王凱偉 王永紅① 王曉宇,2

(1.中國(guó)海洋大學(xué)海洋地球科學(xué)學(xué)院 海底科學(xué)與探測(cè)技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 山東青島 266100; 2.浙江省海洋科學(xué)院浙江杭州 310000)

重金屬污染是沉積物污染中具有顯著負(fù)面影響的一類關(guān)鍵污染, 其造成的污染難以治理且危害往往比較高。沉積物中的重金屬污染所涉及的對(duì)底棲生物群落的生態(tài)影響、飲用水污染以及通過(guò)食物鏈在水產(chǎn)品中的污染積累, 最終都會(huì)對(duì)人類健康產(chǎn)生間接的負(fù)面影響(Chenet al, 2019)。由于細(xì)粒級(jí)的沉積物更容易富集各類重金屬元素, 多數(shù)相關(guān)研究也集中在這類沉積物上, 而顆粒相對(duì)較粗的沙灘沉積物的重金屬污染往往容易遭到忽視。然而近年來(lái)隨著人類活動(dòng)增強(qiáng)(污水排放、海灘開(kāi)發(fā)利用、交通污染、工農(nóng)業(yè)活動(dòng)等), 運(yùn)移到海灘沉積環(huán)境的重金屬總量越來(lái)越大(Songet al, 2014), 因此, 20 世紀(jì)90 年代以來(lái)海灘沉積環(huán)境的重金屬污染開(kāi)始受到越來(lái)越多的關(guān)注(Covelliet al, 2001; Caridiet al, 2021; Elumalaietal., 2022; Ardilaet al., 2023)。

沉積物中重金屬污染的監(jiān)測(cè)通常需要通過(guò)樣品采集和實(shí)驗(yàn)室化學(xué)元素含量分析來(lái)直接進(jìn)行, 但這一方法費(fèi)時(shí)且昂貴。近年來(lái), 多有研究使用沉積物環(huán)境磁學(xué)參數(shù)作為沉積物重金屬污染指示指標(biāo), 這是因?yàn)槌练e物中的外源磁性礦物與重金屬污染大多來(lái)自人類活動(dòng)產(chǎn)生的污染物質(zhì)(Liet al, 2021), 另外沉積物中的鐵錳氧化物對(duì)重金屬具有吸附作用, 從而造成沉積物中磁性顆粒與重金屬導(dǎo)致二者的共同富集(Ronget al, 2023)。同時(shí)環(huán)境磁學(xué)方法可以簡(jiǎn)單、快捷、無(wú)破壞地測(cè)定沉積物的磁參數(shù)(Dekkers, 1997)。因此, 一些學(xué)者嘗試在不同沉積環(huán)境中建立磁參數(shù)與重金屬含量之間的相關(guān)關(guān)系, 以指示沉積物的重金屬污染程度, 目前已取得了一些成果。近海環(huán)境下,在福建沿海紅樹(shù)林潮灘環(huán)境(Yanget al, 2019)、崇明島東灘潮灘環(huán)境(呂達(dá)等, 2007)、珠江口外海域河口環(huán)境(歐陽(yáng)婷萍等, 2013)、印度泰米爾納德邦海岸海洋環(huán)境(Harikrishnanet al, 2018)以及渤海海洋環(huán)境中(Wanget al, 2022), 都發(fā)現(xiàn)了不同類型的磁學(xué)參數(shù)與部分重金屬元素(如Cr、Ni、Cu、Zn 等)含量之間存在顯著相關(guān)性。在陸地環(huán)境和湖泊環(huán)境下也已有研究證明了利用環(huán)境磁學(xué)指標(biāo)評(píng)估重金屬污染是有效且經(jīng)濟(jì)的方法(Liet al, 2021; Narayanaet al, 2021)。其中,Li 等(2021)還將環(huán)境磁學(xué)與機(jī)器學(xué)習(xí)相結(jié)合, 使用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(artificial neural network, ANN)和支持向量機(jī)(support vector machine, SVM)構(gòu)建重金屬元素含量與環(huán)境磁學(xué)參數(shù)的相關(guān)模型, 證明了環(huán)境磁學(xué)指標(biāo)有潛力對(duì)湖泊沉積物中的重金屬污染進(jìn)行有效且經(jīng)濟(jì)的長(zhǎng)期跟蹤與檢測(cè)。

目前對(duì)海灘沉積物研究發(fā)現(xiàn), 環(huán)境磁學(xué)測(cè)試同樣可以指示海灘沉積物重金屬污染(Wanget al,2017)。對(duì)青島石老人海灘的磁化率(χ)、飽和等溫剩磁(SIRM)、非磁滯剩磁磁化率(χARM)、頻率磁化率(χfd)、飽和等溫剩磁矯頑參數(shù)S比值(Sratio)等環(huán)境磁學(xué)參數(shù)以及重金屬元素(Cr、Cu、Mn、Cd、Sb、Zn 等)展開(kāi)測(cè)量和評(píng)價(jià), 發(fā)現(xiàn)磁學(xué)參數(shù)和重金屬含量存在高度相關(guān)和一致性。結(jié)果顯示, 針對(duì)青島石老人海灘,室內(nèi)磁性測(cè)試的0.063～0.125 mm 沉積物的磁化率大于2.0×10-5m3/kg 時(shí), 重金屬元素Fe、Mn、Cr 可能存在重金屬污染(Wanget al, 2017; 王曉宇等, 2022)。但有關(guān)海灘的重金屬污染磁學(xué)方法研究仍較為薄弱。

