（环境科学专业论文）潭江下游和黄茅海沉积物理化性质与重金属含量研究.pdf

摘要 n i 污染较严重，样品的超标率分别为1 8 7 5 、1 8 7 5 。从空间分布来看，s 1 - - $ 7 镉含量超标，s 4 、s 5 、s 7 、s 8 、s 1 0 、h 2 、h 4 、h 5 镍含量超标，s 5 、s 8 铜含量超标，s 8 、h 2 、h 3 、h 4 汞含量超标，其中，站点s 8 超标项目最多。 潭江下游和黄茅海沉积物中重金属全量与沉积物理化性质之间具有一定的 相关性，但相关性复杂。从分析中可以得出如下的结论；n i 全量增加可能主要 与沉积物有机质含量和盐分含量的增加有关；沉积物中p b 、z n 全量的增加可能 主要与底泥的有机质含量的增加有关；沉积物中a s 、h g 全量的增加可能主要与 盐分含量的增加有关。 江门环保局应该从控制潭江流域周围工业污水以及城市和农村生活污水的 直接排放，来保护潭江水质。 关键词：沉积物重金属污染控制潭江下游黄茅海 u a b s t r a ( t s t u d yo nh e a v y m e t a l sa n dp h y s i c o - c h e m i c a l p r o p e r t i e si nl o w e r r e a c h e so ft a nr i v e ra n d h u a n g m a ob a y m a j o r ：e n v i r o n m e n ts c i e n c e n a m e ：j i n g l i n gl i s u p e r v i s o r ：p r o f e s s o ry a n m a ow e n s e d i m e n t sa r eb o t ht h ec o n v e r g e n c eo fm i c r o p o l l u t a n t sa n dt h es e c o n d a r y s o u r c eo fp o l l u t i o n t h e r e f o r e ，t h es t u d ya n dr e s e a r c ho nt h eh e a v ym e t a l si n s e d i m e n t sh a v eb e c o m eo n eo ft h ef o c u sp r o b l e m si nt h ew o r l d t h r o u g hs a m p l i n g1 0 ( s 1 - s 1 0 ) a n d6 ( h 1 - h 6 ) f o rs e d i m e n t si nt a nr i v e ra n d h u a n g m a ob a y , w eh a v ed e t a i l e dr e s e a r c hf o r t h es e d i m e n t si n t a nr i v e ra n d h u a n g m a ob a y , a n da n a l y z ea n dr e s e a r c ht h eh e a v ym e t a l sa n dp h y s i c o - c h e m i c a l p r o p e r t i e so fs e d i m e n t si nt a nr i v e ra n dh u a n g m a ob a y t h er e s u l t ss h o w ：t h et y p eo f q u a l i t yo fs e d i m e n t si sm a i n l yc l a ya n dd o r a si nt a nr i v e ra n dh u a n g m a ob a y ；t h e a v e r a g eo fp hi s7 1 8 ；t h ea v e r a g eo fo r g a n i cm a t t e ri s2 4 7 6 ；t h ea v e r a g eo fc e c i s 2 1 4 9 8 m g l o o g ；t h ea v e r a g eo f s a l i n i t yi s1 1 8 1 a c c o r d i n gt ot h ee n v i r o n m e n t a lq u a l i t ys t a n d a r df o rs o i l s ( g b l 5 6 2 8 1 9 9 5 ) ，c d 、 n i 、c u 、h g a r eh i g h e rt h a nt h ec r i t e r i ai nt a nr i v e r , t h er a t eo fc da n dn ii sh i g ht o 4 3 7 5 a n d 3 1 2 5 ，c u a n d h g i s1 2 5 a n d6 2 5 。 