胶州湾水体重金属汞的分布和季节变化*

陈 豫,张饮江,郭军辉,石 强,杨东方,

(1.上海海洋大学信息学院 上海 2 0 1 3 0 6;2.上海海洋大学生命学院 上海 2 0 1 3 0 6; 3.潍坊泰兴生物化工有限责任公司 潍坊 2 6 1 3 0 0;4.国家海洋局北海环境监测中心 青岛 2 6 6 0 3 3)

胶州湾水体重金属汞的分布和季节变化
*

陈 豫1,张饮江2,郭军辉3,石 强4,杨东方2,4

(1.上海海洋大学信息学院 上海 2 0 1 3 0 6;2.上海海洋大学生命学院 上海 2 0 1 3 0 6; 3.潍坊泰兴生物化工有限责任公司 潍坊 2 6 1 3 0 0;4.国家海洋局北海环境监测中心 青岛 2 6 6 0 3 3)

摘 要:根据1 9 8 1年4月、8月和1 1月胶州湾水域调查资料,探讨和研究胶州湾重金属汞的水质、平面分布、垂直分布、季节变化以及污染源。结果表明:1 9 8 1年,春季胶州湾水域汞污染比较严重,汞含量在0.0 2 79～2.0 8 6μg/L;夏季水质较好,汞含量在0.0 0 12～0.0 3 96 8μg/L;秋季水质很好,汞含量在0.0 0 18～0.0 1 74μg/L。汞含量的垂直分布显示了汞的沉降过程和迁移过程。

关 键 词:汞;时空分布;污染源;季节变化;胶州湾

汞,是唯一在常温下呈液态并易流动的金属,汞及其化合物不仅具有较强的生物毒性[1],而且还被认为是海岸带少数受限制的生物机体内一种主要的污染物[2-3]。国家海洋局全国海洋监测网每年对我国的海域进行3个航次的环境监测,其中汞是必测项目之一[4]。自2 0世纪7 0年代末,我国开始重视环境保护工作,对于排放入海的污水和废水进行监控。

本文根据1 9 8 1年的调查资料,分析胶州湾水体中汞的含量、水平分布、垂直分布和季节变化,研究胶州湾水域汞含量的变化过程,为治理汞污染的环境提供科学理论依据。

1 调查水域、材料与方法

1.1 胶州湾自然环境

胶州湾位于山东半岛南部,其地理位置为1 2 0°0 4′～1 2 0°2 3′E,3 5°5 8′～3 6°1 8′N之间,以团岛与薛家岛连线为界,与黄海相通,面积约为4 4 6k m2,平均水深约7m,是一个典型的半封闭型海湾。

1.2 材料与方法

本研究所使用的1 9 8 1年4月、8月和1 1月胶州湾水体汞的调查资料由国家海洋局北海环境监测中心提供。以4月调查的数据代表春季,以8月调查的数据代表夏季,以1 1月调查的数据代表秋季。4月设3 1个站位取水样,8月设3 7个站位取水样,1 1月设8个站位取水样。水深大于1 0m时分别取表层和底层水样,水深小于1 0m时只取表层水样,水样在现场过滤后送回实验室冰箱冷冻保存直至分析。

1.3 样品的测定

水样中的汞用冷原子吸收分光光度法进行测定,测定之前需要先把水样进行预处理。首先量取1 0 0m L水样于2 5 0m L锥形瓶中,加硫酸溶液(1∶1)2.5m L,过硫酸钾溶液0.2 5g,加热煮沸1m i n后冷却至室温,滴加盐酸氰氨溶液2m L。再将水样转入汞蒸汽发生瓶中进行测定。最后量取1 0 0m L无汞纯水测量空白值。

2 结果

2.1 含量大小

4月,胶州湾水体中汞的含量范围为0.0 2 79～2.0 8 6μg/L。只有2个站位水体的水质符合国家一类海水水质标准,汞含量为0.0 5μg/L;小部分站位水体的水质符合国家二类海水水质标准,汞含量为0.2μg/L;大部分站位水体的水质符合国家三类海水水质标准;有9个站位水体的水质劣于国家三类海水水质标准。这说明春季胶州湾水质汞污染比较严重。