本文將對(duì)山東南部日照市海濱國(guó)家森林公園海灘、芙蓉村海灘、濤雒鎮(zhèn)海灘重金屬污染情況及環(huán)境磁學(xué)特征進(jìn)行討論, 嘗試建立各海灘沉積物重金屬污染與多個(gè)環(huán)境磁學(xué)參數(shù)的線性關(guān)系, 最終選取最具相關(guān)性的磁性參數(shù), 通過(guò)磁性診斷模型反演海灘重金屬的分布, 并給出旅游海灘的重金屬污染磁學(xué)診斷標(biāo)準(zhǔn),討論海灘重金屬污染磁學(xué)診斷標(biāo)準(zhǔn)建立的可行性。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于山東省南部, 郯廬斷裂以東, 區(qū)內(nèi)巖石以元古代形成的各類變質(zhì)巖系以及中生代晚期燕山運(yùn)動(dòng)形成的中酸性和酸性侵入巖為主(褚智慧, 2013)。各研究海灘在氣候分區(qū)上位于溫暖帶季風(fēng)區(qū), 為典型的溫帶季風(fēng)氣候。研究區(qū)海域?yàn)檎?guī)半日潮潮汐, 根據(jù)日照市石臼海洋觀測(cè)站資料顯示, 研究區(qū)海岸帶平均低潮位1.21 m, 平均高潮位4.23 m, 平均潮差3 m。潮流方向以東北-西南向最為普遍。波浪波向則大多集中在東–北東–北東東范圍, 強(qiáng)浪為北東向。其中, 常風(fēng)浪為北向, 頻率10%; 次常風(fēng)浪為南向, 頻率9%; 涌浪以東向?yàn)橹? 頻率為23%。受季風(fēng)影響, 每年4～9 月研究區(qū)以南東向風(fēng)浪為主; 10 月至次年3 月, 以北東向風(fēng)浪為主(孫磊等, 2021; 王曉宇等, 2022)。

本文3 個(gè)研究海灘均位于山東省日照市, 其中海濱國(guó)家森林公園海灘長(zhǎng)約7.31 km, 為夷直型海灘;芙蓉村海灘為典型的岬灣型海灘, 長(zhǎng)度相對(duì)較短, 僅有0.53 km; 濤雒鎮(zhèn)海灘為夷直型海灘, 長(zhǎng)約5.15 km。其中, 海濱國(guó)家森林公園海灘作為旅游資源進(jìn)行了保護(hù)與利用, 但存在挖沙現(xiàn)象, 北部建有兩處排污口。芙蓉村海灘未作為旅游資源進(jìn)行利用與保護(hù), 北端存在排污口; 濤雒鎮(zhèn)海灘僅有少量游客, 主要作為養(yǎng)殖使用, 海灘破壞嚴(yán)重, 其中部及北部均有排污口存在(圖1)。

圖1 研究區(qū)位置及取樣點(diǎn)位Fig.1 The study area and sampling locations

2 工作方法

2.1 樣品采集

2018 年9 月對(duì)三個(gè)研究區(qū)海灘進(jìn)行沉積物取樣。為了采集的樣品的代表性, 海濱國(guó)家森林公園與濤雒鎮(zhèn)海灘分別在橫向上進(jìn)行等間距劃分, 每個(gè)海灘相隔100～200 m 布設(shè)一條取樣剖面; 芙蓉村海灘受限于海灘大小, 僅布設(shè)一條取樣剖面。取樣剖面上每隔10 m 設(shè)置一個(gè)采樣點(diǎn), 使用塑料取樣勺從海灘表層約5 cm 處采集樣品約800 g, 置于聚乙烯樣品袋密封保存。取樣時(shí)使用Trimble Geo 7X 型GPS 精確定位并記錄對(duì)應(yīng)點(diǎn)經(jīng)緯度坐標(biāo)。取得海濱國(guó)家森林公園海灘表層樣品50 個(gè), 芙蓉村表層樣品5 個(gè), 濤雒鎮(zhèn)海灘表層磁學(xué)樣品22 個(gè), 共計(jì)表層樣品77 個(gè)(圖1)。

除表層樣外, 在每處海灘的特征點(diǎn)(如排污口,見(jiàn)圖1)使用PVC 管進(jìn)行短柱取樣, 取樣深度100～120 cm, 取樣后每隔20 cm 使用塑料取樣勺采集樣品并置于聚乙烯袋中密封保存。取得森林公園海灘采取短柱樣4 根共26 個(gè)樣品, 芙蓉村海灘采取短柱樣1 根共6 個(gè)樣品, 濤雒鎮(zhèn)海灘采取短柱樣2 根共10 個(gè)樣品, 7 根短柱樣共計(jì)42 個(gè)沉積物。

2.2 樣品預(yù)處理

為了更好地了解粒度對(duì)于磁性的影響, 選擇濤雒鎮(zhèn)海灘22 個(gè)表層沉積物樣品進(jìn)行分粒級(jí)環(huán)境磁學(xué)樣品測(cè)試。使用ZD-ZDS 型振篩機(jī)將每個(gè)海灘沉積物樣品將樣品分為全樣、1～2 mm、0.5～1.0 mm、0.25～0.50 mm、0.125～0.250 mm、0.063～0.125 mm 共6 個(gè)粒級(jí)樣品。22 個(gè)樣品共篩分后形成132 個(gè)分粒級(jí)樣品。同時(shí)將其他兩個(gè)海灘表層樣品55 個(gè), 以及三個(gè)海灘的42 個(gè)柱狀樣品在40 °C 環(huán)境低溫烘干篩分后獲得0.063～0.125 mm 粒級(jí)樣品。將篩分后的各粒級(jí)樣品輕微研磨致散后稱取4～5 g, 將其包裹于聚乙烯薄膜后裝入體積8 cm3的聚乙烯方盒中壓實(shí), 保證內(nèi)置樣品在后續(xù)測(cè)試中不發(fā)生松動(dòng), 進(jìn)行磁學(xué)相關(guān)測(cè)試。

同時(shí), 使用部分樣品進(jìn)行重金屬含量測(cè)試預(yù)處理?？紤]到海灘沉積物整體粒徑較粗, 且樣品的磁性0.063～0.125 mm 粒級(jí)最強(qiáng), 該粒級(jí)沉積物較具有代表性, 因此也選擇此粒級(jí)樣品進(jìn)行重金屬含量測(cè)試,前人也普遍使用該粒級(jí)沉積物對(duì)海灘重金屬污染情況進(jìn)行相關(guān)研究(Khattaket al, 2012; Wanget al, 2017;Nour, 2019)。共選取海灘沉積物重金屬測(cè)試樣品50個(gè), 包括森林公園海灘灘表層樣品18 個(gè), 柱狀樣品12 個(gè); 芙蓉村海灘表層樣品2 個(gè), 柱狀樣品6 個(gè); 濤雒鎮(zhèn)海灘表層樣品10 個(gè), 柱狀樣品2 個(gè)。對(duì)樣品進(jìn)行粒度篩分, 選取0.063～0.125 mm 粒級(jí)樣品, 使用瑪瑙研缽將其研磨至低于200 目的粉末, 采用地球化學(xué)測(cè)定方法對(duì)待測(cè)樣品展開(kāi)前處理以待后續(xù)重金屬含量測(cè)試。