a c c o r d i n gt oe n v i r o n m e n t a lq u a l i t ys t a n d a r df o rs e a s ，a m o n gt h ee i g h th e a v y m e t a l si nh u a n g m a ob a y , t h ec o n t e n t so fc u 、c d ，p b 、z n ，c r ，a sa r el o w e rt h a n c r i t e r i a ；t h ep o l l u t i o no fh ga n dn ii ss e r i o u s ，a n dt h er a t i o so ft r a n s n o r m a li s1 8 7 5 a n d1 8 7 5 f r o ms p a c ed i s t r i b u t i o n ，t h ec o n t e n to fc ri st r a n s n o r m a li ns 1 一s 7 ，t h e n i a b s t r a c t c o n t e n to fn ii st r a n s n o r m a li ns 4 、s 5 、s 7 、s 8 、s 1 0 、h 2 、h 4 、h 5 ，c ui ss 5a n d s 8 ，h gi ss 8 、h 2 、h 3 、h 4 ，t h e r e f o r e ，t h em o s tt r a n s n o r m a ls a m p l i n gs i t ei ss 8 t h ea n a l y s i so nt h ei n f l u e n c i n gf a c t o r si n d i c a t e dt h a tt h e r ea r cc o m p l i c a t e d r e l a t i v i t i e sb e t w e e nh e a v ym e t a l sa n dp h y s i c o - c h e m i c a lp r o p e r t i e so fs e d i m e n t s t h e c o n c l u s i o ni sf o l l o w i n g ：t h ei n c r e a s eo fn ic o n t e n ti ns e d i m e n t i sp r o b a b l yc a u s e db y t h ei n c r e a s eo fo r g a n i ca n ds a l i n i t yc o n t e n t ；t h ei n c r e a s eo fp ba n dz nc o n t e n ti n s e d i m e n ti sp r o b a b l yc a u s e db yt h ei n c r e a s eo fo r g a n i cc o n t e n t ；t h ei n c r e a s eo fa sa n d h gc o n t e n ti sp r o b a b l yc a u s e db yt h ei n c r e a s eo fs a l i n i t yc o n t e n t i ti sa ne f f e c t i v ew a yt oc o n t r o lt h ed i s c h a r g eo fi n d u s t r i a ls e w a g ea n du r b a n s e w a g ef o rp r o t e c t i n gw a t e rq u a l i t yi nt a nr i v e ra n dh u a n g m a ob a y k e y w o r d s ：s e d i m e n t ，h e a v ym e t a l s ，p o l l u t i o n ，t a nr i v e r , h u a n g m a ob a y 第1 章绪论 1 1 水体沉积物概述 第1 章绪论 水体沉积物既是微量污染物( 如重金属和持久性有毒有机物) 的汇，又可能 是对水质具有潜在影响的次生污染源f 1 1 。水体沉积物对水环境的重要性至少表现 在以下两方面：1 ) 水体沉积物是上覆水( w a t e rc o l u m n ) 生物和底栖生物的重要 食物来源和( 或) 居栖地，因而是水生生态系统的重要组成部分：2 ) 水体沉积 物通常具有较大的比表面积，并可能含有大量活性官能团，因而成为水体中微量 污染物的主要载体，在很大程度上决定着这些污染物在水体中的迁移、转化、归 宿和生物效应等。因此，水环境研究和水质保护不能忽略水体沉积物。 