重金属元素的空间分布及污染程度模型

城市表层土壤重金属污染分析摘要随着城市经济的快速发展和城市人口的不断增加，人类活动对城市环境质量的影响日显突出。

对城市土壤地质环境异常的查证，以及如何应用查证获得的海量数据资料开展城市环境质量评价，研究人类活动影响下城市地质环境的演变模式，则显得尤为重要。

文章将主要通过建立相关数学模型，对城市表层土壤重金属含量及土壤污染程度进行分析研究，探索污染成因，进而寻求解决或减少污染的方法。

针对问题一，通过运用空间变量分析的理论方法，对某城市各功能区表层土壤分别进行采样，测定八种主要重金属元素在城市各功能区的浓度。

进而得到八种重金属元素在城市的空间分布情况，同时，运用Kriging插值法结合以测定的城市各功能区的各重金属浓度，运算得到整个城市的八种主要重金属浓度。

将其对比国家标准对比，最终求得城市重金属污染程度。

针对问题二，对重金属元素进行特征分析，结合问题一中所得各重金属在城市的空间分布状况，总结出该地区重金属含量分布特征，并根据这一特征通过数据处理得到各重金属浓度的变化特性。

分析得出重金属污染的原因，人为原因和自然原因。

对问题三，利用前两问所得重金属含量和分布特征，利用流体力学微分模型，分析得到重金属污染物的传播特性。

在问题一的分布图上，精确插值，用克里金法建立模型，进一步得到八种重金属污染源位置。

对问题四处理。

分析讨论重金属污染物在土壤中传播外，重金属在空气中的传播情况，建立空气动力学微分模型。

最后得到城市生态环境演化模型。

[关键词]：重金属污染kriging法流体力学微分模型空间变异性随着城市经济的快速发展和城市人口的不断增加，人类活动对城市环境质量的影响日显突出。

对城市土壤地质环境异常的查证，以及如何应用查证获得的海量数据资料开展城市环境质量评价，研究人类活动影响下城市地质环境的演变模式，日益成为人们关注的焦点。

按照功能划分，城区一般可分为生活区、工业区、山区、主干道路区及公园绿地区等，分别记为1类区、2类区、……、5类区，不同的区域环境受人类活动影响的程度不同。

运城市村级农业土壤重金属的空间分布与原因分析闫姣;张永清;宋智萍;张志霞【摘要】Heavy metal concentrations including Cu, Zn, Cr, Cd, Pb, Ni, As, Hg in agricultural soil of Nanxue village, Yuncheng city were investigated to analyze its spatial distribution and pollution sources. Compared with the provided standards in the level 2 of China Soil Environment Quality Standards, the percentages of soil Hg and Ni contents were 16. 50% and 12. 62% higher respectively, while the soil Cd, Pb, As contents were below the thresholds of the soils quality standards. Ac-cording to the single pollution index evaluation results, the major pollutant was Hg, and its pollution index was 1. 58 which reached a slight pollution level. The single pollution index of other heavy metals were less than 1, which were safe. According to the Nemerow integrated pollution index evaluation, 61. 65% of the heavy metal contents in agricultural soils was in a safe level, 18. 45% was in the cordon, 15. 53% was in moderate or severe pollution, and only a little soil was in light pollution. The nugget effects of soil Zn, Cr, Ni and As contents were between 25% and 75%, which indicated that the spatial distribu-tion of soil Zn, Cr, Ni and As contents were influenced by pesticides, fertilizer and material factors together. Meanwhile, the nugget effects of soil Cu, Cd, Pb and Hg contents were larger than 75% which indicated that the spatial distribution of soil Cu, Cd, Pb and Hg contents were primarily controlled by manure, sewage, automobile exhaust and residents living. Differ-ent ways of agricultural production among differentregions can cause the significant difference of spatial distribution of heavy metal concentrations, which is of great significance on guiding the rational allocation of resource, scientific management of ag-ricultural production and crops security.%通过检测运城市南薛村农业土壤8种重金属( Cu、 Zn、 Cr、Cd、 Pb、 Ni、 As、 Hg)含量,分析研究区内重金属空间分布特征和原因。

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问题一中要求给出8种主要重金属元素在该城区的空间分布及不同区内污染程度，首先，由各种金属的浓度，功能区和取样点位置可以得到金属元素在城区的空间分布，其次，由单项污染指数，内罗梅（nemerow）综合污染指数与土壤污染分级标准值进行对比，从而得到不同区域重金属的污染程度。

科技信息1、符号约定C n ：样品中元素n 的浓度；B n ：元素n 的背景浓度；I ：地累积指数；K ：修正指数；r x y ：同一区域元素x 、y 地累积指数相关系数值；I i x ：同一区域内第i 个x 元素的地累积指数；-I x ：同一区域内元素x 的地累积指数均值；I i y：同一区域内第i 个y 元素的地累积指数；-I y ：同一区域内第i 个y 元素的地累积指数。

2、模型基本假设（1）该城区做土壤环境调查之前很长一段时间内未发生过重大工业污染事故。

（2）所有取样均为同时完成。

（3）该城市五区降雨均衡。

（4）不考虑Ph 值对重金属扩散的影响。

3、模型建立与求解3.1问题（1）的模型建立与求解3.1.1作图本文用matlab 软件绘制了8种主要重金属在该城区的空间分布图：3.1.2基于地累积指数评价方法的模型I geo =log 2[C n ()K *B n ]综合五大区各重金属元素地累积指数值及问题（1）中的图后分析可知：工业区As 、Cd 、Cr 、Cu 、Hg 、Ni 、Pb 、Zn 等重金属元素污染都很重。

