中国黄、渤海海水中溶解镉的形态研究
发布时间：2021-10-02 03:22
黄、渤海是我国重要的海洋经济渔业开发区域,海水中痕量金属的含量及其存在形态会对海洋环境、海洋渔业产生重要影响。随着近年我国痕量金属采集与分析测试技术的发展,数据的准确性有了新的提升。2016-06—07采集黄、渤海40个站位的海水样品,测定其溶解态金属Cd的总浓度,并应用电化学方法（阳极溶出伏安法）分析Cd存在形态。结果表明,渤海海水中的总溶解态Cd浓度是南黄海海水中的2～3倍,这可能与渤海海水停留时间较长,水深较浅,周边较多河流输入有关。20%～92%以上的溶解态Cd是以有机络合物形态存在,以自由离子态存在的Cd浓度不超过100 pmol/L,低于Cd对浮游生物的毒性阈值。渤海比黄海的金属配体浓度高出2倍以上,高值出现在黄河口周围海域,表明黄河水携带较多有机配体输入。推测我国近海有机配体来源可能包括陆源输入、沉积物再悬浮的解析过程以及藻类分泌。研究还表明,黄、渤海海水中溶解态Cd的有机配体络合常数较其他海域的稍高,这与我国近海废、污水排放的有机络合配体类型有关。
【文章来源】：海洋科学进展. 2020,38(02)北大核心CSCD
【文章页数】：13 页
【部分图文】：
样品Cd形态滴定和拟合曲线
黄、渤海的表、底层海水盐度与Chl a分布(图3)显示,盐度变化范围为26.4～33.5。渤海与开阔大洋相比表、底层海水盐度均偏低。由于渤海水深较浅,因此盐度垂向分布较均一,无明显分层现象。在黄河口附近存在一个低盐区,应是夏季黄河的淡水输入,且水体在莱州湾内顺时针流动造成。黄海海水盐度变化较大,部分海域海水分层现象较为明显。南黄海中部存在黄海冷水团,其盐度在夏季表现出强的层化分布[47],受黄海冷水团水体高盐性质的影响,此区域存在一个底部盐度高值区。位于南黄海西部的江苏地区沿岸海域的盐度分布特征呈现为东高西低,且低值区有向东北方向和东南方向扩展的趋势[48-49],这可能与苏北地区丰富的河流水系、江苏沿岸入海径流的输入以及苏北沿岸水的输送有关,同时由于水深较浅,水体几乎不出现分层现象[29,50]。江苏沿岸以南、长江口及邻近海域层化现象严重,表层存在一个低盐区,并向东北方向扩展。由于采样期间长江中下游等地连续遭受的暴雨洪涝灾害导致长江流量增加[51],该区海水盐度较往年更低[52-54]。黄河口附近海域表、底层海水均出现叶绿素(Chl α)质量浓度高值,这与渤海盐度低值区相对应。南黄海南部表层海水存在一个Chl α高值区。这些Chl α高值区的出现可能与富营养化的河流输入以及在海水中的运移等有关[55]。2.1 总溶解态Cd的空间分布特征
2016-06—07渤海表、底层海水总溶解态Cd浓度(图4)分别为(644±226) pmol/L、(545±64) pmol/L(n=8);北黄海表、底层海水总溶解态Cd浓度分别为(470±93) pmol/L、(385±83) pmol/L(n=7);南黄海表、底层海水总溶解态Cd浓度分别为(274±129) pmol/L、(283±95) pmol/L(n=25)。海水中的总溶解态Cd浓度从高到低依次为渤海>北黄海>南黄海。渤海海水中总溶解态Cd的浓度是南黄海的2～3倍,原因可能是渤海水体交换能力较差,海水在渤海的停留时间通常是半年以上[56-57],且渤海沿岸有超过40条大小河流输入,包括海河、滦河、辽河等携带较多工业和生活废、污水的河流。