。对不同生物的MPI值测算结果表明,对不同生物的MPI值测算结果由大到小为:贝类甲壳类鱼类。(6)单因子指数法评价胶州湾生物体内重金属的污染水平,结果表明,除Cr之外,大部分重金属都处于重度污染范围。Zn、As、Cd三种元素远超过重度污染水平,贝类中Zn污染最为严重。Pb、Hg在贝类与甲壳类中污染水平也较高。Ni在在贝类中处于重污染水平。Cu在在甲壳类中污染严重。胶州湾每种生物体食用安全性PTWI经测算得出,表明目前人体一周摄入胶州湾三类海产品的大部分重金属含量趋于安全值范围之内。但甲壳类、贝类中的As、Cd、Hg值接近或超过PTWI的限定值,其中贝类超出最多,应当引起足够注意。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X55;X820.4

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本文编号：2441341