近几十年来，由于工业的迅速发展及沿海城市人口的剧增，大量的工业和生 活废水被直接或经由河口排放入海，导致了河流及沿海环境的目益恶化。尤其是 水体中的重金属及其他一些高毒性污染物很容易被具有较大比表面积的颗粒物 吸附，随之沉降进入水体及河口区近岸沉积物中，使水体沉积物成为许多元素( 尤 其是重金属) 的汇1 2 1 ，但是当环境条件改变时，部分积累在沉积物中的重金属元素 又会释放到上覆水中，重新成为水体中重金属及其他污染物的一个重要污染源， 即造成对水体的“二次污染”。 此外，大量的研究还表明，在受重金属污染的水体中，水相中重金属含量很 微，而且随机性很大，常随排放状况与水力条件的不同而不同，但是水体沉积物 中的重金属常常得到积累并表现出较明显的含量分布规律性，因此从分析的观点 出发，对沉积物进行研究是有价值的， 沉积物是水环境重金属污染的指示剂f 5 】， 由于沉积物可以反映水系状况叫，水体 因此，在确定水体中所发生的复杂的水 化学相互作用时，对水体沉积物的研究有可能发挥关键作用，近二十年来，对水 体沉积物分析开拓了许多新的工作范围，成为追踪内陆和沿海水体人为污染影响 的工具。 与水体相比，沉积物中重金属具有丰度高、易于准确检测等特点，因而水体沉 积物重金属的变化具有重要的环境指示意义。其中，表层沉积物由于其采样技术 第1 章绪沦 简单并且能灵敏指示水体环境中污染物的变化趋势，所以将是许多作者研究的热 点 6 1 1 7 1 1 ”。 1 2 国内外的研究现状 当今世界，环境问题已经成为人类面临的重大挑战之一，随着经济和社会的 发展，含有污染物的工业废水和生活污水大量排放，造成水体的严重污染 9 1 ，这 赎污染物进入水体后除了直接对水生生物和通过食物链影响人类的健康外，长期 积累在水底沉积物中的污染物又会由于界面环境条件的变化诸如孔隙水酸碱度、 有机质的分解和生物活动等而再次进入水体，构成“二次污染”l l o 】，由于沉积物 具有积累功能，这种“二次污染”可能会出现灾难性的事件【l l l 。因此，这有力的 推动了人们对水体沉积物的认识和研究。目前国内外对水体沉积物的研究主要集 中在水体沉积物中重金属污染和有机污染方面，其中对沉积物中重金属的研究主 要集中在以下几个方面：对水体沉积物中重会属含量特征的研究；水体沉积物重 金属质量基准的研究：水体沉积物中重金属地球化学行为的研究；水体沉积物中 重金属污染治理技术的研究。 1 2 1 水体沉积物中重金属的含量分布特征及其影响影响因素的研究 8 0 年代以来，一些学者对珠江口沉积物中重金属的含量分布特征及其影响 影响因素进行了研究，提出了珠江口海区表层沉积物中重金属的分布模式。总的 结果显示，c u 、z n 、c d 、h g 等重金属元素在西部近岸高，在这一区域中重金属含 量是：c u 0 0 4 9 k g ，z n 0 0 6 9 k g ，c d 0 0 0 6g k g ，h g 0 0 0 0 2 5g k g ，低 值区出现在东南外海，在这一区域中重金属含量是：c u 0 0 1g k g ，z n 0 0 6 9 k g ，c d 与粘土1 。珠江口沉积物c u 、z n 、p b 重金属的高值区多集中于沿岸的潮滩区域， 大部分表层沉积物的含量均存有超标现象，特别是p b 和c d ，超标率均大于9 0 第1 章绪论 林祖享等1 9 9 5 年进一步的分析认为，河口湾的水动力条件是近海沉积重要的动 力因素，河口湾的沉积环境主要受径流及远距离搬运而来的陆源污染物的影响， 河口湾的地形地貌分布特征反映了珠江口的水动力状况，它既受径流下泄的影响 又受潮汐的影响。与此同时，何清溪等1 9 8 8 年还获得了对珠江口陆架、陆坡表 层沉积物中c u ，p b ，c d 的6 种主要地球化学形态：水可溶解态( i ) 、阳离子可交 换态( ) 、碳酸盐结合态( i i i ) 、铁锰水合氧化物结合态( ) 、有机质一硫化物 结合态( v ) 和残余态( ) 的分布特征，得出各种金属的总形态含量沿珠江口陆架 陆坡方向的分布依次呈马鞍型，金属形态的分散性随金属化学活性增强而增加。 1 2 2 水体沉积物中重金属化学形态特征的研究 8 0 年代以来一些学者也对珠江下游和珠江口沉积物中重金属元素的化学形 态特征作了较为系统的研究，并据此指出了珠江口重金属的两个主要迁移过程： ( 1 ) 初级化学净化过程，即微量重金属经河水搬运至河口区，受到化学变化和生 物作用的影响，在有机物胶体表面进行交换、吸附、共沉淀和凝聚变化，使有毒害 的重金属转为无毒害的、不稳定的有机物形态。( 2 ) 第2 次化学净化过程，即这 些不稳定的有机物在河口区迁移过程中，也不断地同无机硅酸盐、f e ( 0 h ) 。和 a l ( o h ) ，等胶体发生交换和络合作用，形成稳态结合态的吸附重金属的无机胶体 或络合物，最终进入海洋。珠江口沉积物中重金属的总浓度大小次序是z n p b c u c d ，由岸到海，浓度降低。