陳 豫,張飲江,郭軍輝,石 強,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.國家海洋局北海環(huán)境監(jiān)測中心 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.國家海洋局北海環(huán)境監(jiān)測中心 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程和遷移過程。

關(guān) 鍵 詞:汞;時空分布;污染源;季節(jié)變化;膠州灣

汞,是唯一在常溫下呈液態(tài)并易流動的金屬,汞及其化合物不僅具有較強的生物毒性[1],而且還被認為是海岸帶少數(shù)受限制的生物機體內(nèi)一種主要的污染物[2-3]。國家海洋局全國海洋監(jiān)測網(wǎng)每年對我國的海域進行3個航次的環(huán)境監(jiān)測,其中汞是必測項目之一[4]。自2 0世紀7 0年代末,我國開始重視環(huán)境保護工作,對于排放入海的污水和廢水進行監(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之間,以團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)查資料由國家海洋局北海環(huán)境監(jiān)測中心提供。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個站位取水樣,8月設(shè)3 7個站位取水樣,1 1月設(shè)8個站位取水樣。水深大于1 0m時分別取表層和底層水樣,水深小于1 0m時只取表層水樣,水樣在現(xiàn)場過濾后送回實驗室冰箱冷凍保存直至分析。

1.3 樣品的測定

水樣中的汞用冷原子吸收分光光度法進行測定,測定之前需要先把水樣進行預(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)生瓶中進行測定。最后量取1 0 0m L無汞純水測量空白值。

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個站位水體的水質(zhì)符合國家一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),汞含量為0.0 5μg/L;小部分站位水體的水質(zhì)符合國家二類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),汞含量為0.2μg/L;大部分站位水體的水質(zhì)符合國家三類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn);有9個站位水體的水質(zhì)劣于國家三類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。這說明春季膠州灣水質(zhì)汞污染比較嚴重。

8月,膠州灣水體中汞的含量明顯下降,達到0.0 0 12～0.0 3 96 8μg/L,所有監(jiān)測站位水體的水質(zhì)均符合國家一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),整個膠州灣水質(zhì)較好。

1 1月,膠州灣水體中汞的含量進一步下降,其值為0.0 0 18～0.0 1 74μg/L,整個膠州灣水質(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。

8月,表層水體中汞含量都比較低。有兩個相對比較高的區(qū)域,一個在膠州灣東部近岸水域,另一個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。

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,有一個汞含量相對比較高的區(qū)域,形成了一系列不同梯度的半個同心圓,汞含量從中心沿梯度降低。在海泊河的入?？谀喜康慕端?有一個汞含量相對比較高的區(qū)域,形成了一系列不同梯度的半個同心圓,汞含量從中心沿梯度降低。在膠州灣東部近岸水域,呈現(xiàn)有兩個汞含量相對比較高的區(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家三類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),小部分站位的水體中汞含量符合國家二類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),只有2個站位的水體中汞含量符合國家一類海水標(biāo)準(zhǔn),在個別站位的水體則遠遠劣于國家三類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),這說明春季汞的水質(zhì)污染比較嚴重。8月,汞的含量全部符合國家一類海水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),這說明整個膠州灣的水質(zhì)較好。1 1月,不僅整個膠州灣水體都達到國家一類海水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),而且水體中汞含量比8月進一步下降。

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?有汞含量相對比較高的水域;在膠州灣的北部,也有一個比較大的區(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。這說明膠州灣水域的汞含量受到人類活動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,在三個河口區(qū)的近岸水域汞含量相對較高,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源主要來自于東部近岸水域。

3.3 沉降過程及遷移過程

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是一致的。這證實了汞的沉降過程[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了汞的遷移過程[5]。表明隨著雨季(5月-1 1月)的到來,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。

參考文獻

[1] M a h a f e yK.T-汞a sa ne n v i r o n m e n t a lp r o b l e m: P e r s p e c t i v e so nh e a l t he f f e c t sa n ds t r a t e g i e s f o r r i s k m a n a g e m e n t[A].6 t h I n t e r n a t i o n a lC o n f e r e n c eo nT -汞a saG l o b a lP o l l u t a n t[C].M i n a m a t aJ a p a n: S p r i n g e rV e r l a gP u b l i s h e r s,2 0 0 1.

[2] C o s s a,D.M a r t i n,J.M.M e r c u r yi nt h eR h i n e D e l t aa n d A d j a c e n t M a r i n e A r e a s[J].M a r i n e C h e m.1 9 9 1(3 6):2 9 1-3 0 2.

[3] K u d o,A.a n dM i y a h a r a,S.P r e d i c t e dR e s t o r a t i o n o ft h eS u r r o u n d i n g M a r i n eE n v i r o n m e n tA f t e ra n A r t i f i c i a l M e r c u r y D e c o n t a m i n a t i o n a t M i n a m a t a B a y,J a p a n-E c o n o m i cV a l u e s f o rN a t u r a l a n dA rt i f i c i a lP r o c e s s e s[J].W a t e rS c i.T e c h n o l.1 9 9 2. 2 5:1 4 1-1 4 8.

[4] 柴松芳.膠州灣海水總汞含量及其分布特征[J].黃渤海海洋.1 9 9 8,1 6(4):6 0-6 3.

[5] 楊東方,曹海榮,高振會,等.膠州灣水體重金屬汞Ⅰ.分布和遷移[J].海洋環(huán)境科學(xué),2 0 0 8,2 7(1): 3 7-3 9.

[6] 楊東方,王磊磊,高振會,等.膠州灣水體重金屬汞Ⅱ.分布和污染源[J].海洋環(huán)境科學(xué),2 0 0 9,2 8 (5):5 0 1-5 0 5.

*基金項目:中國科學(xué)院知識創(chuàng)新工程重要方向項目 (K Z C X2-2 0 7);國家海洋局海洋溢油鑒別與損害評估技術(shù)重點實驗室基金資助;國家海洋局北海環(huán)境監(jiān)測中心主任科研基金資助(0 5 EMC 1 6).