狄歡,張碩,錢(qián)衛(wèi)國(guó)

(上海海洋大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院大洋漁業(yè)資源可持續(xù)開(kāi)發(fā)省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,上海201306)

海州灣海洋牧場(chǎng)區(qū)表層沉積物主要理化狀況及其相關(guān)性分析

狄歡,張碩,錢(qián)衛(wèi)國(guó)

(上海海洋大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院大洋漁業(yè)資源可持續(xù)開(kāi)發(fā)省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,上海201306)

對(duì)2011年度海州灣海洋牧場(chǎng)區(qū)表層沉積物進(jìn)行取樣調(diào)查,并就粒徑大小、沉積物類型和沉積物中重金屬及總氮、總磷等含量進(jìn)行了測(cè)定和分析。結(jié)果表明:海州灣海洋牧場(chǎng)區(qū)域表層沉積物粒度全年內(nèi)變化范圍較小,粒度值為φ4.44～φ6.14,類型介于粉砂與黏土性質(zhì)之間,其分布特征與灣口所受北東向的風(fēng)浪相關(guān);相比2010年之前,表層沉積物中銅、鋅、鉛和鎘的濃度呈現(xiàn)上升趨勢(shì),鎘濃度超過(guò)沉積物第三類標(biāo)準(zhǔn)且時(shí)空變化較大,明顯受到潮流輸送沉積物運(yùn)動(dòng)的影響;表層沉積物中氮、磷的濃度總體上變化平穩(wěn),能夠與年內(nèi)季節(jié)變化幅度較小的重金屬濃度指標(biāo)之間建立較好的定量相關(guān)模型。

表層沉積物;海州灣;重金屬;營(yíng)養(yǎng)鹽;海洋牧場(chǎng)

海州灣位于江蘇省北部、山東省南部,屬于淺海性開(kāi)放型海灣[1]。從2003年開(kāi)始在該海域?qū)嵤┤斯~(yú)礁建設(shè),并在此基礎(chǔ)上發(fā)展海洋牧場(chǎng),在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中盧璐等[2]、 孫習(xí)武等[3]、 楊柳等[4]針對(duì)該海區(qū)的海水環(huán)境、漁業(yè)資源及浮游動(dòng)植物情況等做了詳細(xì)的總結(jié)和評(píng)價(jià),但對(duì)沉積物方面的研究報(bào)道較少。海底沉積物性質(zhì)的調(diào)查和研究,對(duì)于綜合把握海域的各項(xiàng)因素具有重要意義,如在探知區(qū)域水動(dòng)力、潮流浪向等方面,有學(xué)者[5]選擇以沉積物的粒徑組成和分布特征作為基本依據(jù),而在區(qū)域生態(tài)環(huán)境方面,沉積物作為水環(huán)境中污染物質(zhì)遷移轉(zhuǎn)化的主要載體對(duì)于整體水域質(zhì)量有著重要影響,一些學(xué)者[6-9]通過(guò)分析沉積物中氮磷形態(tài)或重金屬形態(tài)的分布來(lái)討論其生物有效性,特別是對(duì)一些結(jié)合區(qū)域優(yōu)勢(shì)藻類所作的分析研究具有重要實(shí)際意義,也有不少人以此為基礎(chǔ)開(kāi)展沉積物對(duì)于各類污染物質(zhì)的吸附、釋放規(guī)律和通量的研究。而袁懋等[10]指出,建立所研究水域主要調(diào)查項(xiàng)目的定量關(guān)系模型,可以在一定條件下有效提高環(huán)境監(jiān)測(cè)效率。本研究中,作者以2011年度海洋牧場(chǎng)示范區(qū)中的沉積物為主要研究對(duì)象,通過(guò)對(duì)不同季節(jié)沉積物的取樣調(diào)查,對(duì)表層沉積物粒徑構(gòu)成、類型以及沉積物中重金屬、總氮、總磷等濃度變化情況進(jìn)行定量分析,旨在為后續(xù)建立該區(qū)域環(huán)境的預(yù)測(cè)機(jī)制和高效監(jiān)測(cè)提供參考。

