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潮滩围垦对沉积物重金属的影响初探
——以江苏为例

2017-04-05杨磊李明亮金洋龚绪龙汪亚平高建华

海洋通报 2017年1期
关键词:垦区变化率沉积物

杨磊,李明亮,金洋,龚绪龙,汪亚平,高建华

(1.江苏省地质调查研究院,江苏 南京 210018;2.国土资源部地裂缝地质灾害重点实验室,江苏 南京 210018;3.南京大学 地理与海洋科学学院,江苏 南京 210023)

潮滩围垦对沉积物重金属的影响初探
——以江苏为例

杨磊1,2,李明亮1,2,金洋1,龚绪龙1,2,汪亚平3,高建华3

(1.江苏省地质调查研究院,江苏 南京 210018;2.国土资源部地裂缝地质灾害重点实验室,江苏 南京 210018;3.南京大学 地理与海洋科学学院,江苏 南京 210023)

根据围垦前后的江苏条子泥潮滩沉积物重金属数据,获取重金属背景值,分析重金属含量与分布的变化特征,探讨围垦对重金属的影响机制,运用潜在生态风险指数法评价重金属生态风险变化。结果表明,重金属Cr、Ni、Pb的平均含量降低7.2%~15.2%,Cu、Zn、As、Cd的平均含量升高2.7%~23.6%,重金属空间分布的异质性增强;围垦改变堤外潮滩水动力与沉积物分布格局,离岸越远,重金属含量的变化越不明显;受植被类型、土地利用方式的影响,互花米草滩重金属含量变化率明显高于盐蒿滩,用作水产养殖的潮滩重金属含量普遍降低,用作农业种植的潮滩重金属含量普遍升高;潮滩沉积物总体质量优良,重金属总潜在生态风险指数平均值和最大值分别升高6.5%和23.8%,仍处于低生态风险程度。

围垦;潮滩;沉积物;重金属;影响机制;生态风险;江苏

近年来,随着沿海地区社会经济的快速发展,大量的污染物直接或间接排入近海,其中,重金属污染物具有降解能力差、生物毒性及生物累积放大等特点(Kalantzi et al,2013),是对环境和人体健康最具有威胁的污染物之一。潮滩是陆海交互作用最活跃的区域,也是典型的环境脆弱带(Hongyi et al,2009),受人类活动的影响显著;重金属往往通过悬浮泥沙的吸附和搬运重新累积于沿岸滩地中(许世远等,1997),潮滩成为了陆源重金属元素的汇,同时也是二次重金属污染的源(Cador et al,1996),潮滩环境质量面临日益恶化的趋势,甚至在自然保护区的核心区也出现了重金属的富集(左平等,2010;王俊杰等,2015)。

潮滩重金属污染一直是海岸环境污染研究关注的热点,目前的研究集中于重金属空间分布特征与污染评价(曹玲珑等,2013;张际标等,2014;张龙辉等,2014),重金属的来源(李玉等,2010;李磊等,2012;王建华等,2014),近海排污导致的重金属累积特征与历史(于文金等,2007;高芳蕾等,2011;张瑞等,2013),重金属的富集、迁移与控制机制等(许世远等,1997;毕春娟等,2006a;陈莲等,2014)。围垦是一种对潮滩具有高强度干扰的人类活动,已有的相关报道多限于围垦区内重金属含量的分布与污染评价(孟庆峰等,2011;姚荣江等,2012;童敏等,2015),关于围垦对潮滩沉积物重金属的影响程度与影响机制的研究鲜见报道。

根据国务院2009年通过的《江苏沿海地区发展规划》,到2020年,江苏沿海地区规划围填270万亩海域滩涂,其利用以综合开发为方向,优先用于发展现代农业、耕地占补平衡和生态保护与建设,适度用于临港产业发展。大规模、高强度的滩涂围垦,将给江苏沿海湿地生态系统和沉积动力环境带来前所未有的冲击。因此,研究围垦前后潮滩沉积物重金属变化特征以及潜在生态风险,对于滩涂资源的围垦与可持续开发利用,以及海洋环境保护都具有重要的意义。