8月,胶州湾水体中汞的含量明显下降,达到0.0 0 12～0.0 3 96 8μg/L,所有监测站位水体的水质均符合国家一类海水水质标准,整个胶州湾水质较好。

1 1月,胶州湾水体中汞的含量进一步下降,其值为0.0 0 18～0.0 1 74μg/L,整个胶州湾水质很好。

2.2 水平分布

2.2.1 水平表层分布

4月,表层水体中汞含量都非常高。在娄山河入海口站位的表层水体中,汞含量最高值达到2.0 8 6μg/L,并以此为中心,形成了一系列不同梯度,汞含量沿梯度降低。在胶州湾的北部,有一个比较大的区域呈现汞的高含量,大于1.0 0 0μg/L。在胶州湾水域,呈现出由北向南逐渐减少的趋势。

8月,表层水体中汞含量都比较低。有两个相对比较高的区域,一个在胶州湾东部近岸水域,另一个在胶州湾西部近岸水域,并呈现出由北向南逐渐减少的趋势。

1 1月,表层水体中汞含量都非常低,而且分布比较均匀。在李村河和娄山河的入海口之间的近岸水域,有一个汞含量相对比较高的区域,形成了一系列不同梯度的半个同心圆,汞含量从中心沿梯度降低。在海泊河的入海口南部的近岸水域,有一个汞含量相对比较高的区域,形成了一系列不同梯度的半个同心圆,汞含量从中心沿梯度降低。在胶州湾东部近岸水域,呈现有两个汞含量相对比较高的区域。

2.2.2 水平底层分布

4月,在胶州湾的湾口水域,从湾口内侧到湾口,再到湾口外侧,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,在胶州湾的湾口水域,从湾口内侧到湾口,再到湾口外侧,汞含量沿梯度升高,由0.0 0 2μg/L逐渐增加到0.0 2 62 4μg/L。1 1月,在胶州湾的湾口水域,从湾口内侧到湾口,再到湾口外侧,汞含量沿梯度降低,由0.0 0 54μg/L逐渐减少到0.0 0 26μg/L。

2.3 垂直分布

4月,在胶州湾的湾口水域,从湾口内侧到湾口,再到湾口外侧,在表层水体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;在底层水体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。这表明表层水体和底层水体的水平分布趋势是一致的。

8月,在胶州湾的湾口水域,从湾口内侧到湾口,再到湾口外侧,在表层水体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;在底层水体中汞含量沿梯度升高,由0.0 0 2μg/L逐渐增加到0.0 2 62 4μg/L。这表明表层水体和底层水体的水平分布趋势是一致的。

1 1月,在胶州湾的湾口水域,从湾口内侧到湾口,再到湾口外侧,在表层水体中汞含量沿梯度降低,由0.0 1 25μg/L逐渐减少到0.0 0 18μg/L;在底层水体中汞含量沿梯度降低,由0.0 0 54μg/L逐渐减少到0.0 0 26μg/L。这表明表曾水体和底层水体的水平分布趋势是一致的。

2.4 季节分布

2.4.1 季节表层分布

胶州湾水域的表层水体中:4月,汞的含量范围为:0.0 2 79～2.0 8 6μg/L;8月,汞的含量范围为:0.0 0 12～0.0 3 96 8μg/L;1 1月,汞的含量范围为:0.0 0 18～0.0 1 74μg/L。这表明在4月、8月和1 1月,表层水体中汞的含量范围变化非常大,由高到低依次为4月、8月、1 1月。因此,表层水体中汞的含量由高到低的季节变化为:春季、夏季、秋季。