1 材料與方法

1.1 站點(diǎn)設(shè)置和樣品采集

2011年在該海域設(shè)置22個(gè)調(diào)查站點(diǎn),其中魚(yú)礁中心區(qū)域設(shè)置14個(gè)站點(diǎn),礁區(qū)外圍水域設(shè)8個(gè)對(duì)照站點(diǎn),于5月(春季)、8月(夏季)、11月(秋季)分別對(duì)各固定站點(diǎn)進(jìn)行沉積物質(zhì)的監(jiān)測(cè)調(diào)查。用抓斗式采泥器采集海底表層0.5 m處的沉積物樣品,取其中芯樣兩份,密封避光保存帶回實(shí)驗(yàn)室。采樣站點(diǎn)主要分布于 34°52.15＇～34°58.00＇N、119°21.15＇～119°34.80＇E,站點(diǎn)設(shè)置如圖1所示。

1.2 樣品的測(cè)定和數(shù)據(jù)處理

樣品從密封袋取出,在陰涼通風(fēng)處迅速風(fēng)干,剔除礫石、貝殼等雜質(zhì)顆粒。用于總氮 (TN)、總磷 (TP)及重金屬含量所需的樣品經(jīng)過(guò)研磨后進(jìn)一步過(guò)100目篩處理,測(cè)定過(guò)程嚴(yán)格參照《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范》 (GB 17378.5-2007)進(jìn)行,采用凱式滴定法和分光光度法分別測(cè)定TN、TP;高溫消解沉積物樣品后,使用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定四類重金屬鉛、銅、鎘、鋅。

圖1 調(diào)查站點(diǎn)圖Fig.1 Sampling sites in Haizhou Bay

粒徑樣品搗碎后經(jīng)六偏磷酸鈉預(yù)處理,使用馬爾文 Mastersizer 2000激光粒度儀進(jìn)行粒度分析,記錄其各粒級(jí)百分含量,計(jì)算各主要粒徑參數(shù),并運(yùn)用謝帕德三角圖分類法[11]進(jìn)行分類。粒度參數(shù)的計(jì)算采用矩法公式[12]:

式中:Xφ為平均粒徑;δφ為分選系數(shù);SKφ為偏度系數(shù);KG為峰態(tài)值;fi為樣品中各粒徑組分權(quán)重;mi為各粒徑范圍的粒徑值 (以φ制表示)。

1.3 相關(guān)性分析

根據(jù)站點(diǎn)對(duì)所調(diào)查的沉積物N、P含量與重金屬濃度作回歸分析,計(jì)算其相關(guān)曲線函數(shù)及相關(guān)系數(shù),并按照數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)要求進(jìn)行相關(guān)系數(shù)檢驗(yàn)和顯著性檢驗(yàn),評(píng)估各化學(xué)元素之間是否易于建立可靠模型或者建立起有用模型需要的數(shù)據(jù)時(shí)間跨度。

2 結(jié)果與分析

2.1 沉積物粒徑及主要理化狀況

根據(jù)粒徑計(jì)算結(jié)果,主要參數(shù)年平均值計(jì)算結(jié)果如表1所示,整個(gè)調(diào)查區(qū)域的粒度為φ4.44～φ6.14,介于黏土及粉砂之間,站點(diǎn)間總體差異波動(dòng)較小。總體沉積物類型主要為兩類,對(duì)于14個(gè)魚(yú)礁區(qū)調(diào)查站點(diǎn),魚(yú)礁點(diǎn)1、2、3、5、6、8、13為黏土質(zhì)粉砂,其余7個(gè)魚(yú)礁站點(diǎn)為粉砂質(zhì)黏土,兩種類型各占近一半,粒徑較小的站點(diǎn)主要分布于投礁區(qū)域的東南側(cè);對(duì)于8個(gè)兩側(cè)分布的對(duì)照區(qū)站點(diǎn),對(duì)照點(diǎn)2、3、5、7、8為黏土質(zhì)粉砂,其余3個(gè)對(duì)照點(diǎn)為粉砂質(zhì)黏土,同樣,粒徑較小的3個(gè)站點(diǎn)分布于整個(gè)調(diào)查區(qū)域的東南側(cè)。

