海洋沉積物重金屬元素相關(guān)性研究

冀應(yīng)斌 陳雷

摘 要：而沉積物中重金屬元素的富集受到沉積物理化性質(zhì)的影響，如沉積物的pH、粒度組分、黏土礦物成分等，具有不同理化性質(zhì)的沉積物對(duì)不同的重金屬元素進(jìn)行選擇性吸附。本文結(jié)合海南環(huán)島潮間帶海洋沉積物，利用相關(guān)性分析來研究沉積物中的重金屬元素在分布上與其理化性質(zhì)之間的聯(lián)系，從而為海島重金屬污染環(huán)境預(yù)警與防治提供技術(shù)指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：重金屬元素;相關(guān)性研究;潮間帶

中圖分類號(hào)：P736.4+1 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? 文章編號(hào)：1003-5168（2021）30-0049-03

Abstract： The enrichment of heavy metal elements in sediments is affected by the physicochemical properties of sediments， such as pH ， particle size composition， clay mineral composition， etc. Sediments with different physicochemical properties selectively adsorbed different heavy metal elements. In this paper， the correlation analysis was used to study the relationship between the distribution of heavy metals in the sediments and their physical and chemical properties in the intertidal Marine sediments collected from Hainan Island. So as to provide technical guidance for the early warning and prevention of island heavy metal pollution environment.

Keywords：heavy metals;correlation study;intertidal zone

隨著沿海工業(yè)廢水和生活污水以及入海河流攜帶的污染物大量的排入，潮間帶成了重金屬的重要聚集場(chǎng)所，且具有水動(dòng)力強(qiáng)烈、泥沙輸移和沖淤變化頻繁、Eh和pH等物理化學(xué)條件復(fù)雜多變、生物種類豐富多樣等特點(diǎn)[1]。本文結(jié)合海南環(huán)島潮間帶海洋沉積物特征，利用相關(guān)性分析來研究沉積物中的重金屬元素在分布上與其理化性質(zhì)之間的聯(lián)系[2]，對(duì)海南島環(huán)島潮間帶As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn八種重金屬元素之間的相關(guān)性，以及其與pH、有機(jī)碳（OrgC）及TFe2O3的相關(guān)性進(jìn)行了系統(tǒng)研究，為海島重金屬污染環(huán)境預(yù)警與防治提供技術(shù)指導(dǎo)。

1 表層與深層沉積物重金屬分布特征

據(jù)表層沉積物重金屬的含量分布分析，砷（As）的高值區(qū)主要集中在澄邁灣的馬村一帶，后水灣沿線一帶以及瓊海到文昌的沿岸一帶，東方市、三亞市、陵水縣、萬(wàn)寧市的小海以及鋪前灣等地有個(gè)別點(diǎn)富集;鎘（Cd）的高值區(qū)主要集中后水灣的沿岸一帶，在鋪前灣、洋浦灣、清瀾港以及萬(wàn)寧的小海有明顯的集中富集;在三亞、陵水等地有個(gè)別點(diǎn)富集;從海口到洋浦出現(xiàn)了一條帶狀的鉻（Cr）的高值區(qū)，在鋪前灣、清瀾港、萬(wàn)寧的小海出現(xiàn)了明顯的富集;銅（Cu）的高值區(qū)主要分布在后水灣、鋪前灣、清瀾港、洋浦港以及萬(wàn)寧的小海，而在澄邁灣沿岸卻只有零星的分布，在海口、三亞、陵水有個(gè)別點(diǎn)富集;汞（Hg）的高值區(qū)分布主要是以點(diǎn)富集為主，基本沒有出現(xiàn)成帶狀分布的Hg的高值區(qū)，主要集中在幾個(gè)主要的港灣內(nèi)，如后水灣、鋪前灣、清瀾港、洋浦港、三亞以及萬(wàn)寧的小海，在昌化、陵水以及澄邁灣沿岸有零星分布;鎳（Ni）的高值區(qū)分布比較集中，主要集中于洋浦港到澄邁灣的沿線一帶以及鋪前灣、清瀾港的沿岸潮間帶，在南渡江入海口、昌化以及萬(wàn)寧等地有個(gè)別點(diǎn)富集;與其他重金屬相比，鉛（Pb）的高值區(qū)分布明顯比較稀疏，感城到鶯歌海一段是成帶狀分布，其他的都是成點(diǎn)零星分布，主要在三亞、昌化、陵水、洋浦港、鋪前灣以及萬(wàn)寧有個(gè)別點(diǎn)富集;鋅（Zn）的高值區(qū)主要集中在洋浦港、后水灣、鋪前灣、清瀾港、澄邁灣沿岸、三亞以及萬(wàn)寧的小海，南渡江入海口、昌化等地有零星分布。總體上來看，重金屬的高值區(qū)主要集中于港口和海灣附近[3]。