由常识知，电镀工业所排废水中富含Cr 、Cd 、Ni 、Cu 、Pb 等元素，塑料电池电子工业等所排放的废水中含有Hg 、Cd 、Pb 等元素。

煤、石油等化石燃料的粉尘中含有Cr 、Hg 、As 、Pb 等重金属元素。

由此可知，工业污染是造成该地区重金属污染的主要原因之一。

生活区的Hg 、Pb 、Cu 元素污染严重，Cu 是农药的组成成分之一且是生活中常见的金属，生活区的Cu 污染主要来源于灌溉、农药喷洒以及废旧金属垃圾污染等，Hg 则主要来源于生活中废旧电池。

主干道区域各种金属均有不同程度的污染，如前问题（2）分析中表（1）所示主干道区的重金属污染来源于汽车废气、汽车部件磨损、汽车液体废料以及路面磨损物等。

综上，重金属污染的主要原因是工业的三废（废水、废气、废渣）未经处理的乱排乱放、主干道地区汽车尾气、零件磨损以及其它汽车垃圾等、生活区的生活垃圾、农药使用、化肥使用以及日常生活垃圾等。

重庆都市经济圈土壤八种重金属元素的背景值特征和分布规律下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

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第$卷"第!期中"国"地"质"调"查d <6'$"V <'!-.--年.-月!"#$#!%&'$()*+",#-&.%/'^:2'-.--4<>"!.'!$%,,e T '`54`43'-.--'.!'.$引用格式"庞国涛!阎琨!李伟'广西防城港近岸表层沉积物重金属分布特征及污染评价,I -'中国地质调查!-.--!$&!'",-/$.'&E 1;5?U !R 1;Z !B >]'Y >F C @>2GC ><;391@13C :@>F C >3F 1;4=<66GC ><;1F F :F F +:;C <N 9:1O D+:C 16F >;3<1F C 16F G@N 13:F :4>+:;C F <N ^1;539:;551;5>;?G1;5b >,I -'?:<6<5>316#G@O :D <N 89>;1!-.--!$&!'",-/$.''广西防城港近岸表层沉积物重金属分布特征及污染评价庞国涛! 阎琨! - 李伟!!'中国地质调查局烟台海岸带地质调查中心 山东烟台"-0*... -'中国地质大学 武汉 环境学院 湖北武汉"*%..&* 摘要 为了解防城港近岸海域表层沉积物重金属分布及污染特征!系统采集了!$件研究区的表层沉积物样品!检测了&种重金属元素的含量#测试结果表明"研究区表层沉积物中8G %E 2%M ;%84%8@%P 5和L F 含量均符合政府制定的海洋功能区划要求#单因子潜在生态危害指数法评价结果显示!不同重金属潜在生态危害排序为P5h 8G h 84h L F h E 2h 8@h M ;!除P 5外均属于低生态风险#综合潜在风险评价指数显示除^!&和^!$站位潜在生态风险等级为高外!其他站位潜在生态风险等级为中或低!其中P 5是潜在风险的主要控制元素#地质累积指数评价表明企沙半岛南部区域存在轻微的8G %P 5污染!且这-种元素含量在部分站位处于阈值效应含量和可能效应含量之间!存在一定的概率引发毒性#相关性分析和主成分分析综合显示!E2%8@和L F 主要受陆源输入沉积的影响(8G 和M ;主要来自船体防腐涂料和工业污水(84和P 5的来源相对多元!既有陆源河流汇入!也有来自电镀%石油燃烧%生活工业污水和海水养殖的影响#关键词 防城港(表层沉积物(重金属(地质累积指数(潜在生态风险中图分类号 J!*-(E ($("""文献标志码 L """文章编号 -.$(/,&.0&-.--'.!/..,-/.$"收稿日期 -.-!/.$/.0(修订日期 -.--/.!/.&#基金项目 中国地质调查局)广西钦州湾海岸带综合地质调查&编号"Y Y -.!$!.-*'*项目资助#第一作者简介 庞国涛&!$$.$'!男!工程师!主要从事海岸带环境地质调查与评价工作#X +1>6"=5C (-*!f!0%'3<+#."引言海洋表层沉积物中的重金属通常具有来源范围广%存在时间长%污染后难以恢复等特性!对海洋生态系统具有潜在的危害,!/--#沉积物中的重金属一旦进入环境循环就很难被生物降解!往往通过水体%低等生物等进入食物链!进而破环生物体的正常生理代谢活动!最终通过生物富集作用危害人体健康和生态环境,%-#此外!海洋中的重金属还可以抑制酶的活性!从而干扰环境中的生化反应!威胁海洋生物的生理健康,*-#海洋环境中的重金属来源主要有入海河流输入%大气沉降%人类活动排放等,--#近年来随着城市的发展!广西防城港与企沙港的航运%港口%工业等活动日渐密集!与之对应的陆源污染物和工业废弃物排放的问题也不断加剧!为其近岸污染物尤其是重金属元素的富集沉淀创造了有利条件#本文通过对防城港近岸海域表层沉积物采样检测!分析了&种重金属元素&8G %E 2%M ;%84%8@%P 5和L F '的含量%空间分布等情况#综合运用潜在生态危害指数法%地质累积指数法和一致性沉积物质量基准法!定量评价防城港近岸海域表层沉积物重金属的污染特征和生物毒理效应!为防城港近岸海域的沿海产业布局规划%海洋环境和海洋生态保护提供科学参考#!"研究区概况防城港位于防城港市南部!是天然的深水良Copyright©博看网 . All Rights Reserved.第!期庞国涛!等""广西防城港近岸表层沉积物重金属分布特征及污染评价港!也是我国西南第一大港!以及铁矿石%建材及煤炭等重要战略物资的中转基地,(/0-#防城港码头位于防城湾内!属天然半封闭浅水海湾!港口地势北高南低!具有典型的滨海丘陵%滨海台地和海积漫滩地貌特征#防城港为混合潮港!每月有0),4为小潮汛!属不正规半日潮!其余为正规日潮#防城湾入海河流主要是防城河!其主流由牛头岭入海!湾内海流主要受潮流%防城河流以及风浪流共同影响,!-#-"材料与方法<'!"样品采集本研究于-.-.年!.月在广西防城港近岸海域布设采样点进行采样!采样点位如图!所示#调查船按?E #定位对布设站点的表层沉积物取样#使用不锈钢抓斗取样器采集!样品取出后用木铲取图!"研究区采样站位 %分布%&'(!"M &/,9&;6,&-.-5/324:&.'/&,*/&%'&.,1*/,67839*3其中央未受污染的表层.)(3+沉积物样!装入干净的聚乙烯袋中密封低温保存#为保证样品不受污染!每次取样前用纯净水冲洗采样器和木铲#<'<"测试方法沉积物样品的重金属元素测定分析均在广西壮族自治区地质矿产测试研究中心完成!