2.3 磁學(xué)參數(shù)測(cè)量

使用英國(guó)Bartington MS 2 磁化率儀, 搭配MS2B雙頻探頭測(cè)量樣品的低頻磁化率(χlf=0.47 kHZ)和高頻磁化率(χhf=4.7 kHZ)。隨后計(jì)算頻率磁化率:

使用D-TECH 2000 交變退磁儀和Minispin 旋轉(zhuǎn)磁力儀, 在0.04 mT 的直流磁場(chǎng)和100 mT 的交變磁場(chǎng)峰值下, 對(duì)測(cè)量對(duì)象進(jìn)行非磁滯剩磁(anhysteretic remanent magnetization, ARM)的測(cè)量, 并計(jì)算非磁滯剩磁磁化率(χARM)。

使用2G Enterprise 脈沖磁力儀依次對(duì)測(cè)量對(duì)象施加強(qiáng)度為1.5 T、-20 mT、-100 mT、-300 mT 的磁場(chǎng)。分別得到飽和等溫剩磁(saturation isothermal remanent magnetization, SIRM)、-20 mT 磁場(chǎng)下的等溫剩磁(IRM-20mT)、-100mT 磁場(chǎng)下的等溫剩磁(IRM-100mT)與-300 mT 磁場(chǎng)下的等溫剩磁(IRM-300mT),相關(guān)的其他磁學(xué)參數(shù)(Sratio與χARM)計(jì)算如下:

2.4 重金屬含量測(cè)量

采用國(guó)家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)《土壤和沉積物12 種金屬元素的測(cè)定 王水提取–電感耦合等離子體質(zhì)譜法(HJ 803-2016)》中的方法對(duì)樣品進(jìn)行前處理, 通過(guò)電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS, Agilent 7500C)對(duì)樣品中Cd、Cr、Co、Fe、Ni、V、Zn、Pb 的含量進(jìn)行測(cè)量。

2.5 重金屬污染評(píng)價(jià)

2.5.1 污染負(fù)荷指數(shù)法 污染負(fù)荷指數(shù)法是重金屬污染水平分級(jí)中的一種方法。首先針對(duì)單個(gè)樣品實(shí)測(cè)重金屬含量計(jì)算污染系數(shù)c和污染負(fù)荷指數(shù)(pollution load index, PLI):

其中, PLIsite是單個(gè)樣品的污染負(fù)荷指數(shù);ci是某個(gè)元素的污染系數(shù)極大值;Ci是某個(gè)元素的測(cè)定含量;Bi是元素的評(píng)價(jià)參考基準(zhǔn)(一般為背景值);n為元素類型數(shù)量。依據(jù)污染負(fù)荷指數(shù)劃分的污染等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 污染負(fù)荷指數(shù)(PLI)污染分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Tab.1 Criterion of pollution load index (PLI) classification

2.5.2 地質(zhì)累積指數(shù)法 地質(zhì)累積指數(shù)法常作為水體沉積物重金屬污染程度評(píng)價(jià)指標(biāo), 優(yōu)勢(shì)在于其測(cè)評(píng)重金屬污染時(shí)綜合考慮了沉積物物源、人類活動(dòng)以及重金屬背景值的影響, 現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代沉積物的重金屬污染評(píng)價(jià)研究中(Muller, 1969; 梁源等, 2008)。地質(zhì)累積指數(shù)法的計(jì)算公式如下:

式中,Igeo為地質(zhì)累積指數(shù);Ln為重金屬元素n在沉積物中的實(shí)際濃度;Mn為研究區(qū)重金屬元素n的區(qū)域背景濃度;k為考慮各地演化差異引起的重金屬元素背景值變動(dòng)而取的校正系數(shù), 通常取1.5 (梁源等, 2008)。

根據(jù)Igeo的數(shù)值大小, 可以將沉積物重金屬污染程度分為7 個(gè)等級(jí)(表2)(F?rstneret al, 1990)。

表2 地質(zhì)累積指數(shù)(Igeo)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Tab.2 Definition of geoaccumulation (Igeo) ranking

2.6 海灘沉積物重金屬含量磁學(xué)指示參數(shù)選取及診斷模型建立

為了建立磁學(xué)診斷模型, 將各研究區(qū)各海灘沉積物重金屬含量數(shù)據(jù)與磁學(xué)參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理, 公式如下:

其中,xi'表示單個(gè)樣品某一參數(shù)歸一化后的數(shù)值;xi表示單個(gè)樣品的該參數(shù)數(shù)值;xmax表示所有樣品中該參數(shù)的最大值;xmin表示所有樣品中該參數(shù)的最小值。

通過(guò)線性歸一化處理, 將各個(gè)參數(shù)的數(shù)值限定在[0, 1]范圍內(nèi), 從而消除參數(shù)間的量綱影響。將環(huán)境磁學(xué)及重金屬元素?cái)?shù)據(jù)歸一化后, 使用 Python 的sklearn 庫(kù)綜合三個(gè)海灘的數(shù)據(jù)進(jìn)行重金屬含量的磁學(xué)參數(shù)多元線性擬合; 根據(jù)多元擬合結(jié)果的系數(shù)的權(quán)重, 確定合適的環(huán)境磁學(xué)參數(shù)來(lái)建立診斷模型。

3 結(jié)果

3.1 樣品分粒級(jí)磁性測(cè)試結(jié)果

對(duì)濤雒鎮(zhèn)海灘分為6 個(gè)粒級(jí)級(jí)的共132 個(gè)樣品進(jìn)行環(huán)境磁學(xué)參數(shù)測(cè)試, 結(jié)果表明粒徑為 0.063～0.125 mm 的沉積物中的χlf變化范圍為51.5×10-8～13 790.2×10-8m3/kg, 平均值達(dá)到2 127.1×10-8m3/kg,是全樣的約5 倍, 是其他粒級(jí)的13～25 倍(圖2)。以本海灘P5-1 樣品為例, 其0.063～0.125 mm 的沉積物質(zhì)量只有全部樣品的16%。但是從磁化率來(lái)看, 其0.063～0.125 mm 沉積物磁化率所占比例約為 83%(表3), 與前人對(duì)海灘各粒級(jí)沉積物的環(huán)境磁學(xué)特征相符 (Wanget al, 2017; 王曉宇等, 2022)。這主要是因?yàn)榇判缘V物會(huì)在一定程度上富集于0.063～0.125 mm粒級(jí)沉積物中, 且日照海灘物質(zhì)來(lái)源以片麻巖、花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖為主 (張昊等, 2020), 因此在這一粒級(jí)會(huì)表現(xiàn)出較高的χlf數(shù)值。