表1 2011年均沉積物粒度計(jì)算結(jié)果Tab.1 The average particle sizes caculated in 2011

本研究中,按所屬地理方位將22個(gè)調(diào)查站點(diǎn)劃歸為3條斷面,分別為位于西北部的 (對(duì)照點(diǎn)7、5、3、2)斷面、投礁區(qū)中部的 (魚(yú)礁點(diǎn)5、6、3、4、2、10、1、11、7、12、8、13、9、14) 斷面以及東南部的 (對(duì)照點(diǎn)8、6、4、1)斷面,從粒度數(shù)值的變化趨勢(shì)可以看出 (表1):在灣口附近的西北斷面,粒度值呈現(xiàn)出由近岸向遠(yuǎn)岸變大的梯度趨勢(shì),表明該區(qū)域底質(zhì)沉積物受到灣內(nèi)潮流一定的帶動(dòng)作用;而東南斷面的變化趨勢(shì)正好相反,說(shuō)明處在灣口頂內(nèi)外的兩塊區(qū)域分別處于潮流往復(fù)的交匯區(qū),各自受到不同流向潮流的影響;而中線的變化趨勢(shì)較左右兩側(cè)較為平緩,但仍能看出近岸稍大于遠(yuǎn)岸的基本特征,恰能說(shuō)明投礁區(qū)處在潮流往復(fù)的交匯區(qū),可以推測(cè)出整個(gè)投礁區(qū)域是一個(gè)沉積物隨海流輸送的緩沖地帶,而海區(qū)底部投放的人工魚(yú)礁對(duì)沉積物的搬運(yùn)起著一定的阻緩和消減作用。

2.2 4類重金屬污染物的時(shí)空分布

調(diào)查的表層沉積物中,4類重金屬污染物在3個(gè)季度中的等值線分布圖見(jiàn)圖2。

總鉛 (Pb)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示:5月份Pb含量為19.25～68.00 mg/kg,總體基本符合 《海洋沉積物質(zhì)量》[13]所設(shè)定的第一類標(biāo)準(zhǔn);8月份Pb含量為9.75～75.00 mg/kg,10月份 Pb含量為15.40～112.75 mg/kg,夏、秋兩個(gè)季節(jié)Pb含量的變化跨度較大,并且個(gè)別調(diào)查站點(diǎn)的Pb濃度在此期間快速上升,Pb濃度下降為第二類標(biāo)準(zhǔn),秋季的幾個(gè)魚(yú)礁區(qū)站點(diǎn)表現(xiàn)得更為明顯。

總銅 (Cu)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示:5月份Cu含量為17.25～26.25 mg/kg,8月份Cu含量為12.12～27.75 mg/kg,10月份 Cu含量為 12.40～43.50 mg/kg,3個(gè)季節(jié)中Cu的濃度范圍波動(dòng)不大,均符合第一類標(biāo)準(zhǔn),除秋季出現(xiàn)小幅升高外,全年變化幅度保持平穩(wěn)。從3個(gè)季節(jié)中Cu含量的對(duì)比可以明顯看到,春季表層沉積物中Cu的遷移表現(xiàn)為由灣外向?yàn)硟?nèi)擴(kuò)散,由于有一部分被魚(yú)礁區(qū)所阻滯,因而向?yàn)硟?nèi)擴(kuò)散的趨勢(shì)放緩。

總鎘 (Cd)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示:5月份Cd含量為19.25～179.25 mg/kg,8月份 Cd含量為8.25～179.50 mg/kg,10月份 Cd含量為4.20～145.75 mg/kg,3個(gè)季節(jié)各站點(diǎn)間的Cd含量差異較明顯, Cd濃度基本無(wú)法達(dá)到第三類標(biāo)準(zhǔn),屬于Cd污染較嚴(yán)重地區(qū),同時(shí)沉積物中的含Cd污染物在該區(qū)的遷移轉(zhuǎn)化運(yùn)動(dòng)較為活躍。從污染區(qū)域的分布來(lái)看,魚(yú)礁區(qū)在春季受污染的程度較重,下半年除部分積累外逐漸向?yàn)晨谕夥较蜣D(zhuǎn)移,總體呈現(xiàn)類似于粒徑的變化趨勢(shì),即從東南方向輸入,在灣頂附近滯留后往東北方向輸出。