珠江河口悬浮颗粒物对微量金属c u ，z n 和c d 的化 学相态及其生物毒性影响实验证明：珠江河口悬浮颗粒物质和腐植酸能分别通过 改变微量会属相态和络合作用，降低微量金属的毒性，并对藻类生长起营养、促进 作用：决定环境中微量金属的毒性不只是它的浓度，更重要的是它的存在形态，颗 粒相和络合态的微量金属对藻类的毒性小，离子形式的微量金属对藻类的毒性大 。 1 2 3 水体沉积物中金属含量与沉积物颗粒分布的关系 研究表明，沉积物中重金属含量高的样品一般颗粒小，粘土的比列大，因为 粘土比表面积大，因而所能结合的有机质和重金属均较多。 对沉积物类型对元素含量的影响的探讨，发现沉积物中元素的含量随着沉积 3 第1 章绪论 物粒度对的不同而呈现有规律的变化，在国内首次提出了“元素的粒度控制律” 这一概念，即除了s i 等个别元素随沉积物粒度变细而含量降低外，绝大多数元 素均随粒度变细而含量增高。相关的研究也表明，在近岸和河口沉积物中，这是 一种普遍现象 1 3 - 4 】。 1 2 4 水体沉积物中重金属的化学和地球化学 由于水体中的重金属污染物易于由水相转入固相，固早已认识，沉积物是水 体中重金属污染物的载体和指示剂。早在1 9 9 1 年，已有4 0 5 0 篇文章讨论水环 境中的重金属，其中讨论水体沉积物中重金属的文章占2 3 以上，大多研究了各 大洲各类代表性水体沉积物中金属的存在形态和分布规律，金属在沉积物各相中 的分配及预测，沉积物中各种形态重金属的化学活性和生物有效性，以及沉积物 中各种形态的重金属的萃取方法。 1 2 5 沉积物重金属基准值研究 关于大气、水和食品中污染物的基准值( 浓度一效应关系) 国际上已有深入 研究，有些已被采用和颁布。但关于水体沉积物的质量基准值的研究直到8 0 年 代中后期才开始取得有意义的进展，目前正成为水环境管理、水环境化学和生态 毒理学研究的热点问题之一。自1 9 8 4 年在意大利召开“沉积物中的化学物质在 水系统中的归宿和影响”学术讨论会以来，国际上已经提出1 0 余种可能用于建 立水体沉积物质量基准值的方案和途径，如水质基准法【1 6 1 、表现效应阈值法、间 隙水法、整体沉积物毒性法】、筛选水平浓度法【1 8 ) 、加标生物监测法 1 9 1 、相平 衡分配法阻”i 、沉积物质量三元法 2 4 1 等。 近1 0 多年来，国际上对沉积物质量基准的研究又取得了很大的进展，某些 历史上重金属污染较严重国家和地区的学者及环境管理部门，已通过研究提出和 制定了适合本国或者本地区的水体沉积物质量基准，并将其应用于污染沉积物的 疏竣、沉积物质量评价以及沉积物影响区划等管理领域。其中，加拿大、美国佛 罗里达洲、澳大利亚与新西兰和中国的香港利用生物效应数据库法建立了生物响 4 第1 章绪论 应型沉积物重金属质量基准陋拍j 。 与国际上相比，我国在此领域尚无系统研究工作，我国某些学者曾从不同角 度撰文介绍国际h 对此问题的研究进展f 2 7 _ “，但从总体上来说，我国在这一领域 的研究工作十分薄弱，还需对这一问题开展研究。但是，目前在开展重金属元素 在沉积物中的相态分布特征、变化形式和迁移规律研究还不是很成熟，因此目前 研究重会属在沉积物中的变化形式和迁移规律将成为环境科学领域中十分重要 的研究内容和任务。 1 2 6 水体沉积物中重金属污染治理技术的研究 水体沉积物中重金属的污染治理机理主要表现在以下两个方面：一方面是去 除受重金属污染的底泥，就是将底泥进行疏浚，或者通过采用固定的方法阻止底 泥中污染物在生态系统中的迁移，以此减少底泥中重金属污染的危害；另一方面 可以采用各种处理方法降低或消除污染物的毒性，以减小其危害。根据这样的治 理机理，目前对沉积物中重金属的污染治理提出了相应的措施：如物理修复，生 物修复，生物生态修复。而且许多土壤重金属污染的治理技术也可以应用在 底泥重金属污染的治理上。 物理修复主要是借助工程技术措施，消除底泥污染行为的一种方法，主要有 疏浚、引水、填沙掩蔽等措施。对于疏浚后的底泥处理是很重要的，如果不进行 疏浚底泥的处理，很可能对周围环境造成很大的危害。目前对疏浚底泥的处理通 常采用调整p h 值或还原的方法，这种方法能将底泥中的重金属固定，有效防止 疏浚污泥中重金属的迁移，也可以用粘土、有机质等来吸附重金属以达到固定化 的目的【2 9 1 ，或者用酸或微生物将重金属溶出，再集中处理。研究发现硫杆菌以硫 为营养源可以使底泥中绝大部分的重金属如z n 、c d 、n i 、c o 、c u 在几天内浸出。 掩蔽是在污染的底泥一h 放置一层或多层覆盖物，使污染底泥与水体隔离，防 止底泥污染物向水体迁移。这种方法可以有效的防止底泥中的重金属进入水体而 造成二次污染，对水质有明显的改善作用p 卅，但是由于这种治理工程方法的特殊 性，一般只用于深海底泥修复。 底泥生物生态修复技术，是指利用培育的植物或培养、接种的微生物的 生命活动，对底泥中的污染物进行转移、转化及降解，从而达到底泥修复的目的。 近年来生物生态修复技术已经得到广泛的重视。 5 第1 章绪论 植物修复技术是一门很新的技术，很多问题目前仍不很清楚，如利用植物修复 技术的效果、场地修复需要的时间、污染物在植物体内的转化途径及植物体内所 发生的反应等问题仍是今后研究的焦点。 