2.4.2 季节底层分布

胶州湾水域的底层水体中:4月,汞的含量范围为:0.0 2 88～3.1 2 50μg/L;8月,汞的含量范围为:0.0 0 2～0.0 2 62 4μg/L;1 1月,汞的含量范围为:0.0 0 26～0.0 0 54μg/L。这表明在4月、8月和1 1月,底层水体中汞的含量范围变化非常大,由高到低依次为4月、8月、1 1月。因此,底层水体中汞的含量由高到低的季节变化为:春季、夏季、秋季。

3 结论

3.1 水质

胶州湾水域,4月,大部分站位的水体中汞含量符合国家三类海水水质标准,小部分站位的水体中汞含量符合国家二类海水水质标准,只有2个站位的水体中汞含量符合国家一类海水标准,在个别站位的水体则远远劣于国家三类海水水质标准,这说明春季汞的水质污染比较严重。8月,汞的含量全部符合国家一类海水的水质标准,这说明整个胶州湾的水质较好。1 1月,不仅整个胶州湾水体都达到国家一类海水的水质标准,而且水体中汞含量比8月进一步下降。

3.2 污染源

4月,胶州湾水域,表层水体中汞含量都非常高,最高值达到2.0 8 6μg/L。汞含量的水平分布显示:在娄山河入海口的近岸水域,有汞含量相对比较高的水域;在胶州湾的北部,也有一个比较大的区域呈现汞的高含量,表明这部分水域已经受到汞的严重污染。

胶州湾东部近岸河口附近水域成为汞含量的高浓度区,这与1 9 7 9年、1 9 8 0年具有相同的分布[5-6]。由于造成胶州湾重金属汞污染的最主要原因是陆源污染物通过排污河入海,工业废水和生活污水成为主要的污染源。这说明胶州湾水域的汞含量受到人类活动的影响是非常显著的。

8月和1 1月,表层水体中汞含量都比较低, 8月汞含量最高值为0.0 3 96 8μg/L,1 1月汞含量最高值为0.0 1 74μg/L。而且,从8月到1 1月,汞含量进一步降低。

胶州湾表层水域,汞含量的分布展示了在夏、秋季胶州湾水域都非常低,在三个河口区的近岸水域汞含量相对较高,这与1 9 7 9年具有相同的分布[5-6]。表明胶州湾水域的汞来源主要来自于东部近岸水域。

3.3 沉降过程及迁移过程

在胶州湾的湾口水域,从湾口内侧到湾口,再到湾口外侧。4月、8月和1 1月,表层水体和底层水体中汞含量水平分布趋势是一致的。这证实了汞的沉降过程[6],表明重金属汞随河流入海后,不易溶解,迅速由水相转入固相,最终转入沉积物中。表层水体和底层水体中汞含量水平分布趋势一致也表明汞的沉降较快。

4月和8月,表层水体和底层水体中汞含量沿梯度升高。1 1月,表层水体和底层水体中汞含量沿梯度降低。表层水体和底层水体中汞含量的分布变化证实了汞的迁移过程[5]。表明随着雨季(5月-1 1月)的到来,季节性的河流变化,大量汞被输入胶州湾海域中,因此在春季和夏季,表层水体和底层水体中汞含量沿梯度升高。随着雨季(5月-1 1月)的结束,只有少量的汞被输入胶州湾海域中,因此在秋季,表层水体和底层水体中汞含量沿梯度降低。

参考文献

[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.胶州湾海水总汞含量及其分布特征[J].黄渤海海洋.1 9 9 8,1 6(4):6 0-6 3.

[5] 杨东方,曹海荣,高振会,等.胶州湾水体重金属汞Ⅰ.分布和迁移[J].海洋环境科学,2 0 0 8,2 7(1): 3 7-3 9.

[6] 杨东方,王磊磊,高振会,等.胶州湾水体重金属汞Ⅱ.分布和污染源[J].海洋环境科学,2 0 0 9,2 8 (5):5 0 1-5 0 5.

*基金项目:中国科学院知识创新工程重要方向项目 (K Z C X2-2 0 7);国家海洋局海洋溢油鉴别与损害评估技术重点实验室基金资助;国家海洋局北海环境监测中心主任科研基金资助(0 5 EMC 1 6).