1 研究区概况

江苏中部海岸发育有一系列辐射状的水下沙脊群(图1A),南北长199.6 km,东西宽140 km,面积约22 470 km2(王颖等,2014)。该区域主要受东海前进潮波与南黄海旋转潮波控制,南黄海旋转潮波向南通过西洋、陈家坞槽进入条子泥北、东侧水域,东海潮波通过烂沙洋、黄沙洋、条鱼港向北进入条子泥南侧水域(张正龙,2004)。

条子泥海域潮汐为正规半日潮,平均潮差2~ 4 m,潮差自北向南增大,浅海半日分潮明显(张正龙等,2004),近期在新条鱼港实测最大潮差9.39 m(丁贤荣等,2014),属强潮海岸。辐射沙脊海域全年盛行偏北向浪,频率约为63%,波高小于1 m的频率为85%。而在条子泥沙洲区,由于外围沙脊的掩护,波浪作用较弱(陈君,2002)。由于辐射沙脊丰富的物源供给,条子泥海域潮滩为典型的淤涨型潮滩。

1977年以来,条子泥内缘区岸段陆续匡围了渔舍垦区、新东垦区、方塘河闸垦区、三仓片垦区、无名川垦区、仓东垦区、弶东垦区、方南垦区和梁南垦区,共匡围滩涂26.9万亩,新建围堤94.4 km(江苏省908专项办公室,2012),主要用于发展农业种植、水产养殖、太阳能、风电等。新规划实施的条子泥匡围工程位于梁垛河闸与方塘河闸之间,总的计划围垦面积达34.61万亩(230.73 km2),计划按照7个作业区,分三期进行围垦(河海大学,2009)。于2011年底开始施工,截止2014年,已完成条南边滩作业区和条北边滩作业区的匡围。

条子泥因处于辐射沙脊群核心区,滩面平坦宽阔,是江苏沿海滩面高程最高、淤涨最快的地方,匡围难度低,围垦方式为高滩围垦,起围高程在平均高潮线以上(张长宽等,2011),平均高潮线以上的滩面植被较好,有利于垦殖,且所围滩地和堤内耕地基本相平,不需从外地取土(孟尔君等,2010),陈影影等(2015)在2012年匡围的条南边滩垦区采集的剖面土壤粒度记录在整个剖面上表现出自下向上逐渐变细的特点,反映了围垦前原始潮滩沉积物的自然演化特点,说明匡围工程本身对沉积物层次的影响小,这一特点为研究匡围工程及后续开发利用对沉积物重金属的影响提供了较为理想的场所。

2 材料与方法

2.1样品采集与测试

2004年10月20-29日在研究区采集70个表层(0~10 cm)沉积物样品和17个深层(150~ 200 cm)沉积物样品,其样品分布如图1B所示;2014年1月13~19日,在研究区采集表层(0~10 cm)沉积物样品92个,其中在S01断面上由陆向海方向依次采集样品19个,其分布如图1C所示。采样方法:用取样薄片采集深度为0~10 cm的表层沉积物,样品现场用塑料自封袋密封、冷藏;用振动活塞取样器由海底沉积物表层开始,向下连续采集深达200 cm的柱状样品,用PVC管现场加盖密封,准确标明沉积顺序后冷藏,样品带回实验室。

样品处理与测试工作由国土资源部南京矿产资源监督检测中心实验室完成,深层沉积物样品取自柱状样150~200 cm的连续沉积物,2004年采集的87个样品与2014年采集的90个样品(其中S01断面上样品17个)进行Cu、Zn、As、Cd、Cr、Hg、Ni、Pb等8项重金属元素以及Al元素含量的测试。Al、Pb、Cr、Cu、Zn、Ni的含量经过粉末压片处理后采用X荧光光谱法测定;As、Hg的含量采用王水溶样,原子荧光光度法测定;Cd的含量采用HF、HNO3、HClO4溶样,石墨炉原子吸收法测定。分析过程中采用国家标准物质样品GSS-8、GSS-9、GSS-10、GSS-11进行质量控制,测试误差控制在5%以内。

S01断面上的19个样品进行粒度分析,在实验室内取沉积物样品3~10 g,加入质量浓度为0.5%的六偏磷酸钠溶液混合均匀,常温放置24 h至样品完全分散。使用测量范围为0.02~2 000 μm的Mastersizer 2000型激光粒度仪上机处理,输出间距0.25 φ的粒径频率分布数据。