表3 濤雒鎮(zhèn)沉積物代表樣品各粒級(jí)磁化率特征Tab.3 Magnetization characteristics of each grain size level of representative sediment samples in Taolu Town

圖2 濤雒鎮(zhèn)海灘表層沉積物不同粒徑范圍的低頻磁化率(χlf)與飽和等溫剩磁(SIRM)分布情況Fig.2 Distribution of low-frequency magnetic susceptibility(χlf) and saturation isothermal remanent magnetization(SIRM) in different particle size ranges of surface sediments in Taolu Town beach

沉積物顆粒粒度會(huì)影響其環(huán)境磁學(xué)特征的表現(xiàn)(Oldfieldet al, 1985, 1994), 由于通常海灘沉積物的整體粒徑較粗且沉積物粒級(jí)跨度較大, 對(duì)單個(gè)粒徑組分的環(huán)境磁學(xué)測(cè)試可以幫助減輕其粒徑效應(yīng)(Zhanget al, 2008; Hatfieldet al, 2009)。因此本文選用研究區(qū)三處海灘0.063～0.125 mm 粒級(jí)沉積物進(jìn)行進(jìn)一步的環(huán)境磁學(xué)特征探討, 并將其作為代表粒級(jí)對(duì)各海灘重金屬污染進(jìn)行磁學(xué)診斷。

3.2 0.063～0.125 mm 粒級(jí)沉積物環(huán)境磁學(xué)特征

沉積物的磁學(xué)參數(shù)受到沉積物中磁性礦物的種類、含量、粒徑等因素的影響, 這些性質(zhì)又受到自然環(huán)境因素與人為因素控制(Thompsonet al, 1986;Evanset al, 2003; Xiaoet al, 2020)。海灘沉積物中, 磁性礦物在0.063～0.125 mm 粒級(jí)沉積物會(huì)出現(xiàn)明顯富集, 其磁學(xué)參數(shù)特征表現(xiàn)明顯。為了評(píng)估海灘沉積物中磁性礦物含量、類型以及顆粒粒徑, 本研究獲取了三處海灘0.063～0.125 mm 粒級(jí)沉積物的χlf、SIRM、χfd等參數(shù)。圖3 給出了0.063～0.125 mm 粒級(jí)沉積物樣品的磁學(xué)參數(shù)分布情況。

圖3 研究區(qū)各海灘環(huán)境磁學(xué)參數(shù)特征Fig.3 Characteristics of environmental magnetic parameters of the study beaches

3.2.1 磁性礦物含量 通常使用χlf來(lái)對(duì)沉積物樣品的整體磁性礦物含量進(jìn)行判斷。研究區(qū)三處海灘中,芙蓉村0.063～0.125 mm 粒級(jí)海灘樣品中鐵磁性和亞鐵磁性物質(zhì)含量最高(芙蓉村海灘樣品χlf平均4 121.2×10-8m3/kg), 其 次 為 濤 雒 鎮(zhèn) 海 灘(χlf平 均2 487.18×10-8m3/kg), 森林公園海灘含量最低(χlf平均924.9× 10-8m3/kg)。其中, 濤雒鎮(zhèn)海灘存在一個(gè)χlf數(shù)值極高樣品, 考慮到該樣品其他磁學(xué)參數(shù)與χlf變化同步, 表現(xiàn)合理(圖3), 且樣品位于排污口附近, 因此該數(shù)值存在一定合理性。

3.2.2 磁性礦物類型χlf為沉積物樣品中鐵磁性物質(zhì)、亞鐵磁性物質(zhì)、不完全反鐵磁性物質(zhì)、順磁性物質(zhì)、抗磁性物質(zhì)含量與特征的綜合體現(xiàn)(Thompsonet al, 1986; Liuet al, 2012); SIRM 則主要反映了沉積物中所有能攜帶剩磁的磁性礦物(主要亞鐵磁性礦物)的量。因此通常使用SIRM/χlf來(lái)對(duì)沉積物樣品中的磁性礦物類型進(jìn)行初步區(qū)分。森林公園海灘、芙蓉村海灘、濤雒鎮(zhèn)海灘 0.063～0.125 mm 粒級(jí)沉積物的SIRM/χlf平均值較為相近, 分別為53.8×102、42.9×102、36.5×102A/m, 三處海灘的磁性礦物類型近似。圖3a顯示, 樣品的SIRM 與χlf呈現(xiàn)明顯線性相關(guān), 說(shuō)明研究區(qū)海灘沉積物中的磁性礦物類型主要是亞鐵磁性礦物。在圖3c 中也可觀察到相似結(jié)果, 表現(xiàn)為研究區(qū)海灘大部分樣品S–300>90%以及S–100>70%, 指示樣品磁性礦物大多數(shù)為低矯頑力亞鐵磁性礦物, 部分點(diǎn)位可能存在少量高矯頑力反鐵磁性礦物顆粒。

3.2.3 磁性礦物粒徑χfd反映了超順磁性(superparamagnetic, SP)顆粒對(duì)沉積物質(zhì)量磁化率χ的貢獻(xiàn)(Evanset al, 2003)。研究區(qū)絕大多數(shù)海灘沉積物樣品χfd<2%, 表明SP 顆粒磁性礦物含量極少(圖3b)。此外, King 圖(圖3d)進(jìn)行的磁性顆粒粒級(jí)評(píng)估也支持這一結(jié)果。King 圖中, 以χARM為縱坐標(biāo),χ為橫坐標(biāo),較大的磁性顆χARM隨χ變化緩慢, 斜率較小, 由此可以通過(guò)該圖得出磁性礦物的粒徑區(qū)間(Kinget al,1982)。圖3d 中絕大多數(shù)樣品磁性參數(shù)投影在了King圖的25～200 μm 區(qū)間內(nèi), 表明樣品0.063～0.125 mm粒級(jí)沉積物中磁性礦物的磁疇類型基本為多疇(multidomain, MD)類型, 磁性顆粒較粗, 且研究區(qū)三處海灘間的磁性礦物顆粒粒級(jí)差異并不明顯(圖3d)。