测定按照W!&%&,'($-..&/海洋监测规范第(部分"沉积物分析0,&-的要求进行!其中!E 2%8@%M ;使用J 光光谱仪测定!P 5和L F 使用原子荧光光谱仪测定!8G 和84使用电感耦合等离子体质谱仪测定#<'?"评价方法-'%'!"潜在生态危害指数潜在生态危害指数&E <C :;C >16S >F _H ;4:b !S H '法是通过先评价各单因素危害!而后再累加评价多种金属综合潜在生态危害的方法#这种方法综合应用生物毒理学%环境化学和生态学等方面的内容!定量呈现出重金属的潜在危害程度!是国内外评价沉积物质量最为有效的方法之一,,/$-#其计算公式为E H U 8'U!?'@U8'U!*'@i 9'+9'2#&!'式中"E H 为重金属综合潜在生态危害指数(?'@和*'@分别为第'种重金属的单元素潜在生态危害指数和毒性系数(9'+为第'种重金属的检测浓度(9'2为第'种重金属的区域背景值#本文采用徐争启等,!.-的研究结果作为重金属毒性系数!采用南海表层沉积物中主要污染物的环境背景值作为重金属的区域背景值,!!-!如表!所示#不同的E H 值范围所对应的重金属潜在生态风险程度见表-#+%,+Copyright©博看网 . All Rights Reserved.中"国"地"质"调"查-.--年表!"沉积物重金属元素的区域背景值和毒性系数)3;(!"G 9*3;3+0'9-6.7>3:6*3.7,-O&+&,8&.7*O -51*3>82*,3:*:*2*.,/&./*7&2*.,重金属元素9'2V!./0*'@8G&'..('..E 2!0'..('..M ;(*'..!'..84.'!,%.'..8@%$'..-'..P 5.'.-*.'..L F!.'..!.'..表<"重金属元素潜在生态风险程度)3;(<"B -,*.,&3:*+-:-'&+3:9&/0:*>*:/-51*3>82*,3:*:*2*.,/'@范围潜在生态风险程度"E H 潜在生态风险程度'@j*."低E G j !(.低*. ?'@j,."中等!(. E G j %..中等,. ?'@j !0.高%.. E G j0..高!0. ?'@j%-.较高E G0..较高'@ %-.很高-'%'-"地质累积指数法地质累积指数法&C9:?:</133G+G61C ><;H ;A 4:b !G 5'是一种评价单一重金属污染程度的方法!这种方法充分考虑了自然成岩作用和人类综合活动对沉积环境的影响!经常用于评价沉积物中的重金属污染水平&表%',!--!其计算公式为G 5k 62,9'+!=(W9'2-#&-'式中"G 5为地质累积指数!可分为&个污染程度!具体见表%(9'+和9'2分别为第'种重金属的实测浓度和背景值(考虑到成岩作用可能引起的重金属变化!添加!'(作为变动系数#表?"地质累积指数和污染程度关系)3;(?"C *:3,&-./1&4;*,I **. '3.74-::6,&-.:*>*:/G 5""污染程度G 5 .无.j G 5 !轻度!j G 5 -偏中度-j G 5 %中度%j G 5 *偏重度*j G 5(重度G 5h(严重-'%'%"一致性沉积物质量基准法一致性沉积物质量基准&8<;F :;F GF W 1F :4#:4>A+:;C K G16>C D?G>4:6>;:F !8W #K ?F '法是基于概率统计预测沉积物生物毒性风险的重要评价方法,!%-#针对不同的重金属!一致性沉积物质量基准法给出其相应的阈值效应含量&U 9@:F 9<64X N N :3C 8<;3:;C @1A C ><;!U X 8'和可能效应含量&E @<2126:X N N :3C 8<;3:;A C @1C ><;!E X 8'#当沉积物中某种重金属实测含量低于U X 8值时!该重金属引发的生态危害发生概率通常低于-(7!可认为其不会产生有害生物效应(当某种重金属实测含量值高于E X 8值时!该重金属引发的生态危害发生的概率通常高于&(7!认为其引发的有害生物效应可能性较大,!*-#重金属8W #A K ?F值如表*所示#表A"重金属元素一致性沉积物质量基准值)3;(A"E P #D J /-51*3>82*,3:*:*2*.,/重金属元素8W #K ?F 值U X 8E X 88G %,'-.-!*'0.E 2(%'..-$0'..M ;!(%'(.%$0'-.84!'.*('&08@&,'%.-0,'(.P 5.'!,.'00L F!0'!.(*'%.%"测试结果与讨论'!"表层沉积物重金属含量通过分析样品测试结果!得到了防城港表层沉积物中&种重金属含量的统计特征值!如表(所示#防城港近岸表层沉积物中&种重金属元素的平均含量具有M ;h 8@h 8G h E 2h L F h P 5h 84的分布特征!除M ;以外!其他元素的变异系数均大于.'%0!属高度变异!说明这0种重金属元素在各站位的含量分布不均匀!空间差异性较大#根据/广西壮族自治区海洋功能区划&-.!!$-.-.年'0布局要求!研究区的!$个站位均位于港口航运区!沉积物执行?W!,00,$-..-/海洋沉积物质量0,!(-三类标准#通过对比!研究区海域表层沉积物中&种重金属含量均值均符合一类沉积物质量标准&表('!说明防城港近岸海域表层沉积物质量较好!符合政府制定的海洋功能区划要求#+*,+Copyright©博看网 . All Rights Reserved.第!期庞国涛!等""广西防城港近岸表层沉积物重金属分布特征及污染评价表Q"防城港近岸表层沉积物各重金属元素含量的统计特征)3;(Q"#,3,&/,&+/+1393+,*9&/,&+/-51*3>82*,3:*:*2*.,/&./6953+*/*7&2*.,/-5%3.'+1*.''3.'&./1-9*统计特征""K W e!./08G E 2M ;848@P 5L F 最小值,'!($'!$%('&..'.-!('$..'.-%',-最大值*('.*%&'0.!!,'-..'!,0-'!..'-(!0',.平均值--'%&--'**0('.&.'.&%&'&,.'.&$'.,标准差$'!-!.'!0--',-.'.*!0'!&.'.0*'*,变异系数.'*!.'*(.'%(.'(*.'*%.',*.'*$国家一类标准值%('..0.'..!(.'...'(.,.'...'-.-.'..国家二类标准值!..'..!%.'..%(.'..!'(.!(.'...'(.0('..国家三类标准值-..'..-(.'..0..'..('..-&.'