研究显示长江、黄河和海河对黄、渤海溶解态Cd贡献的通量约为4.0×106 kg/a[58],所以河流输入是黄、渤海海水中Cd的重要来源。除河流向海洋中输送痕量金属外,大气沉降也是海水中痕量金属的一个重要的源。在黄、渤海针对Cd通过大气沉降入海通量的研究不多,Lammel等曾根据研究计算得到其沉降通量(1.74～1.86)×105 kg/a[59],而颗粒态Cd沉降入海后会通过解吸过程转化为溶解态Cd,溶解度为60%～80%[60-61]。以往黄河河水中报道的总溶解态Cd浓度为9～230 pmol/L[58,61],渤海海水Cd的浓度为720～1 370 pmol/L[54,62],后者较高的现象与其他河口的观测结果类似,其原因应是河水中的Cd离子与海水中的氯离子产生较强络合导致其溶解态浓度增加,这与其他学者的研究结果[58,63]一致。黄海海水溶解态Cd的分布特征整体呈现为北高南低、近岸高远岸低,显示河流输入的影响更为显著。其中山东半岛周边海域海水中总溶解态Cd浓度相对较高,其原因可能为1)含有较高Cd浓度的海水随着鲁北沿岸流由渤海绕过山东半岛,向南流动造成;2) 此区域没有明显低盐水体输入,但在夏季山东半岛东部成山角附近存在的上升流[64]作用下,沉积物发生再悬浮(悬浮体浓度>5 mg/L)[65-66],Cd可通过解析或再矿化过程从颗粒态转化成溶解态[58,67-68],使得海水中溶解态Cd浓度升高。南黄海中部出现总溶解态Cd最低值,与黄海冷水团位置基本吻合,该片海域底层海水温度较低、盐度较高,冷水团内部的颗粒表面吸附和沉降可能引起溶解态Cd浓度降低。南黄海南部海域、Chl α高值区的Cd浓度较低(<150 pmol/L),该海域表层海水中Chl α的值达到最大(19 μg/L)。Cd是一种微量营养元素,也有研究显示藻类生长对Cd的吸收利用,因此Cd浓度低应是受生物摄取的影响[5]。此外,长江河水中溶解态Cd浓度低于30 pmol/L[69],远低于长江口邻近海域海水溶解态Cd浓度,表明长江并不是溶解态Cd的源。
【参考文献】：
期刊论文
[1]黄、渤海几种溶解态痕量金属（Cu、Ni、Co、Zn）分布特征及其影响因素[J]. 甄晓桐,李力,王小静,任艺君. 海洋与湖沼. 2019(05)
[2]2016年夏季黄、渤海颗粒有机碳的分布特征及影响因素[J]. 王雪景,金春洁,王丽莎,张传松. 海洋学报. 2018(10)
[3]2016年长江洪水遭遇分析[J]. 李妍清,刘冬英,熊莹. 水资源研究. 2017(06)
[4]2013年夏季渤海环境因子与叶绿素a的空间分布特征及相关性分析[J]. 张莹,王玉珏,王跃启,刘东艳. 海洋通报. 2016(05)
[5]夏季黄河入海径流对黄河口及附近海域环流影响的数值研究[J]. 寿玮玮,宗海波,丁平兴. 海洋学报. 2016(07)
[6]苏北沿岸水的去向与淡水来源估算[J]. 张志欣,郭景松,乔方利,刘又毓,郭炳火. 海洋与湖沼. 2016(03)
[7]长江口及邻近海域溶解态锰的分布及影响因素[J]. 杨亭亭,任景玲,王召伟,张许州,张瑞峰. 海洋科学进展. 2016(02)
[8]南黄海及长江口邻近海域夏季溶解有机碳的分布特征及其影响因素[J]. 袁华茂,宋金明,李学刚,李宁,段丽琴,曲宝晓,卢汐,陈鑫. 广西科学院学报. 2015(03)
[9]渤海湾水交换的数值研究[J]. 李希彬,张秋丰,牛福新,叶风娟,李杰,李轶斐,王鲁宁,崔健. 海洋学研究. 2013(03)
