崇明东滩表层沉积物重金属空间分布特征及其污染评价

以崇明东滩潮间带表层沉积物为研究对象,在粒度分析、重金属以及有机碳含量测定的基础上,采用ArcGIS中的地统计分析模块研究了重金属Cu、Pb、Zn、Cr、Cd的空间分布格局,应用克里金法进行空间插值作图,估算了沉降通量,并运用地质累积指数法和潜在生态危害指数法对重金属污染现状进行了评价.结果表明:①目前崇明东滩重金属Cu、Pb、Zn、Cr、Cd含量平均值分别为42、27、69、71、0.23μg.g-1,均超过上海潮滩背景值,且受沉积物粒径分布和有机碳的影响,重金属含量呈现自岸向海和自北向南下降的趋势;②崇明东滩重金属Cu、Pb、Zn、Cr、Cd的年沉降量分别为187、121、395、312、1.04 t,总沉积通量为11 g.(m2.a)-1,反映崇明东滩仍具有较强的重金属污染物"过滤器"功能;③重金属污染状况总体为清洁,但Cd、Pb和Cu的污染程度相对较高.     

崇明东滩表层沉积物中7Be活度的粒度效应

本文于2010年7月至2011年2月期间,每月于长江口区域崇明东滩的高、中、低不同潮滩采集表层沉积物样品,利用水淘选原理和沉积物分级装置进行粒度分级,获得从粗到细的A、B、C、D四种不同粒径大小（>63 μm、32~63 μm、16~32 μm以及8~16 μm）的样品组分及其相应的7Be活度。研究结果表明:粗粒级部分的含量随着离岸距离的增加而增高;细粒部分则反之。粒度由细到粗,7Be活度呈降低趋势。对分级后样品的粒径（φ单位）与7Be活度值做相关性研究发现,高、中潮滩沉积物7Be核素活度受降水影响大于低潮滩沉积物。相较于中低潮滩,位于高潮滩的14#站位,7Be活度与平均粒径的相关性最差。7Be活度和平均粒径相关性的季节性差异不甚明显。本研究结果表明,在利用7Be研究河口海岸区域中季节时间尺度颗粒悬浮物的输运和沉积过程当中,应充分考虑粒度效应的影响。     

崇明东滩不同高程潮间带沉积物中210Po和210Pb的时空特征

210Po和210Pb在海洋环境过程和放射生态学研究中有重要的意义。基于2010年每月采集崇明东滩潮间带表层沉积物,分析其210Po和210Pb活度,结合大气沉降和长江河流输入的210Po和210Pb通量,研究了210Po和210Pb的时、空变化规律及其影响因素。结果表明:表层沉积物平均粒径春夏季接近,且明显低于秋冬季;由北到南,由陆向海,平均粒径均逐渐增大。崇明东滩表层沉积物中210Po和210Pb的比活度介于20.9~124 Bq/kg和26.1~101 Bq/kg,均高于同期徐六泾(长江河流入海节点)悬浮颗粒物中210Po和210Pb相应的值。北、中、南三个断面210Po/210Pb比值的平均值分别为:1.05,1.06和0.97,崇明东滩表层沉积物的主要来源为陆源的河流输送。从空间分布来看,210Po和210Pb的比活度随潮滩高程的降低而逐渐减小的特征,季节特征为在夏季最高,而冬季相对较低。     

崇明东滩湿地沉积物重金属污染的磁诊断

对取自崇明东滩的高潮滩、中潮滩和低潮滩的沉积物柱样进行了磁学、粒度、重金属含量等指标的分析、比较与综合研究. 结果表明:在以粉砂为主的崇明东滩,通过污染负荷指数法进行评价,除低潮滩无污染外,中潮滩和高潮滩均有中度的重金属污染. 选取中度重金属污染的高潮滩沉积物柱样进行粒度、重金属含量以及磁性参数的相关性分析显示,χ_fd,χ_ARM/SIRM与重金属含量和粘土(粒径<4 μm)之间有较高的相关性,并以此建立了磁诊断线性回归模型;χ_fd和χ_ARM/SIRM可作为重金属含量的替代指标.      

