陳 豫,張飲江,郭軍輝,石 強(qiáng),楊東方,

(1.上海海洋大學(xué)信息學(xué)院 上海 2 0 1 3 0 6;2.上海海洋大學(xué)生命學(xué)院 上海 2 0 1 3 0 6; 3.濰坊泰興生物化工有限責(zé)任公司 濰坊 2 6 1 3 0 0;4.國(guó)家海洋局北海環(huán)境監(jiān)測(cè)中心 青島 2 6 6 0 3 3)

膠州灣水體重金屬汞的分布和季節(jié)變化
*

陳 豫1,張飲江2,郭軍輝3,石 強(qiáng)4,楊東方2,4

(1.上海海洋大學(xué)信息學(xué)院 上海 2 0 1 3 0 6;2.上海海洋大學(xué)生命學(xué)院 上海 2 0 1 3 0 6; 3.濰坊泰興生物化工有限責(zé)任公司 濰坊 2 6 1 3 0 0;4.國(guó)家海洋局北海環(huán)境監(jiān)測(cè)中心 青島 2 6 6 0 3 3)

摘 要:根據(jù)1 9 8 1年4月、8月和1 1月膠州灣水域調(diào)查資料,探討和研究膠州灣重金屬汞的水質(zhì)、平面分布、垂直分布、季節(jié)變化以及污染源。結(jié)果表明:1 9 8 1年,春季膠州灣水域汞污染比較嚴(yán)重,汞含量在0.0 2 79～2.0 8 6μg/L;夏季水質(zhì)較好,汞含量在0.0 0 12～0.0 3 96 8μg/L;秋季水質(zhì)很好,汞含量在0.0 0 18～0.0 1 74μg/L。汞含量的垂直分布顯示了汞的沉降過(guò)程和遷移過(guò)程。

關(guān) 鍵 詞:汞;時(shí)空分布;污染源;季節(jié)變化;膠州灣

汞,是唯一在常溫下呈液態(tài)并易流動(dòng)的金屬,汞及其化合物不僅具有較強(qiáng)的生物毒性[1],而且還被認(rèn)為是海岸帶少數(shù)受限制的生物機(jī)體內(nèi)一種主要的污染物[2-3]。國(guó)家海洋局全國(guó)海洋監(jiān)測(cè)網(wǎng)每年對(duì)我國(guó)的海域進(jìn)行3個(gè)航次的環(huán)境監(jiān)測(cè),其中汞是必測(cè)項(xiàng)目之一[4]。自2 0世紀(jì)7 0年代末,我國(guó)開(kāi)始重視環(huán)境保護(hù)工作,對(duì)于排放入海的污水和廢水進(jìn)行監(jiān)控。

本文根據(jù)1 9 8 1年的調(diào)查資料,分析膠州灣水體中汞的含量、水平分布、垂直分布和季節(jié)變化,研究膠州灣水域汞含量的變化過(guò)程,為治理汞污染的環(huán)境提供科學(xué)理論依據(jù)。

1 調(diào)查水域、材料與方法

1.1 膠州灣自然環(huán)境

膠州灣位于山東半島南部,其地理位置為1 2 0°0 4′～1 2 0°2 3′E,3 5°5 8′～3 6°1 8′N(xiāo)之間,以團(tuán)島與薛家島連線為界,與黃海相通,面積約為4 4 6k m2,平均水深約7m,是一個(gè)典型的半封閉型海灣。

1.2 材料與方法

本研究所使用的1 9 8 1年4月、8月和1 1月膠州灣水體汞的調(diào)查資料由國(guó)家海洋局北海環(huán)境監(jiān)測(cè)中心提供。以4月調(diào)查的數(shù)據(jù)代表春季,以8月調(diào)查的數(shù)據(jù)代表夏季,以1 1月調(diào)查的數(shù)據(jù)代表秋季。4月設(shè)3 1個(gè)站位取水樣,8月設(shè)3 7個(gè)站位取水樣,1 1月設(shè)8個(gè)站位取水樣。水深大于1 0m時(shí)分別取表層和底層水樣,水深小于1 0m時(shí)只取表層水樣,水樣在現(xiàn)場(chǎng)過(guò)濾后送回實(shí)驗(yàn)室冰箱冷凍保存直至分析。

1.3 樣品的測(cè)定

水樣中的汞用冷原子吸收分光光度法進(jìn)行測(cè)定,測(cè)定之前需要先把水樣進(jìn)行預(yù)處理。首先量取1 0 0m L水樣于2 5 0m L錐形瓶中,加硫酸溶液(1∶1)2.5m L,過(guò)硫酸鉀溶液0.2 5g,加熱煮沸1m i n后冷卻至室溫,滴加鹽酸氰氨溶液2m L。再將水樣轉(zhuǎn)入汞蒸汽發(fā)生瓶中進(jìn)行測(cè)定。最后量取1 0 0m L無(wú)汞純水測(cè)量空白值。