样品采集依据中国地质调查局《多目标区域地球化学调查规范(1∶250 000)》(DD2005-01),重金属测试依据中国地质调查局《生态地球化学评价样品分析技术要求》(DD2005-03),粒度分析依据《海洋调查规划第8部分∶海洋地质地球物理调查》(GB/T 12763.8-2007)。

图1 研究区位置与采样点分布图

2.2数据处理

粒度参数计算采用Mcmanus(1988)提出的方法,命名采用Wang等(2014)提出的方法,粒度参数的描述采用贾建军等(2002)的方法。数据的统计分析采用SPSS17.0软件完成。

2.3评价标准与方法

潮滩沉积物质量评价依据《海洋沉积物质量》(GB18668-2002),采用除Ni以外的7种重金属元素含量评价沉积物质量。

重金属生态风险评价采用潜在生态风险指数法。潜在生态风险指数法(Hankanson,1980)是瑞典科学家Hankanson根据重金属的性质及环境行为特点,从沉积学的角度提出的对沉积物中重金属污染评价的方法。其计算公式为:

表1 重金属潜在生态风险指数和风险程度的关系

2.4背景值的求取

背景值的选取直接影响到重金属污染评价结果。有研究表明,背景值最好选择与污染的沉积物在矿物组成上可以对比的、未受污染的沉积物元素值,即从钻孔中最深部位、未出现生物扰动现象,可以估计出工业化活动以前的微量元素为背景值(Aloupi et al,2001)。

研究区所处的江苏沿海中部淤涨型潮滩,前人通过年代测定方法获取的沉积速率在3.0~4.17 cm/a之间(张忍顺等,1992;王爱军等,2005;于文金等,2007),据此计算出150~200 cm深度取得的样品的沉积年龄至少在35年以上,按取样时间推算即在1969年以前,而研究区工业化的发端要在20世纪80年代以后,因此,用深层沉积物样品获取的重金属含量可以代表研究区的背景值。

参考Schropp等(1990)、Veinott等(2001)、夏鹏等(2012)的方法,利用2004年在研究区采取的17个深层沉积物中重金属元素与参比元素Al的线性回归,消除重金属自然来源变化和沉积物粒度对重金属含量的影响(Loring,1991;Roussiez et al,2005),获取了研究区重金属背景值(表2)。

表2 沉积物重金属背景值/mg·kg-1

本研究的背景值结果,与江苏海涂土壤背景值和黄海浅海沉积物背景值相对较为接近,变化率在-42.5%~41.2%之间;与江苏滨海土壤背景值相比,Cd和Hg背景值明显要低,分别相差4倍和1倍;普遍低于南黄海北部表层沉积物背景值,Cd、Hg和Pb分别相差2.29倍、1.35倍和1.15倍。以上分析说明,在条子泥潮滩重金属污染评价过程中采用江苏滨海土壤或南黄海北部表层沉积物背景值会导致评价结果的明显偏移。

3 结果与讨论

3.1粒度数据分析

S01断面上,沉积物粒径为11.12~55.07 μm,平均粒径为37.60 μm,呈现出由岸向海逐渐增大的趋势;分选系数0.73~1.54,距岸1 400 m以内分选较差、以外分选中等,并呈现出由岸向海逐渐减小的趋势;偏态值在1.11~1.71之间,距岸1 400 m以内基本为极正偏、以外为正偏;峰态值在1.61~2.21之间,为宽峰;主要沉积物类型为粘土质粉砂和砂质粉砂,粘土含量为0.91%~19.53%,粉砂和砂含量分别为59.92%~86.84%、1.37%~ 38.89%,由岸向海,粘土含量逐渐降低,砂组分含量逐渐增大。

3.2重金属的变化特征

2004年与2014年研究区潮滩沉积物重金属含量如表3所示。

Cr、Ni、Pb的含量降低,平均值变化率在-15.2%~-7.2%之间,Hg的含量不变,Cu、Zn、As、Cd的含量升高,平均值变化率在2.7%~23.6%之间;2004年仅有1个样品为第二类沉积物,占样品总数的1.6%,2014年有3个样品为第二类沉积物,占样品总数的3.9%,比例略有上升,条子泥潮滩沉积物质量总体优良。