..!'..$%'..""为进一步揭示近年来防城港近岸表层沉积物中重金属含量的变化特征!本文收集了-.!.$-.-.年防城港近岸表层沉积物的重金属含量数据!如表0所示#可以看出8G %8@含量在逐年升高!E 2%M ;%P 5%L F 含量存在波动!但整体上呈上升趋势!84含量变化幅度较小#表R"<S!S <S<S 年防城港近岸表层沉积物重金属元素含量变化)3;(R"E 13.'*/-51*3>82*,3:*:*2*.,/&./6953+*/*7&2*.,/-5%3.'+1*.''3.'&./1-9*59-2<S!S ,-<S<S年'日""K W e!./08G E 2M ;848@P 5L F -.!.'.0,!0-!.'$.!$'-.*!'...'.,.$".'.%0',%-.!.'!-,!&-!-'%.-!'%.%.'0..'!,$.'.(,'(!-.!%'.,,!,-!%'0(%.'..(-'(..'.&$.'.0!.',.-.!*'.,,!$--.'&.%*'$.0!'!*.'!,-,'-..'.,,'*$-.!&'.,,-.--!'(.!('0.*$'*..'.&*!'&..'.%$'!.-.-.'!.&本研究'--'%&--'**0('.&.'.&%&'&,.'.&$'.,'<"表层沉积物重金属元素分布防城港近岸沉积物中重金属含量分布如图-所示!在港口码头和企沙半岛之间的东湾区域重金属含量呈现出由湾内向湾口逐渐增加的趋势!这与湾内侧为红树林保护区!外侧为人类活动密集的填海区有关(8G %E 2%84%8@%M ;(种重金属元素均在码头南部的^.0和^.,站位&图-'附近出现高值!且由码头南部自西向东呈现出高$低$高的变化&1'8G 元素空间分布""&2'E 2元素空间分布""&3'M ;元素空间分布""&4'84元素空间分布""&:'8@元素空间分布""&N 'P 5元素空间分布""&5'L F 元素空间分布""图<"防城港近岸表层沉积物中重金属元素的空间分布%&'(<"#43,&3:7&/,9&;6,&-.-51*3>82*,3:*:*2*.,/&./6953+*/*7&2*.,/-5%3.'+1*.''3.'&./1-9*+(,+Copyright©博看网 . All Rights Reserved.中"国"地"质"调"查-.--年规律!这可能与^.0和^.,站位位于防城港货运码头航线!^!&和^!,站位位于企沙工业区南部!受到人类经济活动向附近海域输入重金属元素等影响(P5的含量在企沙半岛南部由近岸向南部海域逐渐减少(L F的含量由西向东含量渐增!在^!$站位附近的区域达到最大值#'?"重金属相关性及来源解析%'%'!"重金属相关性分析对防城港近岸表层沉积物中&种重金属元素的含量进行E:1@F<;相关性分析!采用单尾C检验&#>5'j.'.('进行显著性检验!分析结果见表&# E2与L F%8@之间的相关系数均大于.',!相关性明显!说明这%种重金属元素在沉积基础上具有较强的相似性和同源性(8G与M;%84与E2%84与8@之间的相关系数均在.'(.).',.之间!相关性一般# 8G与除M;外的其他重金属元素相关系数均较小!相关性较差!说明8G的沉积与其他金属元素差异较大!这可能与人为输入和其自身的沉积特性有关#表T"表层沉积物重金属元素间相关系数)3;(T"E-99*:3,&-.+-*55&+&*.,-51*3>82*,3:*:*2*.,/&./6953+*/*7&2*.,/元素8G E2M;848@P58GE2.'-(M;.'&$.'!%84.'!-.'0(/.'.%8@.'!$.'$,.'.0.'(%0P5.'%&.'%$.'-,/.'.,0.'*(L F.'.0.',0/.'.!.'-&-.'$..'*(,%'%'-"重金属来源分析为分析防城港近岸海域重金属的来源!利用变量主成分分析进行来源解析&表,!图%'#表U"变量主成分分析的荷载和成分矩阵)3;(U"L-373.7+-24-/&,&-.23,9&O-5>39&3;:*49&.+&43:+-24-.*.,3.3:8/&/元素E8!E8-E8%8G.'%$.',%.'-*E2.'$&/.'!,/.'!!M;.'-(.',,.'-.84.'(0/.'%!.'&.P5.'(0.'%&/.'0.L F.',&/.'-*/.'%.8@.'$0/.'-!/.'.*方差贡献率e7*$'*%-0'-&!('.*累积贡献率e7*$'*%&('&.$.'&*图?"主成分分析三维荷载%&'(?"?M:-37234-549&.+&43:+-24-.*.,3.3:8/&/ ""如表,所示!E8!%E8-和E8%的方差贡献率分别为*$'*%7%-0'-&7和!('.*7!%个主成分的累积方差贡献率已达$.'&*7&h,(7'!说明用这%个主成分解释绝大多数站位的重金属来源差异是可靠的#在E8!中!E2%8@和L F均超过.',(!具有较大的正向载荷!表明这%种重金属具有相似的来源!与相关性结果吻合#与?W!,00,$-..-/海洋沉积物质量0,!(-标准相比!%种重金属各站位含量均低于其一类标准!说明这%种重金属受人类经济活动影响较小!主要受地质背景的影响!可能来源于岩石风化经河流搬运进入海域沉积#这与王毅等,-!-提出的防城港近岸区域防城江的重金属含量最高的观点一致#此外!84和P5在E8!上也具有较高的正向载荷!说明这-种元素也有部分来自陆源岩石风化#在E8-中!8G和M;均具有较大的正向载荷!分别为.',%和.',,!其他重金属的载荷较小#-者相关性为.'&$!具有显著正相关!说明其具有相同的来源#-种元素相对高含量的区域均位于码头南部的航道附近和企沙半岛东南部海域!说明8G和M;来源与人类经济活动密切相关!通常8G和M;污染主要来自废弃电池%船体防腐涂料以及印刷%生活%工业污水等,--/-%-!对比可知!防城港近岸海域的8G和M;主要来自船体防腐涂料和工业污水#在E8%中!只有84具有较大的正向载荷!为.'&.#84高值区分布在码头南侧的航道上!推测+0,+Copyright©博看网 . All Rights Reserved.第!期庞国涛!等""广西防城港近岸表层沉积物重金属分布特征及污染评价防城港近岸海域部分84污染来自化石燃料燃烧&发电',-%-#P5在E8!和E8-为正载荷!在E8%为负载荷!说明P5的来源相对多元!综合以上可知P5的来源既有陆源河流汇入!也有电镀%机械制造%化工行业%生活工业污水和海水养殖#'A"重金属污染评价%'*'!"潜在生态危害指数根据公式&!'