2 結(jié)果

2.1 含量大小

4月,膠州灣水體中汞的含量范圍為0.0 2 79～2.0 8 6μg/L。只有2個(gè)站位水體的水質(zhì)符合國(guó)家一類(lèi)海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),汞含量為0.0 5μg/L;小部分站位水體的水質(zhì)符合國(guó)家二類(lèi)海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),汞含量為0.2μg/L;大部分站位水體的水質(zhì)符合國(guó)家三類(lèi)海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn);有9個(gè)站位水體的水質(zhì)劣于國(guó)家三類(lèi)海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。這說(shuō)明春季膠州灣水質(zhì)汞污染比較嚴(yán)重。

8月,膠州灣水體中汞的含量明顯下降,達(dá)到0.0 0 12～0.0 3 96 8μg/L,所有監(jiān)測(cè)站位水體的水質(zhì)均符合國(guó)家一類(lèi)海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),整個(gè)膠州灣水質(zhì)較好。

1 1月,膠州灣水體中汞的含量進(jìn)一步下降,其值為0.0 0 18～0.0 1 74μg/L,整個(gè)膠州灣水質(zhì)很好。

2.2 水平分布

2.2.1 水平表層分布

4月,表層水體中汞含量都非常高。在婁山河入?？谡疚坏谋韺铀w中,汞含量最高值達(dá)到2.0 8 6μg/L,并以此為中心,形成了一系列不同梯度,汞含量沿梯度降低。在膠州灣的北部,有一個(gè)比較大的區(qū)域呈現(xiàn)汞的高含量,大于1.0 0 0μg/L。在膠州灣水域,呈現(xiàn)出由北向南逐漸減少的趨勢(shì)。

8月,表層水體中汞含量都比較低。有兩個(gè)相對(duì)比較高的區(qū)域,一個(gè)在膠州灣東部近岸水域,另一個(gè)在膠州灣西部近岸水域,并呈現(xiàn)出由北向南逐漸減少的趨勢(shì)。

1 1月,表層水體中汞含量都非常低,而且分布比較均勻。在李村河和婁山河的入?？谥g的近岸水域,有一個(gè)汞含量相對(duì)比較高的區(qū)域,形成了一系列不同梯度的半個(gè)同心圓,汞含量從中心沿梯度降低。在海泊河的入?？谀喜康慕端?有一個(gè)汞含量相對(duì)比較高的區(qū)域,形成了一系列不同梯度的半個(gè)同心圓,汞含量從中心沿梯度降低。在膠州灣東部近岸水域,呈現(xiàn)有兩個(gè)汞含量相對(duì)比較高的區(qū)域。

2.2.2 水平底層分布

4月,在膠州灣的灣口水域,從灣口內(nèi)側(cè)到灣口,再到灣口外側(cè),汞含量沿梯度升高,由0.0 2 88μg/L迅速增加到3.1 2 50μg/L。8月,在膠州灣的灣口水域,從灣口內(nèi)側(cè)到灣口,再到灣口外側(cè),汞含量沿梯度升高,由0.0 0 2μg/L逐漸增加到0.0 2 62 4μg/L。1 1月,在膠州灣的灣口水域,從灣口內(nèi)側(cè)到灣口,再到灣口外側(cè),汞含量沿梯度降低,由0.0 0 54μg/L逐漸減少到0.0 0 26μg/L。

2.3 垂直分布

4月,在膠州灣的灣口水域,從灣口內(nèi)側(cè)到灣口,再到灣口外側(cè),在表層水體中汞含量沿梯度升高,由0.0 9 02μg/L迅速增加到1.0 7 30μg/L;在底層水體中汞含量沿梯度升高,由0.0 2 88μg/L迅速增加到3.1 2 50μg/L。這表明表層水體和底層水體的水平分布趨勢(shì)是一致的。

8月,在膠州灣的灣口水域,從灣口內(nèi)側(cè)到灣口,再到灣口外側(cè),在表層水體中汞含量沿梯度升高,由0.0 0 12μg/L迅速增加到0.0 1 58 4μg/L;在底層水體中汞含量沿梯度升高,由0.0 0 2μg/L逐漸增加到0.0 2 62 4μg/L。這表明表層水體和底層水體的水平分布趨勢(shì)是一致的。

1 1月,在膠州灣的灣口水域,從灣口內(nèi)側(cè)到灣口,再到灣口外側(cè),在表層水體中汞含量沿梯度降低,由0.0 1 25μg/L逐漸減少到0.0 0 18μg/L;在底層水體中汞含量沿梯度降低,由0.0 0 54μg/L逐漸減少到0.0 0 26μg/L。這表明表曾水體和底層水體的水平分布趨勢(shì)是一致的。