總鋅 (Zn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示:5月份Zn含量為35.75～84.75 mg/kg,8月份 Zn含量為34.50～86.75 mg/kg,10月份 Zn含量為 22.50～67.25 mg/kg,3個(gè)季節(jié)Zn濃度分布較為均衡,Zn濃度值均遠(yuǎn)低于第一類標(biāo)準(zhǔn),處于良好狀態(tài),春、夏兩季的分布特征基本類似,夏季略微上升,秋季呈現(xiàn)出全年的低峰值,魚(yú)礁范圍區(qū)內(nèi)Zn濃度總體沒(méi)有較大波動(dòng)。

2.3 N、P濃度的時(shí)空分布

相對(duì)于海水中的營(yíng)養(yǎng)鹽狀況,沉積物中的N、P含量更能確切地反映一個(gè)時(shí)期內(nèi)海區(qū)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)輸入情況。2011年度22個(gè)站點(diǎn)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示,海域沉積物中TN含量春、夏、秋季分別為0.24～0.59、0.29～0.89、0.24～0.85 g/kg,而TP含量春、夏、秋季分別為 0.31～0.68、0.31～0.43、0.34～0.60 g/kg。可以看出:TN濃度的時(shí)空差異較大,全年的變化相對(duì)活躍,與春季相比,夏、秋兩季出現(xiàn)了TN濃度高峰值;而TP濃度除了個(gè)別站點(diǎn)外,全年的變化趨勢(shì)較為穩(wěn)定 (圖2)。

2.4 相關(guān)曲線的建立

對(duì)應(yīng)各站點(diǎn)的重金屬含量,分別對(duì)3個(gè)季節(jié)表層沉積物中TN及TP監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采用線性回歸方程建立各指標(biāo)間的定量關(guān)系模型,并作相關(guān)性檢驗(yàn),結(jié)果見(jiàn)表2。污染物之間相關(guān)模型的建立對(duì)于評(píng)估某段時(shí)間內(nèi)污染物的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律和污染種類變動(dòng)都有重要意義,如果海州灣海洋牧場(chǎng)的常規(guī)環(huán)境監(jiān)測(cè)能在幾年里建立有效的相關(guān)模型,則能從高效性和精準(zhǔn)性方面提升監(jiān)測(cè)的工作質(zhì)量。

3 討論

3.1 粒徑對(duì)化學(xué)元素濃度分布的影響

圖2 沉積物中總鉛、總銅、總鎘、總鋅、總氮、總磷在5月、8月和10月的等值線圖Fig.2 The contour map of Pb,Cu,Cd,Zn,TN,and TP levels in the sediments in May,August and October

表2 各項(xiàng)指標(biāo)的回歸方程和相關(guān)系數(shù)Tab.2 The regression equation and correlation coefficient between the index

從以往的調(diào)查結(jié)果可知,連云港近岸海域的水動(dòng)力主要為波浪和潮流,水動(dòng)力條件較為復(fù)雜,本次調(diào)查點(diǎn)所在的投礁區(qū)域正處于海州灣灣頂,灣口突窄的地形變化導(dǎo)致波浪向岸傳播的過(guò)程中大部分能量消耗在與水下岸坡的摩擦上,形成了比較寬闊的波浪消能帶,使近岸潮流作用明顯,尤其是灣頂處于波腹區(qū)流速較小,利于沉積物的擴(kuò)散堆積[14]。海域的沉積物粒度變化趨勢(shì)一定程度上反映了該海域沉積物搬運(yùn)作用的方式,根據(jù)Visher的粒徑分布累積機(jī)率曲線可以對(duì)本研究中的粒度參數(shù)進(jìn)行分析,總體的平均粒度值反映了海州灣魚(yú)礁區(qū)的沉積物顆粒較細(xì),主要搬運(yùn)模式屬于懸浮搬運(yùn)。研究表明[15-16],沉積物的粒徑大小對(duì)于重金屬和其他化學(xué)元素顆粒的吸附影響較大,一般隨著粒徑的減小,對(duì)重金屬等的理論吸附濃度逐漸增加。海州灣魚(yú)礁建設(shè)海域的沉積物粒度總體較小,決定了其對(duì)于外界重金屬污染物或N、P等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)具有較大的吸附容量和擴(kuò)散潛力。