和公式&-'计算得出防城港近岸综合潜在生态危害指数%单元素潜在生态危害指数和地质累积指数!结果如图*和表$所示#除P5外的各调查站位的?'@值均小于*.!说明防城港近岸海域表层沉积物中除P5外的0种重金属元素的单因子潜在生态风险程度属于低生态危害!其中低生态危害!站位!中等生态危害(站位!高生态危害,站位!较高生态危害%站位!很高生态危害-站位#高生态危害及以上站位多集中在企沙半岛工业区南部海域!这可能与P5的毒性系数较高%对海洋生态环境的危害较大!以及企沙半岛工业园区的污水排放有关#图A"防城港近岸潜在生态危害指数空间分布%&'(A"M&/,9&;6,&-.-5V&.%3.'+1*.''3.'&./1-9*表$"表层沉积物重金属元素评价结果)3;($"C*/6:,/-51*3>82*,3:*:*2*.,/3//*//2*.,&./6953+*/*7&2*.,/站位'@E2M;848G P58@L FE H风险分级G5E2M;848G P58@L F^.!%',*.'00,',%!.'&$&-'..!'-$*'!%!.!'((低/.'$0/!'!,/-'%(.'(%.'-0/!'--/!',0 ^.-('%*.',$,'%%!-'(&$-'..!'(,('.&!-('&$低/.'*$/.'&0/-'*%.'&(.'0-/.'$%/!'(0 ^.%('-(!'.!!.'!&!%',0*-'..!'.*,'*!,!'&*低/.'(!/.'(0/-'!(.',$/.'(!/!'(%/.',% ^.*('*!.'$.!*'!&!%'$%,,'..!'0(0'%%!%.'%$低/.'*&/.'&%/!'0&.',$.'((/.',0/!'-* ^.(&'$&!'-%!-'%%!('(&!--'..-'!,!!'0.!&-',$中等.'.$/.'-$/!',&!'.(!'.-/.'*0/.'%& ^.0!!'&-!'&-%.'..-%'!*!.-'..-'0,0'$*!&,'-.中等.'0*.'-./.'(,!'0%.'&&/.'!0/!'!! ^.&!.'&(!'**!!'(.-%'%0!$-'..-',$!*',.-(0'&%中等.'(-/.'.0/!'$&!'0*!'0,/.'.(/.'.-^.,%'!%-'!$*'..-.'.&!**'...',-*'-!!&,'*!中等/!'-0.'((/%'*$!'*-!'-0/!',,/!',% ^.$$'-,.'0&!*'..(',-%.'..-'0-!%'!.&('*$低.'%!/!'!(/!'0,/.'%&/!'../.'-./.'-. ^!.!.'..!'-*!.'(.!,'&-!0-'..-',.!*'!.-!$'%0中等.'*-/.'-&/-'!.!'%-!'*%/.'!./.'.$ ^!!$'&-!',.!-'..-%'!0!,,'..-'&!!*'..-(!'%$中等.'%&.'-0/!'$!!'0%!'0(/.'!(/.'!. ^!--'$.!'%-('%%!*'(&!*-'...',,%',-!&.',%中等/!'%&/.'!$/%'.,.'$0!'-*/!'&&/!'$& ^!%-',&.'$(('0&0'-.**'...',$*'-,0*',&低/!'%,/.'0(/-'$$/.'-&/.'*(/!'&(/!',! ^!*('($.'0,!,'%%!%'(**,'..!'**0'&0$*'%(低/.'*-/!'!*/!'%..',(/.'%-/!'.0/!'!( ^!(!!'&(!'%*!('(.!&'0*!%.'..%'!%!*'&.!$*'.&中等.'0(/.'!0/!'(*!'-%!'!-.'.0/.'.% ^!0%'%!!'-,*'%%!&'(.(,'..!'.%*'**,$'$.低/!'!,/.'-%/%'%,!'--/.'.(/!'(*/!'&0 ^!&0'.$!'&.&'!&%-'!&%*.'..!'&,&'!*%$0'.(高/.'%..'!,/-'0(-'!.-'(./.'&(/!'.& ^!,&'--.'$*!.'..!.'*$$0'..-'-!!!',.!%,'0(低/.'.0/.'0,/-'!&.'*,.'0,/.'**/.'%( ^!$!!'.0.'$%!!'(.!.'*%(..'..%'!,!0',.((%'$.高.'(0/.'0$/!'$&.'*,%'.0.'.$.'!0平均值&'.!!'-.!!'-(!('$,!%0'*-!'$*$'.,!,-',&中等/.'-0/.'*./-'!&.'$&.',-/.'&&/.'$!""防城港近岸海域的EH变化范围为0*',&) ((%'$.!平均值为!,-',&!其中低生态危害$站位!中等生态危害,站位!高生态危害-站位#重金属潜在生态危害占比排序为P5&&*'07'h8G&,'&*7'h84&0'!(7'h L F&*'$07'h E2&%',%7'h8@ &!'.07'h M;&.'007'!其中P5的占比远高于其他金属!说明P5主要控制着防城港近岸海域沉积物中重金属的潜在生态危害程度#+&,+Copyright©博看网 . All Rights Reserved.中"国"地"质"调"查-.--年%'*'-"地质累积指数评价防城港近岸海域沉积物中重金属的地质累积指数结果&图('显示!84无污染!8@%L F %E 2和M ;在少部分站位存在轻微污染!8G 和P 5在大部分站位均处在轻度%偏中度污染区间内!8G 的地质累积指数集中在!附近!属于轻度污染程度!P 5的地质累积指数大于!的站位多集中在企沙半岛工业区附近!进一步表明防城港近岸沉积物中P 5的污染主要受人为活动的影响#图Q"重金属元素地质累积指数%&'(Q"J *-:-'&+3:3++626:3,&-.&.7*O-51*3>82*,3:*:*2*.,/%'*'%"毒性效应预测根据一致性沉积物重金属质量基准!对防城港近岸表层沉积物的生物毒性风险进行了划分&表!.'!可以看出!研究区!$个站位中&种重金属含量均低于E X 8!说明该区域表层沉积物发生生物中毒的概率不大#E 2%M ;%84和8@在所有站位的实测含量均低于U X 8!可认为这*种金属不会产生有害的生物效应!8G 在^!&站位%P 5和L F 在^!$站位处于UX 8和E X 8之间!即两站位有-(7)&(7的概率引发毒性!需要引起一定的重视#表!S"沉积物重金属元素生物毒性风险%&'(!S"P &-:-'&+3:,-O&+&,89&/0-51*3>82*,3:*:*2*.,/&./*7&2*.,/元素站位数小于U X 8U X 8)E X 8大于E X 88G!,!.E 2!