研究區(qū)海灘0.063～0.125 mm 粒級(jí)沉積物在磁性礦物含量上的差異較為明顯, 芙蓉村海灘沉積物磁性礦物含量最多, 其次為濤雒鎮(zhèn)海灘, 國(guó)家海濱森林公園海灘磁性礦物含量最少。三者的磁性礦物類型與磁性礦物粒徑差異不大, 以MD 低矯頑力亞鐵磁性礦物為主。

3.3 重金屬含量及污染評(píng)價(jià)結(jié)果

3.3.1 總體評(píng)價(jià) 綜合分析各海灘共50 個(gè)表層與柱狀樣品的0.063～0.125 mm 粒級(jí)重金屬元素含量,發(fā)現(xiàn)沉積物重金屬含量在三處海灘中較為相近(表4),且均高于上地殼、中國(guó)東部上地殼以及作為背景值的日照土壤重金屬含量(鄢明才等, 1997; 龐緒貴等,2018)。比較不同背景參考值下日照市旅游海灘重金屬污染評(píng)價(jià)結(jié)果后, 本文選用日照市表層土壤地球化學(xué)背景值作為研究區(qū)樣品污染評(píng)價(jià)計(jì)算的重金屬元素背景參考值。

表4 研究區(qū)海灘重金屬含量(μg/g)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)Tab.4 Content of heavy metals (μg/g) and related indicators of the study beaches

森林公園、芙蓉村、濤雒鎮(zhèn)海灘樣品的PLI≥1,均處于污染狀態(tài)(表2)。其中, 芙蓉村海灘與濤雒鎮(zhèn)海灘污染程度相當(dāng)(PLI=1.5), 森林公園海灘相較于另外兩處海灘其污染程度較輕(PLI=1.3)。

通過(guò)地質(zhì)累積指數(shù)(Igeo)對(duì)三個(gè)海灘沉積物Cr、Ni、V、Fe、Zn、Co、Pb 共7 類重金屬元素含量進(jìn)行綜合計(jì)算(圖4)。結(jié)果顯示, 從樣品的整體元素污染來(lái)看, 三處海灘污染程度由小到大分別為: 森林公園海灘<芙蓉村海灘<濤雒鎮(zhèn)海灘灘。其中森林公園海灘僅有V 元素的Igeo值呈現(xiàn)出輕度污染, 其數(shù)值為0.04; 芙蓉村海灘的Ni、V 元素Igeo值呈現(xiàn)輕度污染狀態(tài), 分別為0.18 和0.15; 濤雒鎮(zhèn)海灘的Cr、Ni、V 元素Igeo值均呈現(xiàn)輕度污染狀態(tài), 分別為0.01、0.07、0.20。

圖4 研究區(qū)各海灘沉積物重金屬濃度平均地質(zhì)累積指數(shù)Igeo 評(píng)價(jià)Fig.4 The average index of geoaccumulation of heavy metal concentrations in sediments of each beach in the study area

對(duì)各海灘的樣品單獨(dú)進(jìn)行地質(zhì)累積指數(shù)分析,以確定研究區(qū)各海灘的輕度污染樣品占比(表5)。從各海灘的受污染樣品占比來(lái)看, 森林公園海灘輕度污染樣品占比最少, 僅有18%, 其中最高占比元素為V 與Ni, 分別為40%與30%; 其次為Cr、Fe、Zn, 污染樣品占比分別為23%、17%; Co、Pb 元素污染樣品占比則極少。芙蓉村海灘出現(xiàn)的輕度污染樣品占比33%, 其中V 與Ni 元素污染程度最高, 輕度污染樣品占比分別達(dá)到了88%與62%, 其次Fe、Zn、Cr 元素,輕度污染樣品分別為38%、38%、25, Co、Pb 元素輕度污染樣品同樣較少; 濤雒鎮(zhèn)海灘出現(xiàn)了38%的輕度污染樣品, 除V 元素輕度污染占比達(dá)到67%外, 其他元素均在該海灘存在一定程度的輕度污染, 表明濤雒鎮(zhèn)海灘的重金屬污染情況相較另外兩處海灘明顯較重。所取樣品中未出現(xiàn)污染程度超過(guò)輕度污染(Igeo≥1)的樣品。

表5 研究區(qū)海灘沉積物重金屬I(mǎi)geo 指示無(wú)污染樣品與輕度污染樣品占比(%)Tab.5 Percentage of samples with no and light pollution samples as indicated by Igeo of beach sediments in the study area

3.3.2 表層及柱狀樣品污染評(píng)價(jià) 三個(gè)海灘表層沉積物重金屬污染分布如圖5 所示。森林公園海灘與濤雒鎮(zhèn)海灘的表層沉積物樣品重金屬I(mǎi)geo污染指示均呈現(xiàn)出從排污口向海灘其他地區(qū)的輻射狀分布, 可見(jiàn)經(jīng)由旅游海灘排污口排出的生活與工業(yè)污水對(duì)海灘質(zhì)量影響極大。

圖5 研究區(qū)海灘表層沉積物樣品重金屬I(mǎi)geo 分布Fig.5 Distribution of heavy metal Igeo in surface sediment samples

從海灘重金屬污染的垂向分布上來(lái)看, 本研究涉及的7 類元素Igeo在海灘沉積物中還表現(xiàn)出不同程度的從深部向表層污染程度逐漸加重的現(xiàn)象(圖6)。考慮到排污口對(duì)海灘表層沉積物重金屬污染分布的影響(圖5), 可以認(rèn)為在存在人為污染的背景下, 重金屬更多地富集于海灘表層沉積物中而造成表層沉積物污染, 海灘深部沉積物相較于表層則污染有所減輕, 以往在各處潮灘的垂向沉積物重金屬累積研究中也發(fā)現(xiàn)表層沉積物相較深部其重金屬含量顯著增加(張衛(wèi)國(guó)等, 1998; Benoitet al, 1999), 認(rèn)為是污染日益加重的結(jié)果。

圖6 研究區(qū)海灘重金屬污染垂向分布Fig.6 Vertical distribution of heavy metal pollution in the study beaches