盐度和pH对崇明东滩沉积物中NH+4释放的影响研究

采集长江口下游的崇明东滩沉积物样，通过实验模拟研究盐度和pH对沉积物中NH4^ 释放的影响。结果表明，潮滩沉积物中NH4^ 的释放受盐度和pH的共同控制。NH4^ 随着盐度的变化呈明显的“M”型双峰曲线，释放量最小出现在盐度为0‰。释放峰值出现在盐度为5‰、20‰。NH4^ 随着pH的释放规律因盐度环境和沉积物类型的不同而显著不同。NH4^ 的释放量与沉积物类型有关，沙性物质含量高的低潮滩沉积物中NH4^ 的释放量明显低于沙性物质少的中潮滩。     

崇明东滩沉积物再悬浮对沉积物-水界面氮、磷交换行为的影响

2002年7月采集崇明东滩低潮滩沉积物样和水样,运用模拟实验研究沉积物再悬浮作用对沉积物-水界面三态氮和可溶磷交换行为的影响实验发现,在沉积物不断发生再悬浮的过程中,水体中三态氮的含量明显增加,其中NO₃^--N变化最为显著,升高浓度值达11.869μmol·L^-1,NH₄⁺-N增长2.1713μmol·L^-1,NO₂^--N的释放约为0.2μmol·L^-1,可溶磷的含量也有少量的增加.同时,再悬浮作用对沉积物-水界面三态氮和可溶磷的环境地球化学行为也有一定的影响,与静置状态相比,NH₄⁺-N和NO₃^--N表现出与静置状态截然相反的变化规律,NO₂^--N受多种因素的影响,变化比较复杂,初期与静置状态相反而后表现一致.再悬浮颗粒物浓度也是制约沉积物-水界面三态氮和可溶磷变化的主要因子之一.实验结果显示,NH₄⁺-N在前7h以内的变化和悬浮颗粒物浓度表现出较好的相关关系,后5h呈负相关关系;NO₂^--N和可溶磷在整个过程中与悬浮颗粒物浓度的变化都有着很好的相关性,只有NO₃^--N的变化与其关系比较薄弱.     

崇明东滩湿地土壤养分的分布特征及其环境效应

通过研究崇明东滩不同类型天然湿地土壤在不同潮间的有机质(OM)、全氮(TN)、全磷(TP)的含量与分布,进而分析不同类型滨海湿地土壤作为营养盐氮、磷汇与碳沉积的环境效应。结果表明,芦苇型沙质湿地土壤中有机质、全氮、全磷的平均值分别为1.36%、0.1%、0.03%,而芦苇/米草混合型黏质土壤中分别为2.41%、0.27%、0.07%。随着高程的增加(从光滩向高潮滩过渡),芦苇(Phragmitescommunis)型沙质湿地土壤与芦苇/米草(Phragmites communis/Spartina alterniflora)混合型黏质土壤中有机质、全氮含量平稳上升,但全磷变化并不显著。这表明芦苇/互花米草混合型黏质湿地土壤对造成沿海水域富营养化的氮、磷营养盐以及引起全球气候变化的碳排放具有更好的汇聚效应,同时高潮滩的汇聚功能总体较光滩为高。     

崇明东滩芦苇湿地氧化亚氮排放

采用静态箱-气相色谱法,研究了崇明东滩芦苇带氧化亚氮(N2O)的排放通量.结果表明,在生长季,高潮滩无植被覆盖沉积物与芦苇根际土中NO3--N的含量变化趋势基本一致,而两者的NH4+-N的含量变化趋势则有所不同;芦苇对高潮滩沉积物N2O排放有较强的促进作用,特别是7月份,使高潮滩沉积物的排放量由0.71μg·m-·2h-1增加到566.28μg·m-·2h-1.而在1月份,芦苇根际土N2O的通量也存在小幅排放,由-4.02mg·m-·2h-1增加到67.54μg·m-·2h-1.对于芦苇根际沉积物而言,除NO3--N、NH4+-N、温度和水分以外,植物的生理过程也是控制N2O排放通量的主要因子.     

长江口崇明东滩底栖动物在不同类型沉积物的分布及季节性变化

研究分析崇明东滩沉积物类型对底栖动物种群生长的限制和底栖动物对不同类型沉积物的选择性.结果表明,砂质的低潮滩较适宜双壳类底栖动物的生长,在四季里,栖息在低潮滩的双壳类底栖动物占整个潮滩双壳类数目的比例分别高达73.4、66.4、98.5和96.9%;相反,腹足类底栖动物适宜生长在高潮滩的粘土质粉砂,四个季度中分别有77.5、64.4、69.3和92.4%的腹足动物栖息在高潮滩;甲壳类多栖息在高、中潮滩,但在9月份,由于正是蟹类的生殖季节,低潮滩的甲壳动物却占有了相当的比例,约51.6%.并以食悬浮物底栖动物和食底泥动物的分布丰度对沉积物粒径分别做回归性分析,得到方程分别是y＝39.496x-790.07（r＝0.9223）, y＝-127.27x＋6037.7（r= 0.9489）.     

