厦门西海域表层沉积物中重金属的赋存形态

第46卷增刊1厦门大学学报(自然科学版)Vol.46Sup.12007年8月JournalofXiamenUniversity(NaturalScience)Aug.2007厦门西海域表层沉积物中重金属的赋存形态杨春霖1,欧阳通13,张珞平1,景有海1,叶歆1,余新田2,梁榕源2(1.厦门大学环境科学研究中心,福建厦门361005;2.厦门市环境监测中心站,福建厦门361004)收稿日期:2007204210基金项目:福建省科技攻关课题(2004I001)资助3通讯作者:yz3t@xmu.edu.cn摘要:采用逐级浸出法对厦门西海域6个表层沉积物样品中重金属(Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn)的赋存形态进行分析.结果表明:该海域表层沉积物中各重金属元素主要来源于人为输入的各种活性形态,自然输入的残渣态(RES)所占比例较低(10%～20%),在环境条件变化时具有向水相迁移和为水生物所利用的潜在风险性;其中Cu、Cr和Ni的赋存形态以铁锰氧化态(ERO和MRO)和有机物及硫化物结合态(OSM)为主,Pb和Cd则以碳酸盐态(CARB)、铁锰氧化态和有机物及硫化物结合态为主,Zn的各形态所占比例相对比较平均.此次研究对该海域表层沉积物中重金属的赋存形态特征有了基本了解,有助于进一步研究金属元素在近海环境中的迁移和形态转化机制.关键词:厦门西海域;表层沉积物;重金属;逐级浸出法;赋存形态中图分类号:P743文献标识码:A文章编号:043820479(2007)S120089205海洋底部沉积物不仅是污染物质的主要富集媒介和重要的生物栖息场所,同时作为比上覆水层更稳定、更概括和更显著的区域环境质量状态和趋势指示作用的监测要素,日益引起海洋环境界的普遍关注[1].对海洋沉积环境进行适时监测并注重于研究各种污染物质的含量、分布、存在形态及其生物毒性,是海洋区域环境质量评价体系中一个不可缺少的重要环节[2].沿岸重金属有两大来源,一是自然通量,二是人类活动排放的通量.人类活动排放到水体的重金属在一定条件下,由于离子交换、共沉淀、吸附、水解、络合、絮凝等理化作用,最终绝大部分通常以相对不稳定的化学形态非晶格结合态进入表层沉积物中[3-6].由于重金属在沉积物/水界面存在较大的浓度梯度,当水环境条件发生变化时,在表层沉积物积累的某些弱结合态金属又会再次释放进入水体,造成二次污染[3].这两种过程几乎都是在水2沉淀物界面进行的,参加反应的金属的多少、反应的方式与程度皆取决于水体和沉积物重金属的形态、水质条件、沉积物组成等环境因素[3-4].因此,研究表层底泥中重金属的化学形态,对于探明它们在水体中污染的程度、存在状况以及迁移转化机制与规律都具有重要意义.厦门西海域是一个单口半封闭海湾,从鼓浪屿南部到高集海堤略呈南北向延伸的狭长形.该海域曾是厦门市区的直接排污区,同时也承受着建港航运带来的各种环境影响[7].关于该海域表层沉积物中重金属的分布特征与来源探讨,黄剑霞[7]、陈松等[8-9]、刘琼玉等[10]、叶歆等[11]都进行了研究,但受研究方法和领域所限,以往沉积物中重金属的报道多集中在总量和分布(水、沉积物)方面,对沉积物中的元素赋存形态和其相互转化的研究还相当缺乏.本研究通过采用逐级浸出法对厦门西海域表层沉积物中重金属元素的化学形态特征进行分析,为了解厦门西海域表面沉积物中重金属的赋存形态特征提供了较丰富的数据,并有助于进一步研究金属元素在近海环境中的迁移和形态转化机制,探讨其分布趋势和来源,以期对该海域的规划建设与环境保护协调发展提供科学依据.1材料与方法1.1样品采集2005年7月13日在厦门西港地区海域的6个调查站位(图1)用不锈钢蚌式采泥器采集表层沉积物样品,采样点采用麦哲伦315型GPS定位系统进行定位.S1为嵩鼓航道,厦门西港的主要航道;S2为猴屿航道,位于厦门城市主要污水厂出口附近;S3、S4为东渡港区,岸型狭窄处水流急;S5位于杏林工业区污水排放处,S6为内湾,水流缓慢.采集上来的表层沉积物样品取中心部分密封于双层塑料袋内,带回实验室自然风干,用玻璃研钵充分研磨后用80目尼龙筛进行筛分,于60℃烘干至恒重,放入干燥器待用.1.2方法(1)样品分析沉积物基本理化性质的分析方法按照土壤常规图1厦门西海域采样站位分布Fig.1DistributionofsamplingstationsinXiamenWest2ernHarbor分析方法测定[12]:颗粒组成按吸管法,pH值按1¬2.5水提法,有机碳按硫酸2重铬酸钾加热2比色法.重金属测定的消解方法参照美国环保局(EPA)的消解方法[13],使用ICP2MS(Agilent7500i,USA)进行检测.测定过程中用中国环境监测总站的标样(ESS21)进行全程质量控制,将所有样品中重金