3.4 重金屬污染磁學(xué)解析模型建立

根據(jù)所測(cè)得50 個(gè)樣品0.063～0.125 mm 粒級(jí)的重金屬含量以及同樣品同粒級(jí)的磁性參數(shù)測(cè)試數(shù)據(jù),嘗試建立重金屬污染磁學(xué)解析模型。為了選取合適的磁性參數(shù), 首先對(duì)各磁學(xué)參數(shù)進(jìn)行歸一化處理, 將參數(shù)數(shù)值限定在[0, 1]范圍內(nèi), 并使用Python 對(duì)綜合海灘沉積物的重金屬元素含量及環(huán)境磁學(xué)歸一化參數(shù)進(jìn)行了多元線性擬合, 獲得了三個(gè)海灘的重金屬含量的磁學(xué)參數(shù)多元線性擬合方程(表6)。

表6 研究區(qū)綜合海灘沉積物重金屬含量的環(huán)境磁學(xué)參數(shù)多元線性擬合Tab.6 Multivariate linear fitting of ambient magnetic parameters for heavy metal content in the sediments from beaches in the study area

根據(jù)表6 的擬合方程,χ、SIRM、χARM三個(gè)參數(shù)的系數(shù)權(quán)重較大, 且正負(fù)性穩(wěn)定, 代表磁性礦物顆粒粒徑的含量多寡和顆粒大小。其他參數(shù)中, 反映磁性礦物粒徑特征的χfd、χARM/χ、SIRM/χ以及表現(xiàn)磁性礦物顆粒類型的S–100、S–300其系數(shù)權(quán)重較小, 且正負(fù)性不穩(wěn)定。因此選取χ、SIRM、χARM三個(gè)權(quán)重最大且最為穩(wěn)定的磁參數(shù)對(duì)研究區(qū)各海灘重金屬含量建立磁學(xué)解析模型, 模型的整體擬合效果較好(表7)。

表7 海灘沉積物重金屬含量和地質(zhì)累積指數(shù)(Igeo)磁學(xué)解析模型Tab.7 Magnetic analysis model of heavy metal content and index of geoaccumulation (Igeo) of beach sediments

考慮到模型的易用性以及重金屬污染指示的直接性, 第二個(gè)模型的建立針對(duì)海灘重金屬污染評(píng)價(jià)指標(biāo)地質(zhì)累積指數(shù)Igeo, 選取測(cè)量方便且系數(shù)權(quán)重較大的χ與各重金屬元素的Igeo進(jìn)行線性擬合, 建立研究區(qū)海灘沉積物重金屬污染程度的磁化率診斷模型(表7), 使用這樣較為簡(jiǎn)易的Igeo-χ診斷模型可以快速判別沙灘的重金屬污染情況。擬合效果顯示, 森林公園、芙蓉村、濤雒鎮(zhèn)三處海灘的Igeo-χ線性擬合直線各自存在部分差異, 濤雒鎮(zhèn)海灘重金屬I(mǎi)geo-χ?jǐn)M合關(guān)系最好(R2=0.62～0.97), 森林公園海灘(R2=0.21～0.81)及芙蓉村海灘(R2=0.50～0.77)相近。

3.5 基于磁學(xué)診斷模型反演海灘沉積物重金屬污染分布

由于研究區(qū)海灘表層沉積物的環(huán)境磁學(xué)測(cè)試相較重金屬元素測(cè)試更為詳細(xì)，因此使用磁學(xué)參數(shù)并通過(guò)重金屬污染的磁學(xué)診斷模型可以更加詳細(xì)地反映海灘表層沉積物重金屬污染的分布情況。選擇三處海灘中樣品數(shù)量較多的森林公園海灘及濤雒鎮(zhèn)海灘樣品，使用質(zhì)量磁化率診斷模型(表7)基于其全部表層沉積物共77 個(gè)樣品的磁性參數(shù)進(jìn)行重金屬污染分布反演(圖7)。圖7 中的反演結(jié)果非常清晰地顯示出海灘沉積物重金屬元素從北至南、從西至東逐漸減弱的分布趨勢(shì)，這與實(shí)際的樣品重金屬元素測(cè)量結(jié)果一致(圖5)，體現(xiàn)了排污口對(duì)海灘沉積物重金屬元素污染的主要控制作用。此外，圖7 中還顯示出兩處海灘的V、Ni、Cr 污染情況相較其他重金屬元素更為嚴(yán)重，其中V 元素污染面積最大，濤雒鎮(zhèn)海灘的V污染甚至幾乎遍及整個(gè)海灘，這與濤雒鎮(zhèn)南部鋼鐵冶煉工廠的V 污染排放及其大氣輸運(yùn)密切相關(guān)。在重金屬污染的垂岸方向分布上，海灘潮間帶區(qū)域污染較輕，可能和該處頻繁的水動(dòng)力作用將污染物帶離海灘有關(guān)。

4 討論

4.1 重金屬污染分布特征、來(lái)源及影響因素

綜合污染負(fù)荷指數(shù)與地質(zhì)累積指數(shù)大小, 總體上研究區(qū)海灘重金屬污染嚴(yán)重程度由小到大依次為森林公園<芙蓉村<濤雒鎮(zhèn), 三處海灘整體均為輕度污染。整體來(lái)看, 三處海灘都出現(xiàn)了V 的輕度污染,此外芙蓉村還存在Ni 輕度污染, 濤雒鎮(zhèn)還存在Cr 和Ni 元素輕度污染(表5)。

前人研究已表明, 海灘表層沉積物的重金屬污染程度與海灘附近排污口位置高度相關(guān)(梁源等, 2008;包吉明, 2015; Anandkumaret al, 2018; Ntanganedzeniet al, 2018; El-Hazeket al, 2019; Nouret al, 2022)。本研究中三個(gè)海灘均有排污口存在, 其中森林公園海灘2 個(gè), 位于海灘北部; 芙蓉村海灘1 個(gè), 位于海灘北部; 濤雒鎮(zhèn)海灘2 個(gè), 位于海灘中部, 三個(gè)海灘表層沉積物重金屬污染分布如圖5 所示。森林公園海灘與濤雒鎮(zhèn)海灘的表層沉積物樣品重金屬I(mǎi)geo污染指標(biāo)均呈現(xiàn)出從排污口向海灘其他地區(qū)的輻射狀分布,可見(jiàn)排污口的廢水排出對(duì)每個(gè)海灘重金屬污染情況的影響都很大。

通過(guò)遙感解譯分析方法對(duì)日照市海岸帶土地利用類型進(jìn)行的劃分如圖8 所示(吳振等, 2019)。本文研究區(qū)的三個(gè)海灘中, 污染情況最輕的海濱國(guó)家森林公園海灘其周?chē)恋仡愋投酁闉┩俊@地, 而存在較多重金屬輕度污染情況的芙蓉村海灘以及濤雒鎮(zhèn)海灘則更多地分布于城鎮(zhèn)居民點(diǎn)、工礦用地以及耕地附近。