1 3 研究的目的和意义 全球有二分之一左右的工业城市座落在河流、河口及邻近地区，优越的自然 条件给这些城市的发展带来了机遇，但是城市发展带来的“三废”物质反过来又 给它们赖以生存的河口及邻近海域带来了严重污染。这些污染物进入水体后除了 直接对水生生物和通过食物链影响人类的健康外，长期积累在水底沉积物中的污 染物又会由于界面环境条件的变化诸如孔隙水酸碱度、有机质的分解和生物活动 等而再次进入水体，构成“二次污染”。由于沉积物具有积累功能，这种“二次污染” 可能会出现灾难性的事件，所以研究沉积物就显得尤为重要。 进入河流的污染性沉积物大量积聚，对生态平衡产生潜在威胁，影响了经济 的发展和人民生活水平的提高，沉积物被认为是水体污染的指示剂，沉积物的环 境质量可以反映水体污染状况，此外，沉积物中的重金属蓄积量也可反映沉积物 对上覆水体影响的持久能力，因此，研究沉积物中的重余属含量及分布对于了解 河流污染具有重要的现实意义。 本文旨在通过对潭江下游和黄茅海沉积物理化性质( 沉积物的类型，酸碱性、 有机质、盐分含量、机械组成、阳离子交换量) 以及沉积物中重金属元素( c d 、 c u 、z n 、p b 、c r 、n i 、a s 、h g ) 测定结果的分析，研究了潭江下游和黄茅海沉积 物中理化性质与重金属含量，探讨了沉积物中重金属含量及其影响因素，并提出 相应的治理技术措施。这对改善提高潭江和黄茅海水环境质量，实现江门市经济 和环境的可持续发展，有效控制潭江水污染以及为环境质量评价、环境污染治理 和沉积物资源开发利用，提供科学依据。 第2 章自然环境和社会经济概况 第2 章自然环境和社会经济概况 2 1 自然环境概况 2 1 1 地理位置 潭江下游及黄茅海位于广东省江门市双水镇，珠江三角洲的西南部，处于北 纬2 2 - 。1 8 1 0 ”，东经1 1 3 9 0 3 0 5 ”，是一个三面靠陆一面临海的水域。其地理位置见 图2 - 1 潭江发源于阳江市阳东县牛围岭，自西向东经恩平、开平、台山、新会四市， 在新会双水附近折向南流，从崖门口出海，进入黄茅海流域。潭江河发育完整， 陂降平缓。河道弯曲，干流全长2 4 8 公里，流域面积6 0 2 6 平方公里，年均径流 量2 1 2 9 亿立方米，平均流量6 5 立方米秒，平均河宽2 0 0 3 米，河深5 米，河流 净泄量大，水体污染物稀释自净能力强。一级支流有镇海水、朗底水、公益水、 白沙水、蚬冈水、新桥水、新昌水、址山水、莲塘水，二级支流有闹洞水和开平 水，独立出海河流有大隆洞河和那扶河。潭江下游多为平原，土地肥沃，是潭江 流域粮、蔗、果的主要产区之一。潭江流域现已建成大、中、小型水库与山螗共 1 7 6 4 宗，控制流域面积1 9 7 2 平方公里。蓄、引、提工程灌溉面积为1 8 0 1 9 万亩。 流域内还筑有堤围1 7 7 条、长1 0 1 6 5 公里，保护农田9 1 1 6 万亩。 潭江下游河段是新会、台山、开平、恩平通往广州、江门市区、香港、澳门 的主要航道。潭江下游沿岸城镇有会城镇、双水镇、崖门镇。 2 1 2 地质地貌条件 江门市区境内地势自西向东南倾斜，西北为丘陵台地。东南为三角洲冲积平 原。全境河道纵横交错，间有低山小丘错落。西江流经市区东部边境，江门河斜 穿市区中心。丘陵低山的山地为赤红壤，围f ； ： 区为近代河流冲积层，高地发育成 潮沙土，低地发育成水稻土，土壤肥沃。地质情况简单，基岩为白垩纪泥质板岩， 因长年处于稳定上升和受风化影响，风化层较厚，约在海拔6 5 米以下( 黄海高 程) 。市区西北为寒武系地层，主要为八村群石英砂岩、粉砂岩、硅质页岩、粉 7 第2 章自然环境和社会经济概况 砂质页岩等组成；市区东北牛头山为加罩东期混合花岗岩。 在1 ：5 0 万的广东地质图中有西江断裂标出，西江断裂具有一定的活动规模。 1 9 9 2 年6 约6 日国家地震局、建设部发布的震发半( 1 9 9 2 ) 1 6 0 号文及1 ：4 0 0 万的中国地震烈度区划图( 1 9 9 0 ) 显示位于地震烈度v i 度区内，历史上近期无 大震发生，相对稳定。 潭江下游属珠江三角洲第四纪冲积层的一部分，冲积层较厚，地表土为耕作 上，其厚度约2 米。 2 1 3 气候特点 研究区属于南亚热带海洋性季风区，具有明显的海洋性气候特点，常年气候 温和湿润，日照充足，雨量充足。年平均气温2 1 8 - o c ，极端最高气温为3 6 9 9 c ， 极端最低气温0 。l a c 。 年平均降雨量1 7 8 4 6 m m ，一日最大降水量为2 9 7 5 m m ，一小时最大降水量为 9 9 8 m m ，雨量充沛但分配不均，季节差异显著，4 9 月为雨季，1 0 月次年3 月为旱季；无霜期长，平均为3 9 9 天；平均太阳总辐射量为1 1 0 千卡户f 方厘米； 光照时间长，历年平均光照时数为1 7 3 1 6 小时。 