2.4 季節(jié)分布

2.4.1 季節(jié)表層分布

膠州灣水域的表層水體中:4月,汞的含量范圍為:0.0 2 79～2.0 8 6μg/L;8月,汞的含量范圍為:0.0 0 12～0.0 3 96 8μg/L;1 1月,汞的含量范圍為:0.0 0 18～0.0 1 74μg/L。這表明在4月、8月和1 1月,表層水體中汞的含量范圍變化非常大,由高到低依次為4月、8月、1 1月。因此,表層水體中汞的含量由高到低的季節(jié)變化為:春季、夏季、秋季。

2.4.2 季節(jié)底層分布

膠州灣水域的底層水體中:4月,汞的含量范圍為:0.0 2 88～3.1 2 50μg/L;8月,汞的含量范圍為:0.0 0 2～0.0 2 62 4μg/L;1 1月,汞的含量范圍為:0.0 0 26～0.0 0 54μg/L。這表明在4月、8月和1 1月,底層水體中汞的含量范圍變化非常大,由高到低依次為4月、8月、1 1月。因此,底層水體中汞的含量由高到低的季節(jié)變化為:春季、夏季、秋季。

3 結(jié)論

3.1 水質(zhì)

膠州灣水域,4月,大部分站位的水體中汞含量符合國(guó)家三類(lèi)海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),小部分站位的水體中汞含量符合國(guó)家二類(lèi)海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),只有2個(gè)站位的水體中汞含量符合國(guó)家一類(lèi)海水標(biāo)準(zhǔn),在個(gè)別站位的水體則遠(yuǎn)遠(yuǎn)劣于國(guó)家三類(lèi)海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),這說(shuō)明春季汞的水質(zhì)污染比較嚴(yán)重。8月,汞的含量全部符合國(guó)家一類(lèi)海水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),這說(shuō)明整個(gè)膠州灣的水質(zhì)較好。1 1月,不僅整個(gè)膠州灣水體都達(dá)到國(guó)家一類(lèi)海水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),而且水體中汞含量比8月進(jìn)一步下降。

3.2 污染源

4月,膠州灣水域,表層水體中汞含量都非常高,最高值達(dá)到2.0 8 6μg/L。汞含量的水平分布顯示:在婁山河入?？诘慕端?有汞含量相對(duì)比較高的水域;在膠州灣的北部,也有一個(gè)比較大的區(qū)域呈現(xiàn)汞的高含量,表明這部分水域已經(jīng)受到汞的嚴(yán)重污染。

膠州灣東部近岸河口附近水域成為汞含量的高濃度區(qū),這與1 9 7 9年、1 9 8 0年具有相同的分布[5-6]。由于造成膠州灣重金屬汞污染的最主要原因是陸源污染物通過(guò)排污河入海,工業(yè)廢水和生活污水成為主要的污染源。這說(shuō)明膠州灣水域的汞含量受到人類(lèi)活動(dòng)的影響是非常顯著的。

8月和1 1月,表層水體中汞含量都比較低, 8月汞含量最高值為0.0 3 96 8μg/L,1 1月汞含量最高值為0.0 1 74μg/L。而且,從8月到1 1月,汞含量進(jìn)一步降低。

膠州灣表層水域,汞含量的分布展示了在夏、秋季膠州灣水域都非常低,在三個(gè)河口區(qū)的近岸水域汞含量相對(duì)較高,這與1 9 7 9年具有相同的分布[5-6]。表明膠州灣水域的汞來(lái)源主要來(lái)自于東部近岸水域。

3.3 沉降過(guò)程及遷移過(guò)程

在膠州灣的灣口水域,從灣口內(nèi)側(cè)到灣口,再到灣口外側(cè)。4月、8月和1 1月,表層水體和底層水體中汞含量水平分布趨勢(shì)是一致的。這證實(shí)了汞的沉降過(guò)程[6],表明重金屬汞隨河流入海后,不易溶解,迅速由水相轉(zhuǎn)入固相,最終轉(zhuǎn)入沉積物中。表層水體和底層水體中汞含量水平分布趨勢(shì)一致也表明汞的沉降較快。

4月和8月,表層水體和底層水體中汞含量沿梯度升高。1 1月,表層水體和底層水體中汞含量沿梯度降低。表層水體和底層水體中汞含量的分布變化證實(shí)了汞的遷移過(guò)程[5]。表明隨著雨季(5月-1 1月)的到來(lái),季節(jié)性的河流變化,大量汞被輸入膠州灣海域中,因此在春季和夏季,表層水體和底層水體中汞含量沿梯度升高。隨著雨季(5月-1 1月)的結(jié)束,只有少量的汞被輸入膠州灣海域中,因此在秋季,表層水體和底層水體中汞含量沿梯度降低。

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*基金項(xiàng)目:中國(guó)科學(xué)院知識(shí)創(chuàng)新工程重要方向項(xiàng)目 (K Z C X2-2 0 7);國(guó)家海洋局海洋溢油鑒別與損害評(píng)估技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室基金資助;國(guó)家海洋局北海環(huán)境監(jiān)測(cè)中心主任科研基金資助(0 5 EMC 1 6).