上海崇明地区大气分形态汞污染特征

2014年3月~2015年2月对上海崇明东滩湿地公园的气态零价汞(GEM)、活性气态汞(RGM)和颗粒态汞(PBM)分别进行了为期1a的连续监测.GEM、RGM和PBM的年平均浓度分别为(2.75±1.13)ng·m~(-3)、(13.39±15.95)pg·m~(-3)和(21.89±40.42)pg·m~(-3),明显高于对应北半球背景值浓度.GEM浓度在夏季最高(3.65 ng·m~(-3)),受自然源排放影响较大,秋冬季较低,受人为源排放影响较大;RGM浓度在春季最高,冬季最低,主要受风速风向的影响;PBM浓度在秋冬季节明显高于其他季节,受秋冬季节较多的细颗粒物重污染过程的影响.GEM和PBM浓度均夜间较高,白天较低,主要受空气气团混合作用影响.RGM浓度在下午较高,主要是由于GEM在下午的光氧化作用加强,利于RGM的生成.GEM和PBM浓度在偏西风向上浓度较高,受上海、江苏等地人为源排放影响较大.RGM浓度在东南风向上浓度明显高于其他方向,这是因为RGM主要来源为人为排放,其浓度受风速影响较大,东南风向上平均风速较小,持续的弱风及停滞的空气不利于RGM的扩散.     

扎龙湿地表层沉积物营养盐空间分布特征及评价

对扎龙湿地271 个采样点表层沉积物中总氮(TN)、总有机碳(TOC)和总磷(TP)进行了测定,分析了其空间分布特征,评价了其污染水平,并进一步探讨了沉积物碳-氮、碳-磷的耦合关系,揭示其污染来源。结果表明,TOC、TN及TP的平均值分别为21 047.2、1 961.9 和404.4 mg·kg^-1,含量分布存在明显的差异性。从空间分布格局上看,扎龙湿地表层沉积物中营养盐含量北部高于南部,西部高于东部,TOC和TN高值区位于西南,TP的高值区位于东北和西南。表层沉积物中TOC、TN和TP的富集系数平均值分别为2.3、6.7 和1.3,富集程度顺序为TN>TOC>TP;TOC、TN和TP 的污染指数平均值分别为2.1、3.6 和0.7,表明沉积物已经受到污染,但绝大部分仍属于多数底栖生物可承受的污染水平。扎龙湿地表层沉积物C/N平均值为11,表明沉积物中的有机质具有明显的双重来源,其中陆源有机质主要集中在北部、东部,其次为西部;C/P值高于C/N值,沉积物中的有机质主导着C/P值的变化趋势。     

贵州草海底栖动物汞分布及其对沉积物汞的响应特征

以国家自然保护区贵州草海湿地为研究对象,系统采集草海湖中深水区和湖边浅水区生长的底栖动物,测定其总汞和甲基汞,探讨底栖动物汞和甲基汞分布特征及其对沉积物汞的响应特征,并评估了其面临的汞污染风险.结果表明,底栖动物总汞含量范围为0.51~46.55 ng·g~(-1)(均值7.82 ng·g~(-1)),甲基汞含量范围为0.04~27.71 ng·g~(-1)(均值4.31 ng·g~(-1)),低于其他自然保护区报道的底栖动物的汞含量.对比发现,夏季底栖动物总汞和甲基汞含量均高于其他季节;湖边点底栖动物总汞和甲基汞含量均高于湖中点同种类底栖动物汞含量,这与沉积物中甲基汞含量的空间分布特征一致,却与沉积物总汞含量空间分布特征相反,且中华圆田螺甲基汞含量与沉积物甲基汞含量呈显著相关(r=0.52,P0.05),表明湖边浅水区沉积物汞的甲基化程度、生物可利用性都明显高于湖中深水区.湖中湖边沉积物有机质的含量差异以及湖边沉积物存在干湿交替可能导致了这种明显的差异.底栖动物对水体或沉积物总汞和甲基汞的富集系数均较高,这些高富集系数足以引起对草海湿地水生食物链中汞污染风险的重视.     