圖8 日照海岸帶土地利用類型(修改自吳振等, 2019)Fig.8 Land use types in Rizhao coastal zone (revised from Wu et al, 2019)

日照市為山東省主要的鋼鐵生產(chǎn)地和污染物排放地, 其粗鋼產(chǎn)量占山東總產(chǎn)量的50.23%, 2011 年日照市在山東省產(chǎn)生的污染物排放占比便已達(dá)到了55.30% (耿婷婷等, 2011; 陳軼楠等, 2015; 吳振等,2019)。研究區(qū)三處海灘沉積物普遍存在V 元素污染,和日照鋼廠的含釩合金鋼的冶煉有關(guān)(曾英等, 2004;Tenget al., 2006; 矯旭東等, 2008; 郝麗婷, 2019)。此外, 燃煤飛灰中含有的大量 Cr、Ni、Zn 等元素(Strzyszcz, 1993)也是海灘重金屬污染的普遍來(lái)源之一, 這也與本研究區(qū)中普遍存在的Cr、Ni 污染一致。從日照海岸帶土地利用類型圖上來(lái)看(圖8), 污染較為嚴(yán)重的芙蓉村海灘及濤雒鎮(zhèn)海灘附近工礦用地多位于海灘南部, 而研究地區(qū)4～8 月盛行南東風(fēng)(褚智慧, 2013), 可將位于海灘南部鋼廠排放的飛灰中的V 經(jīng)過(guò)大氣運(yùn)輸至研究區(qū)海灘。距離鋼廠最近的濤雒鎮(zhèn)海灘的V 污染幾乎遍及整個(gè)海灘表層(圖7), 也說(shuō)明重金屬的大氣輸運(yùn)在海灘的重金屬污染中占有很大比重。同時(shí), 工廠的重金屬排放通過(guò)大氣沉降也可被輸運(yùn)至陸地, 后經(jīng)雨水沖刷進(jìn)入河流、地下水等(Panet al, 2015; Luoet al, 2016), 最后經(jīng)由排污口進(jìn)入海灘。

作為傳統(tǒng)漁業(yè)產(chǎn)業(yè)強(qiáng)鎮(zhèn), 日照市生態(tài)環(huán)境局于2022 年的入海排污口整治報(bào)告中指出, 濤雒鎮(zhèn)入海排污口整治任務(wù)約占日照市全市總量的45% (日照市生態(tài)環(huán)境局, 2022)。芙蓉村海灘的衛(wèi)星圖片中也可明顯觀察到面積占比較大的水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)域(圖1)。已有研究表明, 網(wǎng)箱養(yǎng)殖及池塘養(yǎng)殖由于人工飼喂餌料、魚(yú)藥以及消毒液的使用, 其內(nèi)源性污染排放明顯, 在Cu、Zn 污染上表現(xiàn)突出(盧欣, 2020)。水產(chǎn)品飼料的重金屬超標(biāo)以及魚(yú)飼料的不完全利用(Nameroffet al,2002; 涂杰峰等, 2011), 會(huì)輕易通過(guò)動(dòng)物糞便以及死亡殘?bào)w造成沉積物中重金屬元素的富集乃至污染。目前已在多處海灣水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)內(nèi)的海洋沉積物及水體中觀察到了Cu、Zn、Pb、Cd 的增加(Mendiguchíaet al,2006; 張麗, 2006; Sutherlandet al, 2007; Farmakiet al,2014)。相較于森林公園海灘, 芙蓉村海灘與濤雒鎮(zhèn)海灘的Pb、Zn 元素污染點(diǎn)位占比更大(表5), 這與其附近的水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)密不可分。因此對(duì)于研究區(qū)濱海環(huán)境沉積體系, 水產(chǎn)養(yǎng)殖造成的原位污染以及入海排污也是相關(guān)污染的重要來(lái)源。

從三處海灘的實(shí)際重金屬分布來(lái)看, 雖然受到多方面污染源影響, 但排污口的廢水排出為研究區(qū)海灘重金屬污染的最主要因素(圖5), 海灘重金屬污染程度整體以排污口為中心呈放射狀分布。另外, 夏季風(fēng)造成的工業(yè)污染沉降顆粒運(yùn)移也是研究區(qū)海灘重金屬污染的重要來(lái)源。養(yǎng)殖污水的排放也存在一定貢獻(xiàn)。

4.2 磁學(xué)模型中沉積物重金屬污染的磁化率閾值判斷

本文使用海灘沉積物環(huán)境磁學(xué)參數(shù)針對(duì)各類重金屬元素含量及進(jìn)行的線性擬合中僅有Co 元素的磁學(xué)參數(shù)擬合效果相對(duì)不佳, 如森林公園海灘以及三海灘混合的診斷模型中其R2僅為0.25 與0.42。因此在日照地區(qū)的海灘沉積物中, Co 的來(lái)源可能屬于巖石風(fēng)化來(lái)源, 與其他重金屬來(lái)源不同。此外, Fe 元素的磁學(xué)診斷模型系數(shù)明顯高出其他元素?cái)?shù)個(gè)數(shù)量級(jí),這不僅與沉積物中Fe 元素含量相較其他元素更高相關(guān), 也是由于沉積物中磁性顆?；揪鶠殍F的化合物所致。由于Co 元素與Pb 元素在研究區(qū)各海灘中均呈現(xiàn)出幾乎無(wú)污染的狀態(tài)(圖4, 表5), 因此Co 和Pb 不參與研究區(qū)海灘沉積物重金屬污染的質(zhì)量磁化率臨界值范圍討論。

由于χ在對(duì)重金屬含量的指示方程中相較于其他磁性參數(shù)其系數(shù)權(quán)重較大, 且相較于SIRM,χ的室內(nèi)測(cè)量獲取更加便捷。因此, 使用Igeo-χ?jǐn)M合以快速判別研究區(qū)海灘重金屬污染情況及確定其閾值(表7,圖9)。

依據(jù)研究區(qū)三處海灘樣品數(shù)據(jù)混合后獲得的磁學(xué)診斷模型, 給出在0.063～0.125 mm 沉積物粒徑范圍內(nèi)研究區(qū)海灘中金屬污染室內(nèi)磁學(xué)參數(shù)診斷標(biāo)準(zhǔn)。