表3 潮滩沉积物重金属含量

2004年,重金属的分布格局为:Cu、Zn、Cd、As、Cr,高值区分布于海堤外北部梁垛河口及附近区域,低值区分布于三仓片垦区及海堤外中部与南部区域;Hg、Pb、Ni,高值区也分布于海堤外北部梁垛河口及附近区域,低值区分布于三仓片垦区和海堤外中部区域。

2014年,重金属的分布格局变得较为复杂,异质性增强。Cu、Zn、Cd的变异系数降低,变化率在-10.6%~-5.7%之间,高值区分布于海堤外北部梁垛河口区域,且范围略有缩小,低值区分布于仓东垦区、梁南垦区、弶东垦区和海堤以东区域;As、Hg、Cr、Ni、Pb的变异系数升高,变化率在3.1%~57.8%之间,高值区分布于海堤以北梁垛河口、条北边滩垦区北部区域,低值区分布于仓东垦区和梁南垦区。

3.3围垦对重金属的影响机制

围垦对围堤外与围垦区沉积物重金属变化的影响机制不同,分别论述。需要说明的是,由于两次采样站位存在差异,在进行点上的重金属时间变化特征分析时,尽量选择了相近的站位(直线距离200 m以内)。

3.3.1 围堤外

围垦工程改变堤外原有的潮滩水动力格局,使得潮汐不对称现象更加明显,在物源充足的条件下,沉降延迟和冲刷延迟机制使细颗粒沉积物向潮滩上部运输并沉积下来(Wang et al,2012);围垦工程在潮间带中下部筑堤坝,对涨潮水体有阻滞作用,使得外海带来的细颗粒沉积物在围堤外侧快速堆积(朱庆光等,2014);Zhou等(2015)的模拟结果显示,在潮汐占主导的潮滩,围垦后泥质沉积物多分布在潮上带,粉砂、砂分布在潮间带及潮下带。S01断面上沉积物的粒度分布特征与上述研究结果一致。

重金属含量与沉积物粒径和沉积物中粘土含量之间高度相关(赵一阳等,1994; 黄家祥等,2007;李雅娟等,2012),本次的研究也表明:多数重金属元素与粒度变化的关系非常密切(表4),重金属含量受粒度效应的控制。图2显示了围堤外两次采样中相近站位样品重金属含量变化情况:(a)离岸50 m的站位,重金属含量明显升高,Cu、Hg、Cd、As、Zn的变化率在35.5%~ 58.9%之间;(b)离岸900 m的站位,Cu、Hg、Cd、As、Zn含量略有升高,变化率已明显低于堤前站位,在10.9%~45.5%之间;(c)离岸2 600 m的站位,两次重金属含量基本相当。这主要是由于堤前沉积物的粒度较细,其具有的表面积较大,对重金属元素的吸附能力较强,随着离岸距离的增加,沉积物粒径增大,粘土含量降低,对重金属的影响也会逐渐降低。

3.3.2 围垦区

匡围后的抛荒地,重金属的变化主要受植被类型的影响。

条南边滩垦区和条北边滩垦区,2004年为光滩,现为抛荒地,围垦年限1-2年,地面植被类型为互花米草和盐蒿。两次采样相近站位重金属变化情况为:互花米草滩,Cu、Zn、As、Cd、Hg、Ni的含量明显升高,变化率在62.5%~166.7%之间,Cr和Pb的含量略有升高,变化率分别为20.2%和4.4%;盐蒿滩,Cu、Zn、As、Cd、Hg、Ni的含量略有升高,变化率在7.7%~20.0%之间,Cr和Pb的含量则降低,变化率分别为-14.8%和-22.5%(图3)。互花米草可促进细颗粒物质的沉降,间接增加了对重金属的富集作用,另外互花米草本身也对重金属具有吸附作用,由于其富集作用主要在其根系附近,随着植物根部腐烂,大部分重金属被滞留在沉积物中(王爱军等,2008;张龙辉等,2014);互花米草滩与盐蒿滩重金属含量变化率的差异来源于这两种植被对重金属富集能力的差异,王爱军等(2006)在临近的王港潮滩的研究表明:盐蒿滩表层沉积物由于主要来自于潮水沟输运,因此沉积物比互花米草滩的要粗,这间接导致了盐蒿滩对重金属的富集能力要低于互花米草滩;不同重金属含量变化率的差异则与植被根系对重金属的富集能力和迁移效率有关,如米草属植物对Hg的吸附能力极强(左平等, 2010),陈莲等(2014)的研究表明:由于有着较高的富集系数和较低的迁移效率,Cu和Zn在互花米草根系中所占比例大于Pb和Cr,则在根系腐烂分解后回归沉积物的Cu和Zn的比例是大于Pb和Cr的。