從已有文獻(xiàn)可以看出,海州灣內(nèi)潮流屬于淺海半日潮,潮差較大,近岸水流基本為往復(fù)運(yùn)動(dòng)[17]。而根據(jù)東西連島海洋站的觀測(cè)資料,海區(qū)的波浪以風(fēng)浪為主,主浪向?yàn)楸睎|[14]。據(jù)此并按照粒徑的變化趨勢(shì) (表1)可以發(fā)現(xiàn),灣口潮流的影響造成東南斷面輸入流向的粒徑較細(xì),輸出流向的粒徑相對(duì)較粗,而處于中部的投礁調(diào)查區(qū)因其特殊的地理位置及底部魚(yú)礁的存在,更容易滯緩沉積物及其自身所吸附化學(xué)元素的遷移運(yùn)動(dòng),使一些潛在的有害物質(zhì) (如重金屬等)在潮流輸出向得到輕微程度的富集,而不容易向?yàn)惩馄渌蚩焖贁U(kuò)散。今后對(duì)于該海域的重點(diǎn)污染物質(zhì) (如重金屬)進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí),監(jiān)測(cè)重點(diǎn)應(yīng)集中在自身海區(qū)的生產(chǎn)作業(yè)以及對(duì)北東向波浪的源頭,同時(shí)海區(qū)表層沉積物中的N、P含量由于粒徑較小其對(duì)于海水中營(yíng)養(yǎng)鹽有著較強(qiáng)的相互影響作用,對(duì)海區(qū)中海水富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)時(shí),應(yīng)當(dāng)著重考慮沉積物帶來(lái)的影響因素。

3.2 海州灣海洋牧場(chǎng)區(qū)重金屬污染的狀況

多年來(lái),海州灣海洋牧場(chǎng)區(qū)重金屬污染物的主要輸入源頭來(lái)自近海沿岸的漁業(yè)及工業(yè)生產(chǎn)。而近年來(lái),該海區(qū)內(nèi)的主要污染來(lái)源逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)闈O船作業(yè)及漁業(yè)養(yǎng)殖過(guò)程中所排放的拋海廢棄物,海水養(yǎng)殖環(huán)境的惡化也影響到養(yǎng)殖生物的生長(zhǎng)和繁殖[18]。與盧璐等[2]對(duì)海州灣調(diào)查所得出的濃度狀態(tài)相比較,本次調(diào)查中總體的污染程度有加深的趨勢(shì),并且魚(yú)礁區(qū)的持續(xù)擴(kuò)大建設(shè)對(duì)于一些重金屬污染物的分布遷移起著較為明顯的分散聚集效應(yīng)。Pb、Cu、Cd和Zn屬于海洋重金屬污染物監(jiān)測(cè)中常見(jiàn)并且分布較廣的幾類重金屬,與賀心然等[19]對(duì)海州灣地區(qū)調(diào)查的數(shù)據(jù)相比,本次調(diào)查中這幾類重金屬污染物的濃度都有不同程度的上升,而在變化上有其時(shí)空規(guī)律。其中最值得注意的是Cd污染程度比較嚴(yán)重,這主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面:一是調(diào)查站點(diǎn)間的差異大,從個(gè)位到百位的單位數(shù)量級(jí)分布體現(xiàn)出吸附于表層沉積物的含Cd物質(zhì)有很強(qiáng)的遷移轉(zhuǎn)化性,與粒徑的空間變化特征相符且表現(xiàn)得更為明顯,表明在調(diào)查海域內(nèi)Cd污染的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)較大;二是季節(jié)變化明顯,從等值線分布圖中對(duì)比發(fā)現(xiàn), Cd在春、夏、秋3個(gè)季節(jié)呈現(xiàn)出不同的分布特征,同樣揭示了含Cd污染物質(zhì)在海域中存在的不穩(wěn)定性,重金屬是一類典型的積累性污染物[20],而灣頂附近某一時(shí)間段內(nèi)的潮流情況可能是影響Cd含量累積的決定因素。