國(guó)家海濱森林公園海灘的Cr、Ni、V 污染質(zhì)量磁化率范圍為(964～4 612)×10-8m3/kg; 芙蓉村海灘的Cr、Ni、V 污染質(zhì)量磁化率范圍為(467～4 733)×10-8m3/kg;濤雒鎮(zhèn)海灘的 Cr、Ni、V 污染質(zhì)量磁化率范圍為(149～5 366)×10-8m3/kg?？紤]到研究區(qū)海灘物源背景與水動(dòng)力情況相近(張昊等, 2020), 三處海灘的重金屬污染質(zhì)量磁化率臨界值差異可能與海灘的重金屬污染程度不同有關(guān)。以三處海灘均存在的V 污染為例, V 污染的質(zhì)量磁化率判別閾值由小到大分別為149.1×10-8m3/kg (濤雒鎮(zhèn)海灘)、466.6×10-8m3/kg (芙蓉村海灘)、964.1×10-8m3/kg (國(guó)家海濱森林公園海灘), 磁化率閾值大小為濤雒鎮(zhèn)海灘<芙蓉村海灘<國(guó)家海濱森林公園海灘, 與V 在三處海灘的污染程度相反(圖4)。此外, 各海灘中污染程度越嚴(yán)重的元素其質(zhì)量磁化率判別閾值也越小(表8)。但礙于有關(guān)該問(wèn)題的進(jìn)一步分析還需要獲取更多污染性樣品進(jìn)行深入研究討論。

針對(duì)日照市海灘沉積物重金屬污染情況的磁學(xué)快速診斷, 雖然三個(gè)海灘的沉積物重金屬污染的閾值不同, 但當(dāng)海灘中 0.063～0.125 mm 沉積物χ>1 000×10-8m3/kg 時(shí), 研究區(qū)海灘基本存在重金屬污染的可能。前人在與研究區(qū)海灘地質(zhì)背景相似的青島石老人海灘研究中指出, 石老人海灘沉積物重金屬污染磁化率閾值約為2 000×10-8m3/kg (Wanget al,2017)。這種差異可能是由兩地海灘重金屬污染元素與污染程度不同所導(dǎo)致, 石老人海灘中的重金屬污染元素中, Fe、Mn、Cr 表現(xiàn)出中等累積水平, Pb、Zn表現(xiàn)出較高累積水平, 其污染來(lái)源主要為廢水排放及交通污染(Wanget al., 2017); 日照市三處海灘的主要污染元素則為Cr、Ni、V, 且污染水平整體較低, 污染來(lái)源主要為工業(yè)生產(chǎn)及水產(chǎn)養(yǎng)殖排污。

綜合日照市與青島市海灘沉積物重金屬污染情況的磁學(xué)診斷結(jié)果，在對(duì)山東半島南部海灘進(jìn)行重金屬污染研究前, 可先獲取部分樣品進(jìn)行簡(jiǎn)單快捷的環(huán)境磁學(xué)參數(shù)測(cè)量。當(dāng)海灘沉積物0.063～0.125 mm 粒級(jí)樣品χ> (1 000～2 000)×10-8m3/kg 時(shí), 可以認(rèn)為山東半島南部海灘沉積物存在一定的重金屬污染可能。隨后可進(jìn)一步使用表7 中的多海灘混合重金屬含量環(huán)境磁學(xué)解析模型, 利用χ、SIRM 以及χARM對(duì)研究區(qū)沉積物進(jìn)行Cr、Ni、V、Fe、Zn、Co、Pb 元素含量的估算, 最后可結(jié)合少量的元素測(cè)試進(jìn)行校正, 獲得更為精確的海灘沉積物重金屬污染結(jié)果。

5 結(jié)論

(1) 針對(duì)森林公園海灘、芙蓉村海灘、濤雒鎮(zhèn)海灘0.063～0.125 mm 粒級(jí)沉積物進(jìn)行環(huán)境磁學(xué)研究發(fā)現(xiàn), 三處海灘沉積物磁性礦物含量較高, 其中森林公園海灘磁性礦物含量相較于另兩處海灘較少。三處海灘的磁性礦物磁疇類型多為MD, 粒徑較粗。磁性礦物類型主要為亞鐵磁性礦物, 且存在少量不完全反鐵磁性礦物。

(2) 綜合污染負(fù)荷指數(shù)法與地質(zhì)累積指數(shù)法判別, 研究區(qū)三處海灘整體均為輕度污染, 海灘重金屬污染嚴(yán)重程度大小為森林公園<芙蓉村<濤雒鎮(zhèn)。三處海灘上整體都出現(xiàn)V 的輕度污染, 此外芙蓉村海灘還存在Ni 輕度污染, 濤雒鎮(zhèn)海灘還存在Cr 和Ni 輕度污染。Fe、Zn、Pb 元素在海灘上呈現(xiàn)局部的點(diǎn)狀污染。海灘重金屬元素的表層分布上, 污染樣品主要集中在海灘的排污口附近; 垂向分布上, 重金屬元素存在由深部到表層逐漸富集的現(xiàn)象, 表明重金屬污染的日益加重。

(3) 利用回歸分析方法建立了重金屬含量的磁化率診斷模型，可以反演重金屬污染在海灘的分布。通過(guò)反演出的不同重金屬在海灘上的分布情況，可以確認(rèn)污染物進(jìn)入到海灘的途徑路徑，并明確水動(dòng)力作用對(duì)污染物分布的影響。結(jié)合日照市海岸帶土地類型發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)海灘重金屬污染的產(chǎn)生主要由當(dāng)?shù)氐匿搹S等工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)引起，水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水排放也存在部分貢獻(xiàn)。

(4) 通過(guò)海灘重金屬含量與環(huán)境磁學(xué)參數(shù)的歸一化多元線性擬合發(fā)現(xiàn), 針對(duì)研究區(qū)海灘沉積物,χ、SIRM、χARM三個(gè)參數(shù)對(duì)重金屬元素的指示作用最為明顯, 反映重金屬含量與磁性礦物顆粒含量的相關(guān)性較高。磁性礦物顆粒類型與磁性礦物粒徑在本研究區(qū)中與重金屬含量相關(guān)性不明顯。日照市海灘0.063～0.125 mm 粒級(jí)沉積物χ>1 000×10-8m3/kg 時(shí),需要考慮存在重金屬污染的可能。