[10]南黄海冷水团海域溶解氧和叶绿素最大现象值及营养盐累积的季节演变[J]. 韦钦胜,傅明珠,李艳,王保栋,于志刚. 海洋学报(中文版). 2013(04)
博士论文
[1]渤海重金属污染状况及对典型浮游植物生长影响初步分析[D]. 战玉杰.中国海洋大学 2005
硕士论文
[1]东海近岸海域溶解态碳和氮的分布变化特征[D]. 张述伟.中国海洋大学 2012
本文编号：3417910
【文章来源】：海洋科学进展. 2020,38(02)北大核心CSCD
【文章页数】：13 页
【部分图文】：
样品Cd形态滴定和拟合曲线
黄、渤海的表、底层海水盐度与Chl a分布(图3)显示,盐度变化范围为26.4～33.5。渤海与开阔大洋相比表、底层海水盐度均偏低。由于渤海水深较浅,因此盐度垂向分布较均一,无明显分层现象。在黄河口附近存在一个低盐区,应是夏季黄河的淡水输入,且水体在莱州湾内顺时针流动造成。黄海海水盐度变化较大,部分海域海水分层现象较为明显。南黄海中部存在黄海冷水团,其盐度在夏季表现出强的层化分布[47],受黄海冷水团水体高盐性质的影响,此区域存在一个底部盐度高值区。位于南黄海西部的江苏地区沿岸海域的盐度分布特征呈现为东高西低,且低值区有向东北方向和东南方向扩展的趋势[48-49],这可能与苏北地区丰富的河流水系、江苏沿岸入海径流的输入以及苏北沿岸水的输送有关,同时由于水深较浅,水体几乎不出现分层现象[29,50]。江苏沿岸以南、长江口及邻近海域层化现象严重,表层存在一个低盐区,并向东北方向扩展。由于采样期间长江中下游等地连续遭受的暴雨洪涝灾害导致长江流量增加[51],该区海水盐度较往年更低[52-54]。黄河口附近海域表、底层海水均出现叶绿素(Chl α)质量浓度高值,这与渤海盐度低值区相对应。南黄海南部表层海水存在一个Chl α高值区。这些Chl α高值区的出现可能与富营养化的河流输入以及在海水中的运移等有关[55]。2.1 总溶解态Cd的空间分布特征
2016-06—07渤海表、底层海水总溶解态Cd浓度(图4)分别为(644±226) pmol/L、(545±64) pmol/L(n=8);北黄海表、底层海水总溶解态Cd浓度分别为(470±93) pmol/L、(385±83) pmol/L(n=7);南黄海表、底层海水总溶解态Cd浓度分别为(274±129) pmol/L、(283±95) pmol/L(n=25)。海水中的总溶解态Cd浓度从高到低依次为渤海>北黄海>南黄海。渤海海水中总溶解态Cd的浓度是南黄海的2～3倍,原因可能是渤海水体交换能力较差,海水在渤海的停留时间通常是半年以上[56-57],且渤海沿岸有超过40条大小河流输入,包括海河、滦河、辽河等携带较多工业和生活废、污水的河流。研究显示长江、黄河和海河对黄、渤海溶解态Cd贡献的通量约为4.0×106 kg/a[58],所以河流输入是黄、渤海海水中Cd的重要来源。除河流向海洋中输送痕量金属外,大气沉降也是海水中痕量金属的一个重要的源。在黄、渤海针对Cd通过大气沉降入海通量的研究不多,Lammel等曾根据研究计算得到其沉降通量(1.74～1.86)×105 kg/a[59],而颗粒态Cd沉降入海后会通过解吸过程转化为溶解态Cd,溶解度为60%～80%[60-61]。