$..M ;!$..84!$..8@!$..P 5!,!.L F!,!.*"结论通过对防城港近岸海域表层沉积物重金属元素分布特征%潜在生态风险评价及来源分析研究!得到以下结论"&!'防城港南部海域沉积物中&种重金属元素均符合政府制定的海洋功能区划要求!但通过与往年数据对比发现84元素变化较小!其他元素含量均呈上升趋势#重金属元素的分布呈现出湾内含量低!码头航道和企沙半岛南部较高的特点#&-'研究区单因子潜在生态危害评价显示引起潜在生态危害的元素为P 5!高生态危害及以上的站位多集中在企沙半岛工业区南部海域#地质累积指数显示8G 和P 5在部分站位存在轻微至偏中度污染!污染站位多集中在企沙半岛南部海域#&%'相关性分析和主成分分析综合显示!E 2%8@和L F 呈显著正相关!主要受陆源输入沉积的影响(8G 和M ;主要来自船体防腐涂料和工业污水#84和P 5的来源相对多元化!84部分来自化石燃料燃烧&发电'!部分来自陆源输入!P 5既有陆源河流汇入!也有来自电镀%机械制造%化工行业%生活工业污水和海水养殖等方面#参考文献&C *5*9*.+*/',!-"李啸宇!何祥英!罗万次!等'广西防城湾表层沉积物重金属的分布及其潜在生态风险评价,I -'海洋环境科学!-.!0!%(&('"&!-/&!&'B >JR !P :JR !B G<]8!:C 16'Y >F C @>2GC ><;1;4=<C :;C >16:3<6<A 5>316@>F _:O 16G1C ><;<N9:1O D+:C 16F>;F G@N 13:F :4>+:;C F<N ^1;539:;521D <N ?G1;5b >,I -'Q 1@X ;O >@<;#3>!-.!0!%(&('"&!-/&!&',--"B <F _1Z !]>:39Gl 1Y 'L ==6>31C ><;<N =@>;3>=163<+=<;:;C 1;16D F >FN <@C 9::F C >+1C ><;<N F <G@3:<N 9:1O D +:C 163<;C 1+>;1C ><;>;F G@A N 13:F :4>+:;C FN @<+C 9:S D 2;>_S :F :@O <>@,I -'89:+<F =9:@:!-..%!(!&,'"&-%/&%%',%-"U 1;5Y?!]1@;_:;Z]!#1;C F 39>E P 'Y >F C @>2GC ><;1;4=1@C >C ><;A>;5<N C @13:+:C 16F &84!8G !V >!E 2!M ;'>;?16O :F C <;W 1Da 1A C :@F ,I -'Q 1@89:+!-..-!&,&!'"-$/*(',*-"曹欢!胡钰梅!潘迎捷!等'水产品中重金属异质性导致的风险,I -'生态毒理学报!-.-!!!0&0'",./$-'81<P !P G RQ !E 1;RI !:C 16'S >F _31GF :42D 9:C :@<5:;:>C D <N 9:1O D +:C 16F >;1[G1C >3=@<4G3C F ,I -'L F >1;I X 3<C <b >3<6!-.-!!!0&0'",./$-',(-"邹明明!朱慧兰!郭玉清'广西防城港东湾红树林湿地春季小型底栖动物丰度与生物量,I -'生态学杂志!-.-.!%$&0'"!,-%/!,-$'+,,+Copyright©博看网 . All Rights Reserved.第!期庞国涛!等""广西防城港近岸表层沉积物重金属分布特征及污染评价M<G Q Q!M9G P B!?G<RK'L2G;41;3:1;42><+1F F<N+:><A N1G;1>;F=@>;5>;Y<;5a1;+1;5@<O:a:C61;4<N^1;539:;551;5!G1;5b>,I-'89>;I X3<6!-.-.!%$&0'"!,-%/!,-$',0-"庞国涛!阎琨!李伟'广西三娘湾海域表层沉积物多环芳烃特征及风险评价,I-'中国地质调查!-.-!!,&('"$(/!..'E1;5?U!R1;Z!B>]'891@13C:@F1;4@>F_1F F:F F+:;C<N9D4@<A 31@2<;F>;F G@N13:F:4>+:;C F<N#1;;>1;5W1D>;?G1;5b>,I-':<6#G@O89>;1!-.-!!,&('"$(/!..',&-"马永安!徐恒振!于涛!等'?W!&%&,'($-..&海洋监测规范第(部分"沉积物分析,#-'北京"中国标准出版社!-..,'Q1RL!J G PM!R G U!:C16'?W!&%&,'(/-..&U9:#=:3>N>31AC><;N<@Q1@>;:Q<;>C<@>;5E1@C("#:4>+:;C L;16D F>F,#-'W:>T>;5"#C1;41@4F E@:F F<N89>;1!-..,',,-"P1_1;F<;B'L;:3<6<5>316@>F_>;4:bN<@1[G1C>3=<66GC><;3<;A C@<6'LF:4>+:;C<6<5>3161==@<139,I-']1C:@S:F!!$,.!!*&,'"$&(/!..!',$-"柴小平!胡宝兰!魏娜!等'杭州湾及邻近海域表层沉积物重金属的分布%来源及评价,I-'环境科学学报!-.!(!%(&!-'"%$.0/%$!0'891>JE!P G WB!]:>V!:C16'Y>F C@>2GC><;!F<G@3:F1;41F F:F F A +:;C<N9:1O D+:C16F>;F G@N13:F:4>+:;C F<N C9:P1;5`9<G W1D 1;4>C F14T13:;C1@:1F,I-'L3C1#3>8>@3G+F C!-.!(!%(&!-'"%$.0/%$!0',!.-徐争启!倪师军!庹先国!等'潜在生态危害指数法评价中重金属毒性系数计算,I-'环境科学与技术!-..,!%!&-'"!!-/!!('J G M K!V>#I!U G<J?!:C16'8163G61C><;<N9:1O D+:C16F.C<b>A3>C D3<:N N>3>:;C>;C9::O16G1C><;<N=<C:;C>16:3<6<5>316@>F_>;A4:b,I-'X;O>@<;#3>U:39;<6!-..,!%!&-'"!!-/!!(',!!-张远辉!杜俊民'南海表层沉积物中主要污染物的环境背景值,I-'海洋学报!-..(!-&&*'"!0!