總體分析結(jié)果表明:調(diào)查海域以Cd為代表的污染物有基于區(qū)域表層沉積物的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,且在積累濃度超過(guò)沉積物附著飽和度時(shí)能發(fā)揮出自身更大的轉(zhuǎn)移活躍性;反過(guò)來(lái)說(shuō),一旦某種污染物具有這種活躍性,說(shuō)明其有超過(guò)所屬環(huán)境承載的危險(xiǎn)。調(diào)查海域中,重金屬等污染物以附近的臨洪河口的陸源輸入、連云港港口30萬(wàn)t航道及附近臨港工業(yè)生產(chǎn)所產(chǎn)生的污染物排放為主要源頭。此外,海州灣水域的余流場(chǎng)基本為向岸方向,在E向和 ESE向風(fēng)所產(chǎn)生余流作用下加劇了污染物的向岸堆積[2]。在降水較少的春季,灣頂?shù)滦沽枯^少,表層沉積物中Cd向岸堆積趨勢(shì)比較明顯,由于魚(yú)礁的阻流作用,魚(yú)礁對(duì)Cd由灣外向?yàn)硟?nèi)擴(kuò)散有一定的阻擋作用,在一定程度上阻止了Cd向?yàn)稠數(shù)妮斎?而在降水較多的夏、秋季,受河流下泄影響,由灣內(nèi)向?yàn)惩獾乃粨Q能力增強(qiáng),但這種阻滯效果不明顯,有利于污染物向?yàn)惩廨斔?對(duì)降低灣內(nèi)重金屬含量有一定幫助。今后對(duì)海域重金屬進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí),需要考慮沉積物隨潮流的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及底質(zhì)的環(huán)境飽和度。

3.3 海州灣海洋牧場(chǎng)區(qū)營(yíng)養(yǎng)鹽類的狀況

海州灣海域的入海河流較多,通過(guò)陸源輸入了大量有機(jī)質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)鹽,近岸水域的富營(yíng)養(yǎng)化比較嚴(yán)重,而人工魚(yú)礁建設(shè)區(qū)域處于灣口漸寬處,根據(jù)對(duì)粒徑的分析結(jié)果來(lái)看,調(diào)查站點(diǎn)所處區(qū)域的潮流往復(fù)運(yùn)動(dòng)較為明顯,水體流動(dòng)交換頻繁,有效降低了赤潮的危害程度。但近年來(lái)魚(yú)礁建設(shè)區(qū)內(nèi),人工養(yǎng)殖生產(chǎn)逐漸興起,海洋牧場(chǎng)區(qū)域的營(yíng)養(yǎng)鹽特別是氮鹽不可避免地快速累積,使沉積物中N濃度逐漸增加,與重金屬污染物一樣,當(dāng)沉積物中N的積累量達(dá)到飽和程度時(shí),其活躍性即與海水交換的頻率逐漸增加,容易打破水中的N、P平衡,造成生態(tài)災(zāi)害。雖然歷史上赤潮最終多以P元素成為限制性因子而結(jié)束[21],但對(duì)于N源的輸入仍然需要加強(qiáng)控制和嚴(yán)密監(jiān)測(cè)。