不同污染类型沉积物中汞的形态分布

采用连续化学浸提法技术对不同污染类型沉积物中的汞形态进行分析,结果表明,化工汞污染类型河流沉积物中汞形态的分布规律基本一致,强有机质结合态占总汞的比例比较大,其次为碱溶态;万山汞矿区残渣态汞所占比例最高;锌冶炼汞污染沉积物碱溶态所占的比例较高。由此可见,不同排放源对汞形态影响比较大。     

中国主要红树林湿地沉积物中汞的分布特征

通过对我国主要红树林区表层沉积物中总汞含量和环境因素的测定,研究了红树林湿地沉积物中汞的分布规律和影响因子之间的关系.结果表明,我国红树林湿地沉积物中总汞的含量范围是2.3~903.6 ng.g-1,平均值为(197±137.6)ng.g-1,福建洛阳桥[(467.5±68.8)ng.g-1]、浮宫[(438.2±147.0)ng.g-1]、鹅湾[(264.3±89.2)ng.g-1]、姚家屿[(125.4±27.1)ng.g-1],海南三亚[(164.8±143.9)ng.g-1]、东寨港[(314.1±335.7)ng.g-1],广东深圳[(179.9±7.7)ng.g-1]等7个红树林区的汞含量均显著高于当地土壤背景值,汞污染严重;而福建云霄[(63.3±43.9)ng.g-1]、广东高桥[(178.6±127.0)ng.g-1]、广西大冠沙[(26.1±18.8)ng.g-1]、山口[(73.8±21.1)ng.g-1]、北仑河口[(117.8±51.4)ng.g-1]、钦州湾[(147.5±107.6)ng.g-1]等红树林区汞含量接近于背景值,基本无污染.红树林湿地中汞含量的差异是众多环境因素和人...     

崇明东滩湿地降水化学特征及来源解析

2009年5月~2010年4月收集了崇明东滩湿地降水,测定了样品的pH值、电导率和主要水溶性离子的浓度,并利用富集因子法和后向轨迹分析对降水中无机离子成分进行源解析.结果表明,崇明东滩整体空气质量良好,大气污染物浓度较低.降水的pH值和电导率的加权均值分别为5.24,17.49μS/cm,为轻度污染的弱酸性水平;SO42?和NO3?是主要的致酸离子,加权浓度分别为52.27,21.39μeq/L;NH4+和Ca2+是主要的碱性离子,加权浓度分别为33.36,27.13μeq/L;离子来源分析表明,Na+和Cl?主要来自于海洋,NH4+的中和作用大于Ca2+和Mg2+,大气颗粒物主要以(NH4)2SO4、NH4HSO4、NH4NO3的形式存在;后向轨迹分析表明降水主要受海洋风向影响,西北、西南方向和长江三角洲地区的人为污染物的中长尺度传输是造成崇明东滩酸雨的重要原因.     

洱海河口湿地沉积物对磷的吸附特征及影响因素

为探明洱海入湖河口湿地沉积物对磷的截留效应,采集干、湿季罗时江湿地沉积物,通过吸附动力学、吸附等温线试验并结合吸附模型拟合,分析沉积物对磷吸附快慢和强弱的时空特征,结合沉积物基本理化指标讨论主导吸附机制和影响因素.结果表明:罗时江湿地表层沉积物对磷快吸附阶段的速率常数较慢吸附阶段高1个数量级,最大吸附速率[85.1 mg/（kg·h）]在30 min内达到,吸附速率及磷在颗粒物内部的扩散速率均表现为干季高于湿季;低磷起始浓度下测得沉积物吸附-解吸平衡浓度（EPC₀）为（0.037±0.010）mg/L,相比其他湖泊而言处于中等偏低水平;高磷起始浓度沉积物对磷的最大缓冲容量（MBC）呈干季高于湿季、底层高于表层、湿地内部采样点高于入口和出口的趋势;Dubinin-Radushkevich等温吸附模型计算得到吸附能范围为8.65~12.79 kJ/mol,吸附作用性质为离子交换;沉积物矿物元素Fe、Al的相对含量与吸附特征参数呈显著正相关.研究显示,罗时江湿地沉积物矿物元素Fe、Al的相对含量是该区域沉积物磷吸附动力学和热力学时空差异的主导因素.      

崇明岛湿地沉积物中六六六的长期变化趋势

采用同位素稀释质谱法,利用高分辨率气相色谱-高分辨率质谱法(HRGC-HRMS)分析测定了崇明岛东滩柱状沉积物样品的30个层段中HCHs的含量,对其垂直分布特征进行了初步探讨。沉积物中HCHs均被检出。东滩湿地沉积物中总∑HCHs含量范围为0.35~0.98ng·g-1dw,平均值为0.64ng·g-1dw,属于轻度污染。HCHs呈现明显的周期性变化。采用时间序列分析方法,统计分析了近60年来东滩湿地沉积物中HCHs变化的总体趋势与主要振荡周期。长期变化趋势表明东滩沉积物中HCHs在上世纪50年代初开始增长,高峰期出现在上世纪60至70年代。一些异构体在我国停止生产HCHs后,没有明显的下降趋势。频谱分析结果表明HCHs的分布表现出具有周期为大约8年的振荡特征,可能与气候变化周期相关。