表4 断面上沉积物重金属含量与粒径之间的相关系数

图2 围堤外站位样品重金属变化

图3 不同植被覆盖的站位样品重金属变化

匡围后已开发的潮滩,重金属的变化则主要受土地利用方式的影响。

梁南垦区、弶东垦区和仓东垦区,围垦年限5-9年,土地利用以水产养殖、太阳能和风电为主,有少量抛荒地。与2004年相比,区域上Cu、Zn、As、Hg、Cr、Ni、Pb的含量降低,平均值变化率在-29.3%~-7.7%之间;两次采样相近站位重金属变化情况为:8种重金属的含量均降低,变化率在-50.0%~-11.7%之间(图4a)。大面积匡围蓄淡养鱼是江苏滨海强度盐渍化土壤快速改良的一种常用模式,鱼塘水分运动主要是重力水下渗,淋盐作用强烈,且定期排出蓄水,会带走大量盐分(刘兆普等,1992),另有研究表明:滩涂土壤淋洗脱盐过程改变土壤的氧化还原电位、盐分离子浓度及其组成比例,这些变化共同改变重金属在土壤中的化学形态,可有效降低可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态的重金属含量,土壤中重金属的总量淋洗后较淋洗前会明显降低(刘亚男等,2011)。

图4 不同土地利用的站位样品重金属变化

三仓片垦区,围垦年限17年,土地利用以农业种植为主,种植耐盐性农作物,如棉花、小麦、玉米、油菜等。与2004年相比,区域上Pb的含量不变,Cu、Zn、As、Cd、Hg、Cr、Ni的含量升高,平均值变化率在0.4%~79.5%之间;两次采样相近站位重金属变化情况为:Cr的含量不变,Cu、Zn、As、Cd、Hg、Ni、Pb的含量均升高,变化率在3.0%~47.2%之间(图4b)。经过围垦初期土壤改良后,土地利用方式改为农业种植为主,长期使用畜禽粪便、化学肥料及农药会导致土壤中重金属累积(孟庆峰等,2011),故而重金属含量又会普遍升高。

在潮滩生态系统中,重金属元素在水体—沉积物—生物三相介质中分布、累积、迁移和转化规律非常复杂,影响沉积物重金属的因素很多,包括早期成岩作用、水动力条件、水体的理化性质、涨落潮沉积物再悬浮、底栖动物的类型与活动、植被类型与生长发育等,其中的生物作用尤为复杂,动植物不仅通过自身的生理活动影响了重金属在沉积物中的分布和累积规律,而且直接参与了重金属在潮滩的生物地球化学循环,如不同的潮滩底栖动物从沉积物中富集重金属的能力不同(毕春娟等,2006b;田野等,2012),还能通过挖洞、摄食、排泄等活动能改变周围沉积物的有机质含量,使沉积物中的重金属含量显著增加(毕春娟 等,2006a);不同类型植被对重金属的富集能力存在差异,植物不同部位的累积也存在差异,地下生物量的大小会影响沉积物重金属的分布(陈莲等,2014),植被与根际沉积物的相互作用决定了重金属在该系统的迁移转化规律,会影响根际沉积物重金属的含量和环境化学行为(朱鸣鹤等,2010)。

围垦将导致上述因素发生变化,进而对沉积物重金属产生影响,只有阐明围垦对潮滩重金属生物地球化学循环的各个环节与过程的改变,才可能就围垦对沉积物重金属的影响进行完整的探讨,未来应结合潮滩沉积动力环境、水体与生物环境对围垦的反馈机制开展重金属的生物地球化学行为与生态效应研究。

3.4潜在生态风险评价

2014年,单要素潜在生态风险指数平均值的大小顺序为:Cd>Hg>As>Cu>Ni>Pb>Cr>Zn,这主要是因为Cd、Hg、As的毒性响应因子较高,相应的潜在生态风险指数也就较大,其中Cu、Zn、As、Cr、Ni、Pb在所有采样点的潜在生态风险指数均小于40,属于低生态风险;Cd、Hg的潜在生态风险指数为24.66~78.08和15.06~80.00,属于低—中等生态风险。总潜在生态风险指数平均值为95.71,总体处于低生态风险程度。