3.4 相關(guān)模型的可行性分析

比較各數(shù)據(jù)模型結(jié)果可以發(fā)現(xiàn),達(dá)到顯著或極顯著性水平 (P＜0.05或P＜0.01)的一元回歸方程共有7組,分別為春季的Pb-TN組、秋季的Pb-TN組、夏季的Cu-TP組、秋季的Cu-TP組、春季的Zn-TN組、夏季的Zn-TP組以及秋季的Zn-TP組。其中3個(gè)季節(jié)的數(shù)量相當(dāng),可以看出在各個(gè)季節(jié)都有建立模型的條件,而4種重金屬元素中,與所建立的化學(xué)元素間變化幅度越小,建立起的回歸方程有效性就越高,如夏季的Cu-TP數(shù)據(jù)組。而Cd在本次調(diào)查年度中由于其時(shí)空變化較為強(qiáng)烈,無(wú)法建立能通過(guò)相關(guān)性和顯著性檢驗(yàn)的數(shù)據(jù)模型。總體來(lái)說(shuō),表2反映了是否能在本海域建立沉積物化學(xué)元素間相關(guān)模型的可行性,越穩(wěn)定的定量模型就需要越大的時(shí)間跨度數(shù)據(jù)支持,當(dāng)前一年的數(shù)據(jù)無(wú)法滿足建立一個(gè)完整、可靠的模型時(shí),需要后續(xù)幾年的數(shù)據(jù)積累才能完成。而相關(guān)性較高的幾組數(shù)據(jù)從另一方面反映了其相互之間變化幅度的頻率相近。

4 結(jié)論

1)海州灣海洋牧場(chǎng)的底質(zhì)物理環(huán)境較為平穩(wěn),表層沉積物平均粒徑為4.44～6.14(φ制),沉積物種類的分布相差不大,主要分為黏土質(zhì)粉砂和粉砂質(zhì)黏土兩種。粒度大小的分布符合灣頂潮流往復(fù)流向,經(jīng)度上差異較為明顯。東南輸入向的沉積物粒徑比東北輸出向略小,而人工魚(yú)礁投礁區(qū)處于潮流運(yùn)動(dòng)內(nèi)外緩沖區(qū),魚(yú)礁的存在對(duì)于沉積物運(yùn)動(dòng)有一定滯緩作用。

2)表層沉積物中幾類重金屬含量比往年有所升高,其中Cd污染較為嚴(yán)重,其運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化較為活躍,一定程度上達(dá)到了沉積物吸附的飽和濃度,海流方向決定了其遷移方向。

3)表層沉積物中TN濃度的時(shí)空變化較大,總體范圍波動(dòng)較小,TP的年變化穩(wěn)定,N源的持續(xù)輸入提升了海區(qū)富營(yíng)養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)。

4)建立穩(wěn)定有效的定量模型需要在本次調(diào)查的基礎(chǔ)上擴(kuò)大監(jiān)測(cè)海域及監(jiān)測(cè)頻率,而對(duì)分布變化較大的污染物建立回歸模型時(shí),要在調(diào)查站點(diǎn)上囊括主要輸入源區(qū)域。

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The main physical and chemical characterization and correlation of surface sediment at marine ranching area in Haizhou Bay

DI Huan,ZHANG Shuo,QIAN Wei-guo
(College of Marine Sciences,Key Laboratory of Sustainable Exploitation of Oceanic Fisheries Resources,Ministry of Education,Shanghai Ocean University,Shanghai 201306,China)

The particle size,sediment type,concentrations of heavy metal,and total nitrogen and phosphorus levels were detected based on the survey data of surface sediment at the marine ranching area in Haizhou Bay in 2011. The results showed that the particle sizes were found to be variable from φ4.44 to φ6.14,that is,between silt and clay,which was attributed to the northeast-wind wave of the bay mouth.The concentrations of Cu,Zn,Pb and Cd were shown higher now than before 2010,especially Cu being far more higher than the third standard of sediment quality with highly temporal and spatial variation,which apparently was affected by tidal current sediment movement.The levels of N and P were changed steadily,and the quantitative relationship models among the indexes of some heavy metals with small change for each quarter a year were established.

surface sediment;Haizhou Bay;heavy metal;nutrient;marine ranching area

X834

:A

2095-1388(2013)04-0406-07

2013-03-10

上海市教委創(chuàng)新項(xiàng)目 (09YZ272);農(nóng)業(yè)部轉(zhuǎn)產(chǎn)轉(zhuǎn)業(yè)項(xiàng)目 (技09-0065,D8006-11-0092);大洋漁業(yè)資源可持續(xù)開(kāi)發(fā)省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金資助項(xiàng)目 (KF201001)

狄歡 (1988-),男,碩士研究生。E-mail:huand@live.cn

張碩 (1976-),男,副教授。E-mail:s-zhang@shou.edu.cn