/!00'M91;5RP!Y G I Q'W13_5@<G;4O16G:F<N=<66GC1;C F>;F:4>+:;C F <N C9:#<GC989>;1#:1,I-'L3C1c3:1;<6#>;!-..(!-&&*'"!0!/!00',!--Q m66:@?'H;4:b<N?:<133G+G61C><;>;F:4>+:;C F<N C9:S9>;: S>O:@,I-'?:<I<G@;16!!$0$!-&%'"!.,/!!,',!%-Q13Y<;164Y Y!H;5:@F<668?!W:@5:@UL'Y:O:6<=+:;C1;4 :O16G1C><;<N3<;F:;F GF/21F:4F:4>+:;C[G16>C D5G>4:6>;:FN<@ N@:F9a1C:@:3<F D F C:+F,I-'L@39X;O>@<;8<;C1+U<b>3<6!-...!%$&!'"-./%!',!*-L=>C`#X!W1@21;C>L!W:@;F C:>;L?!:C16'U9:1F F:F F+:;C<N F:4>+:;C F3@::;>;5@>F_>;d:;>3:B15<<;1;4<C9:@3<1F C161@:1F GF>;5>;C:@;1C><;16F:4>+:;C[G16>C D5G>4:6>;:F,I-'I#<>6#:4>A +:;C!-..&!&"%-0/%*!',!(-马德毅!汤烈风!王菊英!等'?W!,00,$-..-海洋沉积物质量,#-'北京"中国标准出版社!-..*'Q1YR!U1;5B^!]1;5I R!:C16'?W!,00,/-..-Q1@>;: #:4>+:;C K G16>C D,#-'W:>T>;5"#C1;41@4F E@:F F<N89>;1!-..*' ,!0-雷富!张荣灿!陈宪云!等'夏季广西北部湾近岸海域海水和表层沉积物中重金属污染现状及评价,I-'海洋技术!-.!%!%-&-'"$*/!..'B:>^!M91;5S8!89:;JR!:C16'E<66GC><;1F F:F F+:;C1;4:O1A 6G1C><;<N9:1O D+:C16F>;C9:F:1a1C:@1;4F G@N13:F:4>+:;C F<N ?G1;5b>W:>2G?G6N8<1F C>;F G++:@,I-'c3:1;U:39;<6!-.!%!%-&-'"$*/!..',!&-姜发军!尹闯!张荣灿!等'-.!.年冬季广西北部湾近岸海域表层海水和沉积物中重金属污染现状及评价,I-'海洋环境科学!-.!%!%-&0'",-*/,%.'I>1;5^I!R>;8!M91;5S8!:C16'E<66GC><;1F F:F F+:;C1;4:O1A6G1C><;<N9:1O D+:C16F>;C9:F:1a1C:@1;4F G@N13:F:4>+:;C F<N ?G1;5b>W:>2G?G6N3<1F C>;a>;C:@-.!.,I-'Q1@X;O>@<;#3>!-.!%!%-&0'",-*/,%.',!,-罗万次!雷富!叶朝放!等'防城港湾夏季水质及表层沉积物重金属污染评价,I-'广西科学院学报!-.!(!%!&-'",%/,,'B G<]8!B:>^!R:8^!:C16'E<66GC><;:O16G1C><;<N9:1O D+:AC16F>;F:1a1C:@1;4F G@N13:F:4>+:;C F<N^1;539:;551;5W1D>;F G++:@,I-'I?G1;5b>L314#3>!-.!(!%!&-'",%/,,',!$-李啸宇!何祥英!罗万次!等'广西防城湾表层沉积物重金属的分布及其潜在生态风险评价,I-'海洋环境科学!-.!0!%(&('"&!-/&!&'B>JR!P:JR!B G<]8!:C16'Y>F C@>2GC><;1;4=<C:;C>16:3<6<A5>316@>F_:O16G1C><;<N9:1O D+:C16F>;F G@N13:F:4>+:;C F<N^1;539:;521D<N?G1;5b>,I-'Q1@X;O>@<;#3>!-.!0!%(&('"&!-/&!&',-.-刘保良!陈旭阳!魏春雷!等'广西海域沉积物重金属%滴滴涕%多氯联苯含量及生态风险分析,I-'海洋湖沼通报!-.!$&*'"!-(/!%-'B>G WB!89:;JR!]:>8B!:C16'L F F:F F+:;C<;C9:=<66GC><;1;4=<C:;C>16:3<6<5>316@>F_<N9:1O D+:C16F!Y Y U F1;4E8W F>;F:4>+:;C F1C?G1;5b>#:11@:1,I-'U@1;F13C><;F<N c3:1;<6<5D 1;4B>+;<6<5D!-.!$&*'"!-(/!%-',-!-王毅!王少鹏!王英辉!等'防城港近岸海域及河口溶解态重金属污染特征,I-'广西大学学报"自然科学版!-.!,!*%&('"-.0$/-.&,']1;5R!]1;5#E!]1;5RP!:C16'E<66GC><;391@13C:@>F C>3F<N4>F F<6O:49:1O D+:C16F>;;:1@F9<@:1;4:F C G1@D<N^1;539:;5A51;5,I-'I?G1;5b>\;>O"V1C#3>X4!-.!,!*%&('"-.0$/-.&,',---M9G1;5]!?1<JB'H;C:5@1C:41F F:F F+:;C<N9:1O D+:C16=<66GAC><;>;C9:F G@N13:F:4>+:;C F<N C9:B1>`9<G W1D1;4C9:3<1F C16a1C:@F<N C9:M91;5`>H F61;4!89>;1"8<+=1@>F<;1+<;5C D=>316 +1@>;:F:4>+:;C[G16>C D>;4>3:F,I-'E B<#c;:!-.!*!$&*'":$*!*(',-%-卢明龙!毛硕乾!林霞!等'象山港表层沉积物0种重金属的污染特征及生态风险分析,I-'生物学杂志!-.!(!%-&*'"%./%*'B G Q B!Q1<#K!B>;J!:C16'E<66GC><;391@13C:@>F C>3F1;4@>F_1F F:F F+:;C<N F>b9:1O D+:C16F>;F G@N13:F:4>+:;C F N@<+C9:J>1;5A F91;W1D,I-'I W><6!-.!(!%-&*'"%./%*'+$,+Copyright©博看网 . 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海洋沉积物中重金属的来源分析与污染评估引言：海洋是地球上最大的生态系统之一，拥有着丰富的自然资源和生物多样性。