表5 重金属潜在生态风险指数

与2004年相比,单要素Cu、Zn、As、Cd、Hg的潜在生态风险指数升高,Cr、Ni、Pb的生态风险指数降低(表5),平均值变化率在-15.2%~ 23.6%之间;总潜在生态风险指数平均值和最大值均有所升高,变化率分别为6.5%和23.8%,中等生态风险程度采样点从1个上升为6个。

4 结论

(1)围垦后,条子泥潮滩沉积物重金属Cr、Ni、Pb的含量降低,Cu、Zn、As、Cd的含量升高,平均值变化率在-15.2%~23.6%之间;重金属Cu、Zn、Cd的变异系数降低,As、Hg、Cr、Ni、Pb的变异系数升高,变化率在-10.6%~57.8%之间;沉积物总体质量优良。

(2)条子泥潮滩沉积物重金属Cu、Zn、As、Cd、Cr、Hg、Ni、Pb的背景值分别为13.28 mg/L、48.73 mg/L、7.27 mg/L、0.073 mg/L、63.87 mg/L、0.017 mg/L、24.33 mg/L、15.74 mg/L;围垦后,重金属总潜在生态风险指数平均值升高6.5%、最大值升高23.8%,总体仍处于低生态风险程度。

(3)围堤外,随着离岸距离的增加,重金属含量变化率逐渐降低。这主要是由于围垦对潮滩水动力与沉积物分布格局的改变,以及细颗粒沉积物对重金属元素的吸附作用造成的。

(4)围垦区,抛荒地重金属变化受植被类型影响,互花米草滩重金属含量变化率明显高于盐蒿滩,是因为互花米草滩对重金属的富集能力要强于盐蒿滩;已开发的潮滩,重金属的变化则受土地利用方式的影响,以水产养殖为主的潮滩,重金属含量普遍降低,因为蓄淡养鱼的淋洗脱盐过程会带走沉积物表层的重金属元素;以农业种植为主的潮滩,重金属含量普遍升高,长期使用农药化肥导致了土壤中重金属的累积。

致谢:本研究得到江苏沿海地区综合地质调查项目支持,何勇、王茂祥、梅广益等参与了野外现场调查及取样工作,谨以致谢。

Aloupi M,Angelidis M O,2001.Geochemistry of natural and anthropogenic metals in the coastal sediments of the island of Lesvos. Aegean Sea Environmental Pollution,113:211-219.

Cador I C,Carlos V,Fernando C,1996.Accumulation of Zn,Pb,Cu,Cr and Ni in sediments between roots of the Tagus Estuary salt marshes,Portugal.Estuarine Coastal and Shelf Science,42(3):393-403.

Hakanson L,1980.An ecological risk index for aquatic pollution control,a sedimentological approach.Water Research,14(8):975-1001.

Hongyi N,Wenjing D,Qunhe W,et al,2009.Potential toxic risk of heavy metals from sediment of the Pearl River in South China.Journal of Environment Sciences,21(8):1053-1058.

Kalantzi I,Shimmield T M,Pergantis S A,et al,2013.Heavy metals,trace elements and sediment geochemistry at four Mediterranean fish farms.Sciences of the Total Environment,444:128-137.

Loring D H,1991.Normalization of heavy-metal data from estuarine and coastal sediments.ICES Journal of Marine Science,48:101-115.

McManus J,1988.Grain size determination and interpretation.Techniques in sedimentology,408:112-116.

Roussiez V,Ludwig W,Probst J L,et al,2005.Background levels of heavy metals in surficial sediments of the Gulf of Lions(NW Mediterranean):An approach based on 133Cs normalization and lead isotope measurements.Environmental Pollution,138:167-177. Schroop S J,Lewis F G,Windom H L,et al,1990.Interpretation of metal concentrations in estuarine sediments of Florida using aluminum as a reference element.Estuaries,13:227-235.

Veinott G,Perron-cashman S,Anderson M R,2001.Baseline Metal Concentrations in Coastal Labrador Sediments.Marine Pollution Bulletin,42(3):182-192.