全年主导方向n n n e 风，次主导方向为s s e s 风，冬季盛行偏北风，夏季 盛行偏南风，年平均风速为2 4 m 是，全年静风频率为1 2 8 ，表2 - 1 为新会区多年 平均主要气象要素统计值。 表2 - 1 新会区多年平均主要气象要素统计值 气温 风速 降水量 总云量 低云量 6 47 8 8 ，2 4 76 4 6 9 5 ，65 25 ，3 3 32 93 t 3 2 1 8 2 4 1 7 8 4 2 7 。1 4 9 2 1 4 潮流和径流 潭江下游南北2 6 长公里，平均水深7 一l o 米，最深处为崖门附近，达2 0 米； 河面宽7 3 5 2 0 0 0 米，最宽处为上沙口至下沙v i 河段；水域面积为3 6 平方公里， 2 4 置 5 吼 j 鲫 l 2 3 5 7 王 石 ， 2 2 争 7 ；写拍瑚“化鲫。i呈五5粥“挑仍m 牡m “ 弘上删心盘撕扯粥蛐铋 m 绉呲婚 0 0 吼 4 l 1 2 6 2 1 t 石 1 2 5 4 8王正乞 1 2 3 第2 章自然环境和社会经济概况 属潮汐河口区，潮型为不正规半日潮，潮流为南北向往复流，据1 9 9 3 年4 约水 文实测资料，涨潮最大流速为1 0 2 临，退潮最大流速为0 9 6i 呐。根据黄冲潮站 多年水位资料统计值，其水文特征如下：( 表2 2 ) 表2 - 2 潭江下游水文特征 水文特征特征值 多年最高潮位( 江基面下同) 多年平均高潮位 多年最低潮位 多年平均低潮位 多年平均低潮位( 海平面) 多年平均潮差 展大涨潮潮差 最大落潮潮差 平均涨潮历时 平均退潮历时 2 2 7 m 0 5 3 m - 1 7 6 m 0 6 9 m - 0 0 8 m l 2 4 m 2 7 3 m 2 9 5 m 5 小时2 0 分 7 小时1 1 分 黄茅海是珠江口西部一喇叭状河口湾，它位于东经1 1 3 a 1 1 3 。1 0 ，北纬 2 1 略3 2 2 0 1 2 。5 0 ”( 见图2 2 ) 。其北部湾顶为珠江口崖门河口和虎跳门河口。上 通潭江和西江，常年有径流注入，它的南部受南水岛、三角山岛、大忙岛和大襟 岛屏障。岛屿间的峡口为潮水进出海湾的通道，主要有三角山与大忙岛之间的东 口，大忙岛与大襟岛之间的西口。 黄茅海是崖门和虎跳门水道出口以南至大襟岛大忙岛一线海域，长约 3 8 公里，顶湾宽1 9 5 米，中腰( 三虎) 1 1 2 公里，湾口宽2 4 公里。0 米以深的 水域面积4 4 2 7 公里，容积约1 3 亿立方米。崖门水道和虎跳门水道注入黄茅海 的年径流量分别为1 9 6 亿立方米和2 0 2 亿立方米，合计占珠江入海总径流量3 2 6 0 亿立方米的1 3 2 ，黄茅海及其上游河段的年进潮量约4 6 0 8 亿立方米，为年径 流量的十余倍。巨大的纳潮量对应着有限的径流量，使得黄茅海成为一个径流弱、 潮流强的河口湾。 9 第2 章自然环境和社会经济概况 2 2 社会经济概况 新会地处珠江三角洲西南部，濒临南海，毗邻港澳，面积1 6 3 8 平方公里， 人口8 5 7 3 万，辖大泽、司前、罗坑、双水、崖门、沙堆、古井、三江、睦卅i 、 大鳌等1 1 个镇和今古洲、圭峰区、围垦等3 个派出机构。2 0 0 1 年国内生产总值 为1 2 5 4 1 9 6 亿元，工农业总产值为3 5 6 5 1 8 2 亿元，工业总产值为3 2 1 4 8 6 4 亿元， 农业总产值为3 5 0 3 1 8 亿元。主要工业有纺织、服装、汽车、轻工、造纸、饲料、 电子、新型材料、精密机械、葵类加工等。连续三届进入“全国综合实力百强县 ( 市) ”行列。2 0 0 2 年在第二届全国县域经济基本竞争力百强县( 市) 评比中，居 第3 4 位。2 0 0 3 年全区生产总值1 3 3 2 亿元，比上年增长1 4 2 ，三次产业结构 为1 1 8 6 ：9 4 ：3 8 7 4 ；税收总额2 2 2 2 亿元，增长1 8 8 4 ；财政一般预算收6 5 3 亿元，增长2 0 2 4 ；实际利用外资1 2 7 亿美元，增长5 6 8 8 ；外贸出口总值 8 7 2 亿美元，增长2 6 1 7 ；城镇职工人平年收入1 1 2 万元，增长8 ；农村人 平年收入5 4 3 8 元，增长5 0 2 。 2 3 污染源 水体沉积物中重金属的污染源主要有大气沉降、陆地径流和近海直接排污3 个方面。很显然，人类的生活和工业生产活动是造成水体沉积物重金属污染的直 1 0 第2 章自然环境和社会经济概况 接原因。人类在生活和生产过程中，在制造出不同的产品和享受生活的同时，也向 周围环境中排出了各种污染物质。沉积物重金属潜在的污染源见表2 - 3 。 