以往黄河河水中报道的总溶解态Cd浓度为9～230 pmol/L[58,61],渤海海水Cd的浓度为720～1 370 pmol/L[54,62],后者较高的现象与其他河口的观测结果类似,其原因应是河水中的Cd离子与海水中的氯离子产生较强络合导致其溶解态浓度增加,这与其他学者的研究结果[58,63]一致。黄海海水溶解态Cd的分布特征整体呈现为北高南低、近岸高远岸低,显示河流输入的影响更为显著。其中山东半岛周边海域海水中总溶解态Cd浓度相对较高,其原因可能为1)含有较高Cd浓度的海水随着鲁北沿岸流由渤海绕过山东半岛,向南流动造成;2) 此区域没有明显低盐水体输入,但在夏季山东半岛东部成山角附近存在的上升流[64]作用下,沉积物发生再悬浮(悬浮体浓度>5 mg/L)[65-66],Cd可通过解析或再矿化过程从颗粒态转化成溶解态[58,67-68],使得海水中溶解态Cd浓度升高。南黄海中部出现总溶解态Cd最低值,与黄海冷水团位置基本吻合,该片海域底层海水温度较低、盐度较高,冷水团内部的颗粒表面吸附和沉降可能引起溶解态Cd浓度降低。南黄海南部海域、Chl α高值区的Cd浓度较低(<150 pmol/L),该海域表层海水中Chl α的值达到最大(19 μg/L)。Cd是一种微量营养元素,也有研究显示藻类生长对Cd的吸收利用,因此Cd浓度低应是受生物摄取的影响[5]。此外,长江河水中溶解态Cd浓度低于30 pmol/L[69],远低于长江口邻近海域海水溶解态Cd浓度,表明长江并不是溶解态Cd的源。
【参考文献】：
期刊论文
[1]黄、渤海几种溶解态痕量金属（Cu、Ni、Co、Zn）分布特征及其影响因素[J]. 甄晓桐,李力,王小静,任艺君. 海洋与湖沼. 2019(05)
[2]2016年夏季黄、渤海颗粒有机碳的分布特征及影响因素[J]. 王雪景,金春洁,王丽莎,张传松. 海洋学报. 2018(10)
[3]2016年长江洪水遭遇分析[J]. 李妍清,刘冬英,熊莹. 水资源研究. 2017(06)
[4]2013年夏季渤海环境因子与叶绿素a的空间分布特征及相关性分析[J]. 张莹,王玉珏,王跃启,刘东艳. 海洋通报. 2016(05)
[5]夏季黄河入海径流对黄河口及附近海域环流影响的数值研究[J]. 寿玮玮,宗海波,丁平兴. 海洋学报. 2016(07)
[6]苏北沿岸水的去向与淡水来源估算[J]. 张志欣,郭景松,乔方利,刘又毓,郭炳火. 海洋与湖沼. 2016(03)
[7]长江口及邻近海域溶解态锰的分布及影响因素[J]. 杨亭亭,任景玲,王召伟,张许州,张瑞峰. 海洋科学进展. 2016(02)
[8]南黄海及长江口邻近海域夏季溶解有机碳的分布特征及其影响因素[J]. 袁华茂,宋金明,李学刚,李宁,段丽琴,曲宝晓,卢汐,陈鑫. 广西科学院学报. 2015(03)
[9]渤海湾水交换的数值研究[J]. 李希彬,张秋丰,牛福新,叶风娟,李杰,李轶斐,王鲁宁,崔健. 海洋学研究. 2013(03)
[10]南黄海冷水团海域溶解氧和叶绿素最大现象值及营养盐累积的季节演变[J]. 韦钦胜,傅明珠,李艳,王保栋,于志刚. 海洋学报(中文版). 2013(04)
博士论文
[1]渤海重金属污染状况及对典型浮游植物生长影响初步分析[D]. 战玉杰.中国海洋大学 2005
硕士论文
[1]东海近岸海域溶解态碳和氮的分布变化特征[D]. 张述伟.中国海洋大学 2012
本文编号：3417910
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/haiyang/3417910.html