Wang Y P,Gao S,Jia J J,et al,2012.Sediment transport over an accretional intertidal flat with influences of reclamation,Jiangsu coast, China.Marine Geology,291:147-161.

Wang Y P,Gao S,Jia J J,et al,2014.Remarked morphological change in a large tidal inlet with low sediment-supply.Continental Shelf Research,90:79-95.

Zhou Z,Coco G,van der Wegen M,et al,2015.Modeling sorting dynamics of cohesive and non-cohesive sediments on intertidal flats under the effect of tides and wind waves.Continental Shelf Research,104: 74-91.

毕春娟,陈振楼,许世远,等,2006a.蟹类活动对河口潮滩沉积物重金属分布的影响.应用与环境生物学报,12(5):647-650.

毕春娟,陈振楼,许世远,等,2006b.长江口潮滩大型底栖动物对重金属的累积特征.应用生态学报,17(2):309-314.

曹玲珑,王平,田海涛,等,2013.海南东寨港重金属在多种环境介质中污染状况及评价.海洋通报,32(4):403-407.

陈邦本,胡蓉卿,陈铭达,1985.江苏海涂土壤环境元素的自然背景值.南京农业大学学报,3:54-60.

陈君,2002.江苏岸外条子泥沙洲潮盆一潮沟系统特征及其稳定性.南京:南京师范大学.

陈莲,高建华,冯振兴,等,2014.重金属在互花米草盐沼湿地中的富集及迁移规律.南京大学学报 (自然科学版),50(5):695-705.

陈影影,张振克,许华夏,等,2015.沿海不同年限围垦区土壤剖面有机碳同位素与粒度特征.地理科学,35(6):782-789.

丁贤荣,康彦彦,茅志兵,等,2014.南黄海辐射沙脊群特大潮差分析.海洋学报,36(11):12-20.

高芳蕾,傅杨荣,杨奕,等,2011.万泉河口沉积柱重金属元素分布特征与博鳌开发建设.海洋通报,30(6):644-649.

河海大学,2009.条子泥围框工程可行性研究报告.南京:河海大学.

黄家祥,殷勇,徐军,等,2007.苏北灌河口潮间带表层沉积物重金属空间分布特征及其环境效应.海洋地质与第四纪地质,27(5):23-32.

贾建军,高抒,薛允传,2002.图解法与矩法沉积物粒度参数的对比.海洋与湖沼,33(6):577-582.

江苏省908专项办公室,2012.江苏近海海洋综合调查与评价总报告.北京:科学出版社.459-460.

李磊,王云龙,蒋玫,等,2012.江苏如东滩涂贝类养殖区表层沉积物中重金属来源分析及其潜在生物毒性.环境科学,33(8):2607-2613.

李雅娟,杨世伦,侯立军,等,2012.崇明东滩表层沉积物重金属空间分布特征及其污染评价.环境科学,33(7):2368-2375.

李玉,冯志华,李谷祺,等,2010.连云港近岸海域沉积物中重金属污染来源及生态评价.海洋与湖沼,41(6):829-833.

刘亚男,李取生,杜烨锋,等,2011.滩涂土壤淋洗过程中盐分变化及其对重金属的影响.环境科学,32(7):2087-2091.

刘兆普,沈其荣,孙怀顺,等,1992.蓄淡养鱼改良江苏滨海强度盐渍化土壤的探讨.南京农业大学学报,15(3):57-62.

孟尔君,唐伯平,周春霖,等,2010.江苏沿海滩涂资源及其发展战略研究.南京:东南大学出版社.

孟庆峰,杨劲松,姚荣江,等,2011.滩涂围垦区土壤重金属调查及生态风险评价-以盐城市弶港镇为例.农业环境科学学报,30(11):2249-2257.

田野,左平,邹欣庆,等,2012.江苏盐城原生盐沼湿地大型底栖动物重金属含量及生物质量评价.第四纪研究,32(6):1152-1160.

童敏,黄民生,何岩,等,2015.温州灵昆岛围垦区土壤重金属污染特征及生态风险评价.华东师范大学学报(自然科学版),2:75-83.

王爱军,陈坚,李东义,2008.互花米草对福建泉州湾海岸湿地沉积环境影响.海洋工程,26(4):60-69.

王爱军,高抒,贾建军,2006.互花米草对江苏潮滩沉积和地貌演化的影响.海洋学报,28(1):92-99.