表2 3 水体沉积物中潜在的重金属污染来源 元素重金属污染源 c d润滑油、柴油、轮胎、电池、电镀工业、有色金属 生产、钢铁冶炼、杀虫剂、磷肥、煤和石油的燃烧、 生活污水、垃圾焚烧等 c u 金属工业、橡胶1 ：业、水泥和沥青、制农业和洗农 业、杀虫剂、防污剂、电池、磷肥、生活污水等 h g 电子r 业、油漆涂料、化妆品工业、塑料、杀虫剂、 电池、磷肥等 n i 柴油燃料和汽车废气、金属冶炼、洗衣业、蔫电池、 润滑油、沥青、磷肥等 p b 古铅汽油、汽车尾气、轮胎、润滑油和油脂、制农 业、橡胶、水泥、涂料、电池工业、杀虫剂、磷肥、 生活污水等 z n 橡胶和轮胎制造、机油，油脂、电池、电镀锌、杀 虫剂、磷肥、沥青和水泥、煤的燃烧、金属冶炼、 垃圾焚烧、生活污水等 2 3 1 潭江水污染源现状 随着珠三角经济的发展，潭江沿岸城镇人口和经济也迅猛发展，成为近年来 发展较快的区域，根据2 0 0 1 年资料，新会区全区工业用水量为6 1 5 4 3 8 万吨， 其中新鲜用量为4 6 3 4 8 6 万吨，重复用水量为1 5 1 9 5 2 万吨。全区工业废水污染 以有机物为主，主要表现在漂染、造纸、皮革、食品等行业。对全区1 7 5 家工业 废水排放单位检测1 7 0 1 次，超标次数百分率为5 3 7 。主要污染物以工业废水 有机污染为主，主要污染指标为化学需氧量。 2 0 0 3 年通过对潭江下游丰水期和枯水期的数据监测，发现潭江下游丰水期 的水质总体上要比枯水期的好，主要的超标水质因子有：溶解氧( d o ) 、氨氮、 总氮和总铅。其超标倍数范围分别为：o 2 0 0 8 9 、o 0 4 1 7 7 、0 0 7 1 、7 7 。 枯水期水质明显劣于丰水期，几乎每个监测断面均出现了超标现象。主要的 超标因子有c o d 、氨氮和总氮。超标倍数范围分别为：1 0 4 2 2 3 、1 1 2 2 3 1 、 1 1 第2 章自然环境和社会经济概况 1 9 1 4 0 5 。 2 3 2 生活污染源现状 生活污染源可分为城镇生活污染源和农村人畜生活污染源。城镇生活污水主 要是由城市居民生活污水、乡镇居民生活污水、城镇公共设旋排放的污水以及宾 馆酒店等排出的污水组成；农村人畜生活污染源则主要是农村人口的生活污水及 饲养业等排放的污水。生活污水排放量与人口数量、人均生活用水量有直接关系， 人口越多，人均生活用水量越大，生活污水排放量也越大；生活污染物排放量则 与人均产污量密切相关。 根据1 9 9 6 年城镇人1 3 调查表，计算出新会市城镇生活污水排放量为1 7 7 5 5 万i i 屯a ，其中c o d 、b o d 5 、氨氮的排放量分别为4 4 3 8 6 、1 7 7 5 5 、4 4 3 9 万吨a ， 农村生活污染物排放量为1 6 2 0 9 万吨a ，其中c o d 、b o d 5 、氨氮的排放量分别 为4 0 5 2 2 、1 6 2 0 9 、4 0 5 2 万吨a 。 第2 章自然环境飘f 计会经济概抛 蹦2 - 1 浸江f 游段黄茅海地理位瞽及采样点位置 第3 章样品的采集、处理和分析 第3 章样品的采集、处理和分析 3 1 研究区域 研究区域西起潭江石嘴断面，北到江门水道三汀口断面，东到虎坑水道三江镇 断面和虎跳峡水道炮台断面，南至黄茅海海域向南延伸1 2 k i n ，东西各达海域岸边 水域冰域面积3 8 0 k m 2 。 3 2 采样与布点 在潭汀下游和黄茅海共设1 6 个沉秘物样品( 底泥) 监测采样断面( 点) 。各 断面( 点) 序号、编号、面名称、位置、设置目的以及方位详见表3 一l ，各断面具 体采样位置见图2 一l 。 3 3 样品的采集和处理 为了反映当前的污染情况，我们于2 0 0 3 年1 2 月乘船尽量在主河道采样。采 样时使用抓泥斗，按照多点采样方法采集各断面上4 至6 一l 表层( 沉积底泥表面 o 一1 5 c m ) 的底泥混合而成样品。其中在潭江下游共采集1 0 个样品( s 1 - s 1 0 ) ，黄茅 海区域6 个沉积物样品( h 1 h 6 ) ，各采样点的采集情况见表3 1 。 沉积物样品采集后用聚乙烯薄膜塑料袋带回实验室，在实验室中用牛皮纸自 然风干，磨碎，分别过2 0 目、6 0 目和l o o 目尼龙筛，贮于聚乙烯薄膜塑料袋中，以备 分析使用。 4 第3 章样品的采集、处理和分析 表3 - 1 沉积物各监测断面名称、设置日的和位置 序号断面名称 位置经纬度 设置目的 s 1右嘴 潭江石嘴处 潭江上游水控制断面 s 2七堡 潭江北干流七堡处 潭江北干流来水控制断面 s 3九龙 潭江七堡镇与会城镇 潭江2 分叉河流水流交换控 分隔处 制断面 s 4 会城新区 潭江北干流汇入银洲 会城新区污染控制断面 湖上游1 公里处 s 5 新会港 区域污染控制断面 s 6三江口 江门河出口上游江f 】河河口水域污染控制断 1 5 0 0 m 处面 s 7联合 虎坑水道山口上游虎坑水道河口水域污染控制 1 5 0 0 m 处断面 s 8 崖西 崖门水道崖西处 南部区域污染控制断面 s 9 崖南 崖门水道出口上游3 崖门水道河口水域污染控制 公里处断面 s 1 0西炮台 虎跳门水道出口上游虎跳门水道河口水域污染控 3 公里处制断面 1 1 3 9 0 6 1 4 r e 水质变化和黄茅海北部区域 h 1 黄茅海北部 2 2 哪0 0 n 污染监控点 1 1 3 a 0 2 1 4 