然而，随着工业化的快速发展和人类活动的增加，海洋环境也日渐受到重金属污染的威胁。

重金属是一类具有高毒性的有害物质，对生态系统和人类健康产生潜在的风险。

因此，准确分析海洋沉积物中重金属的来源，评估其污染程度，对于保护海洋环境具有重要意义。

一、重金属在海洋沉积物中的来源分析：1. 自然来源：（1）岩石风化：岩石中的矿物质在风化过程中释放出重金属元素，进入河流输送至海洋，沉积于海底形成沉积物。

（2）火山喷发：火山喷发释放出大量的气体和岩浆，其中包含着大量的重金属元素，随着气体和岩浆降落到海洋中，重金属沉积于海底沉积物中。

（3）地壳运动：地壳运动（如地震活动、板块运动）会使得地壳中富含的重金属元素进入海洋。

2. 人为来源：（1）工业排放：工业活动中产生的废水和废气中含有大量重金属元素，其中一部分通过河流和大气传输至海洋沉积物中。

（2）农业和畜牧业：农业和畜牧业使用的化肥和农药中含有重金属元素，通过农田和农产品的径流进入河流和海洋。

（3）城市污染：城市的废水和垃圾处理不当会导致重金属元素进入海洋环境。

（4）海洋交通：船只的废水和油污会污染海洋环境，其中也包括重金属元素的排放。

二、海洋沉积物中重金属的污染评估：1. 监测方法：（1）采样分析：通过在海洋沉积物中采集样本，并进行实验室分析，可以得到沉积物中重金属元素的含量和分布情况。

（2）遥感监测：利用卫星遥感技术，通过测量海洋表面的物理和光学特征，间接推断沉积物中重金属的存在与分布情况。

2. 评估标准：（1）国家标准：不同国家和地区制定了各自的海洋环境标准，对重金属元素的含量设有限制值和参考值，以评估海洋沉积物的污染程度。

（2）生态风险评估：通过研究重金属在海洋生态系统中的生物富集和生态效应，评估其对生态系统的风险影响。

3. 污染评估结果：（1）污染源定位：通过对重金属元素的分布和含量进行分析，可以确定主要的污染源，为制定污染治理策略提供依据。