據(jù)深層沉積物的重金屬分布特征分析，砷（As）的高值區(qū)呈零星分布，主要分布于澄邁灣、鋪前灣、洋浦港、后水灣、萬(wàn)寧的小海以及瓊海;鎘（Cd）和砷（As）的高值區(qū)分布也是呈零星分布，主要分布于澄邁灣、鋪前灣、洋浦港、后水灣、萬(wàn)寧的小海以及瓊海;鉻（Cr）的高值區(qū)分布主要位于北部和東北部，在南部、西部以及西南部的沿線一帶都未出現(xiàn)Cr的富集;銅（Cu）的高值區(qū)主要分布于洋浦港、澄邁灣、鋪前灣以及清瀾港，另外在昌化、三亞、陵水、萬(wàn)寧、瓊海、海口以及后水灣等地有零星的富集點(diǎn);汞（Hg）的高值區(qū)主要分布于洋浦港到后水灣的沿岸一線，以及鋪前灣、清瀾港和瓊海的小海，同時(shí)在三亞、東方、萬(wàn)寧等地有個(gè)別點(diǎn)富集;鎳（Ni）的高值區(qū)分布與Hg的高值區(qū)分布基本一致，但在澄邁灣Ni有大面積的富集;鉛（Pb）的高值區(qū)主要分布于洋浦港、澄邁灣、鋪前灣以及萬(wàn)寧的小海，另外在瓊海、昌化等地有零星的富集;鋅（Zn）的高值區(qū)分布與Pb的分布基本一致。總體上來看，深層潮間帶的重金屬富集主要是以點(diǎn)富集為主，很少有成帶狀成片分布，主要分布于港口、海灣以及三大河流的入海口[4]。

2 重金屬元素間相關(guān)性分析

2.1 表層重金屬元素間的相關(guān)性

通過表層重金屬元素的相關(guān)系數(shù)（見表1和圖1）綜合分析可以得出：Cr和Ni的相關(guān)系數(shù)達(dá)到了0.91，為高度線性相關(guān)，這可能與Cr、Ni的化學(xué)性質(zhì)有關(guān)，二者同為鐵族元素，具有相似的地球化學(xué)特性;從表1中還可以看出Cu、Cr、Ni、Zn的相關(guān)性都為顯著線性相關(guān)，這說明四者具有相似的環(huán)境化學(xué)行為或具有相同的物質(zhì)來源;另外，Pb與其他重金屬的相關(guān)性都不高，可能與Pb的遷移方式有關(guān)[5]，沉積物中Pb的主要來源是大氣沉降[6]。

2.2 深層重金屬元素間的相關(guān)性

通過深層重金屬元素的相關(guān)系數(shù)（見表2）綜合分析得出：Cr、Cu、Ni、Zn四者的相關(guān)系數(shù)基本上都達(dá)到了0.8以上，相關(guān)性非常高，同時(shí)還可以看出Hg與Cr、Cu、Ni、Zn這四者的相關(guān)系數(shù)也都在0.5～0.8之間，為顯著線性相關(guān)。

2.3 重金屬元素與pH、OrgC及TFe2O3的相關(guān)性分析

通過重金屬元素與pH、有機(jī)碳（OrgC）及TFe2O3的相關(guān)系數(shù)（見表3、表4）分析得出：重金屬與pH的相關(guān)性總體上不強(qiáng)，但是Cr、Cu、Hg、Zn與pH的相關(guān)性較好，不過都成負(fù)相關(guān)，這說明酸性條件下有利于這些元素的沉淀;在表層除了Pb與有機(jī)碳（OrgC）、TFe2O3的相關(guān)性不強(qiáng)外，其他元素都與有機(jī)碳（OrgC）、TFe2O3有很好的相關(guān)性，這主要是因?yàn)橛袡C(jī)質(zhì)中的腐殖質(zhì)屬于高分子化合物，具有較高的表面活性，與重金屬有較強(qiáng)的絡(luò)合能力，容易產(chǎn)生吸附、絡(luò)合和沉淀;Fe2O3是黏土礦物的重要組成部分，而元素Cu、Zn等易于被細(xì)粒黏土礦物所吸附共存于沉積物中。

3 結(jié)論

①Cr、Cu、Ni、Zn四者具有高度的線性相關(guān)性，由于潮間帶深層的樣品采集深度為150～200 cm，因此從Cr、Cu、Ni、Zn四者在淺層和深層都具有高度相關(guān)性可以判斷出Cr、Cu、Ni、Zn四者應(yīng)該具有相同的物質(zhì)來源。

②Hg在潮間帶深層形成了大范圍的污染，而在表層基本未形成污染，從重金屬之間的相關(guān)性來看，Hg與Cr、Cu、Ni、Zn四者的相關(guān)性較高。從Hg的地球化學(xué)特征來看，Hg與Cu、Zn處于同一族，同時(shí)由于Hg的離子半徑與Cu、Zn二者比較接近，使得Hg有可能進(jìn)入這些元素組成的礦物中，而Cr、Cu、Ni、Zn四者本身就具有相似的地球化學(xué)行為，因此Hg與Cr、Cu、Ni、Zn具有較高的相關(guān)性。

③重金屬元素與OrgC、TFe2O3的相關(guān)性普遍較高，因?yàn)橛袡C(jī)質(zhì)與重金屬有較強(qiáng)的絡(luò)合能力，容易產(chǎn)生吸附、絡(luò)合和沉淀;Fe2O3是黏土礦物的重要組成部分，而元素Cu、Zn等易于被細(xì)粒黏土礦物所吸附共存于沉積物中。

參考文獻(xiàn)：

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