电 水质变化和黄茅海前部区域 h 2 黄茅海西部 2 2 叼4 3 8 7 n 污染监控点 1 1 3 吣5 1 8 ”e 水质变化和排污口南面区域 h 3 黄茅海中南部 2 字0 4 2 3 ，n 污染监控点 1 1 3 叼5 1 0 ，e 水质变化和黄茅海中部区域 h 4 黄茅海中部 2 2 0 0 1 5 0 ”n 污染监控点 1 1 3 口0 4 1 2 ”e 水质变化和黄茅海东南部区 h 5 黄茅海东南部 2 1 唔7 1 5 2 n 域污染监控点 1 1 3 9 0 8 2 0 ，e 水质变化和黄茅海南部区域 h 6 黄茅海南部 2 1 巧7 5 2 ”n 污染监控 3 4 样品的处理和分析 3 4 1 沉积物理化性质的分析方法 沉积物的p h 值：称取过2 0 目的土样1 0 0 0 0 9 ，加入2 5 m l 无c 0 2 去离子水， 搅拌1 分钟稳定后用p h 计测量、读数。 有机质：称取过1 0 0 目筛的土样0 1 0 0 0 0 5 0 0 0 9 ，加入5 m 1 0 8 m o l l 的 k 2 c r 0 3 溶液，5 m l 的浓硫酸，油浴，用0 2 t o o l 1 的f e s 0 4 滴定。 第3 章样品的采集、处理和分析 阳离子交换量：准确称取过2 0 目的土样1 0 0 0 9 ，分别用l m o l l 的 b a c l 2 2 5 m l 、蒸馏水2 5 m l 、0 0 5 m o l l 的h 2 s 0 4 2 5 m l ，离心3 分钟，然后用0 0 5 m o l 1 的n a o h 滴定。 机械组成：称取过2 0 目的土样5 0 0 0 0 9 ，加入适当的分散剂煮沸( p h 为碱 性的样品加0 5 m o l l 多聚偏磷酸钠6 0 m l ，酸性的样品加0 2 5 m o l l 的草酸钠5 0 m l ， 中性的样品加o 5 m o l l 氢氧化钠5 0 m 1 ) 待冷却后用比重计测定比重。 水溶性盐：称取过2 0 目的样品2 0 9 ，以1 ：5 的水土比浸出其中的可溶性盐， 然后抽滤，以烘干残渣总量法测定p l l f 3 2 1 1 3 3 1 3 4 】【“。 3 4 2 沉积物重金属含量的分析方法 由于沉积物粒度组成不同，对样品重金属测定值影响很大，为使各样品的测 定具有可比性，并与国际的研究同步，本研究均筛取了过6 0 目的样品用于分析 测定。 重金属c u 、p b 、z n 、c r 、n i 、c d 全量的分析方法： 准确称取1 0 0 0 9 沉积物样品( 6 0 目) 于2 5 m l 的聚四氟乙烯坩埚中，加入 1 0 m l 浓盐酸，在电热板上加热( 4 5 0 。) 消解2 小时，然后加入1 5 m l 浓硝酸， 继续加热，直至溶解物剩余约5 m l ，加入4 8 的h f 5 m l ，最后加入6 0 高氯酸 5 m l ，蒸至近干，再加1 ：5 的硝酸l m l ，加热溶解残渣，冷却，借助一聚丙稀棒 将消解液全部转入5 0 m l 容量瓶中，用去离子水洗涤坩埚内壁至少三次，每次洗 涤液均并入容量瓶中，用1 h n 0 3 溶液定容，摇均。用原子吸收分光光度法测 定。 重金属h 弯全量的分析测定方法： 准确称取1 0 0 0 9 的样品( 6 0 目) 于坩埚中，用浓硫酸、浓硝酸和重铬酸钾 进行硝化，用原子荧光法进行测定。 重金属a s 全量的分析测定方法： 准确称取1 0 0 0 9 的样品( 6 0 目) 于坩埚中，n a 浓硫酸、高氯酸和浓盐酸 进行硝化，用原子荧光法进行测定【3 6 l 。 1 6 第4 章潭江下游和黄茅海沉积物的理化性质 第4 章潭江下游和黄茅海沉积物的理化性质 随着工业化的发展和城市入口的增加，工业废水的排放量目益增加，大量的 污水及污染物进入河流、湖泊、海洋和地下水等水体，使水及水体底泥的理化性 质或生物群落发生变化，造成水体污染。据测定我国7 0 0 多条主要江河有5 0 受到污染，每年有5 9 0 亿吨污水污染江河湖海。这些污染物进入水体后，通过各 种物理、化学等作用吸附到沉积物上，在某种条件下污染物又会被释放到水体中， 因此对沉积物理化性质的研究对了解沉积物污染、释放机制有重要的作用。 4 1 沉积物的质地类型 沉积物质地类型与沉积物中重金属元素的含量、迁移、累计以及其它环境因 素有关，对沉积物质地类型的了解将有助于了解重金属的含量变化以及迁移转 化。 研究表明，沉积物中重金属含量高的样品一般颗粒小，粘土的比列大，比表 面积大，因而所能结合的有机质和重金属均较多，沉积物中重金属元素的含量会 随着沉积物粒度的不同而呈现有规律的变化，相关的研究也表明，在近岸和河口 沉积物中，这是一种普遍现象，因此，有必要了解沉积物的质地类型。 沉积物质地类型的分类采用了中国质地分类标准( 见表4 一1 ) 第4 章潭江下游和黄茅海沉积物的理化性质 袭4 - 1 中国质地分类标准 质地分类颗粒组成 粗粉粒砂粒( 1 类别 名称 粘粒f 7 0 砂_ ! 二 细砂十 6 0