王爱军,高抒,贾建军,等,2005.江苏王港盐沼的现代沉积速率.地理学报,60(1):61-70.

王建华,黄楚光,倪志鑫,等,2014.珠江口伶仃洋沉积物中重金属元素分布、赋存形态及来源分析.海洋通报,33(3):259-267.

王俊杰,黄阳,黄雪,等,2015.盐城滨海滩涂表层沉积物重金属生态风险评价.海洋通报,34(3):353-360.

王颖,张长宽,高抒,等,2014.南黄海辐射沙脊群环境与资源.北京:海洋出版社.

吴景阳,李云飞,张汀君,1982.环境中若干元素的自然背景值及其研究方法.北京:科学出版社.142-148.

夏鹏,孟宪伟,丰爱平,等,2012.沉积物中重金属区域环境背景的构建-以广西潮间带为例.海洋通报,31(5):539-546.

夏增禄,李森照,李延芳,1987.土壤元素背景值及其研究方法.北京:气象出版社.314-316.

徐争启,倪师军,庹先国,等,2008.潜在生态危害指数法评价中重金属毒性系数计算.环境科学与技术,31(2):112-115.

许世远,陶静,陈振楼,等,1997.上海潮滩沉积物重金属的动力学累积特征.海洋与湖沼,28(5):509-515.

姚荣江,杨劲松,孟庆峰,等,2012.苏北沿海某滩涂区土壤重金属含量及其污染评价.环境科学研究,25(5):512-518.

于文金,邹欣庆,2007.王港潮滩重金属Pb、Zn和Cu积累规律及污染评价.地理研究,26(4):809-820.

张际标,刘加飞,姚兼辉,等,2014.湛江东海岛潮间带沉积物硫化物(AVS)和重金属(SEM)及其生物毒效性评估.海洋通报,33(4):405-412.

张龙辉,杜永芬,王丹丹,等,2014.江苏如东互花米草盐沼湿地重金属分布及其污染评价.环境科学,35(6):2401-2410.

张忍顺,陈才俊,1992.江苏岸外沙洲演变与条子泥井陆前景研究.北京:海洋出版社.

张瑞,张帆,刘付程,等,2013.海州湾潮滩重金属污染的历史记录.环境科学,34(3):1044-1054.

张长宽,陈君,林康,等,2011.江苏沿海滩涂围垦空间布局研究.河海大学学报(自然科学版),39(2):206-212.

张正龙,2004.辐射沙洲内缘区潮沟发育对人类活动的响应.南京:南京师范大学.

张正龙,张忍顺,李加林,等,2004.江苏条子泥岸滩剖面形态的时空异质性.海洋科学,28(6):51-54.

赵一阳,鄢明才,1994.中国浅海沉积物地球化学.北京:科学出版社.

朱鸣鹤,方飚雄,丁永生,等,2010.常见重金属在翅碱蓬(Suaeda heteroptera)根际沉积物系统季节迁移变化.海洋与湖沼,41(5):784-790.

朱庆光,冯振兴,徐夏楠,等,2014.围垦工程影响下的江苏弶港潮滩剖面的演化机制.海洋地质与第四纪地质,34(3):21-29.

左平,赵善道,赵雪琴,等,2010.江苏盐城原生盐沼湿地表层沉积物中的重金属分布特征.海洋通报,29(4):372-377.

(本文编辑:袁泽轶)

Effects of large scale tidal flat reclamation on heavy metals in sediments:a case study on Jiangsu Province,China

YANG Lei1,2,LI Ming-liang1,2,JIN Yang1,GONG Xu-long1,2,WANG Ya-ping3,GAO Jian-hua3

(1.Geological Survey of Jiangsu Province,Nanjing 210018,China;2.Key Laboratory of Earth Fissures Geological Disaster, Ministry of Land and Resources,Nanjing 210018,China;3.School of Geographic and Oceanic Sciences, Nanjing University,Nanjing 210023,China)

According to the data of heavy metals in sediments from tidal flat at Tiaozini area in Jiangsu Province before and after the reclamation,background values of heavy metals were obtained,the variation characteristics and the effect mechanism of heavy metal response to the reclamation were investigated.The ecological risk variation of heavy metals was evaluated by using potential ecological risk index.The results showed that the average contents of Cr,Ni,Pb were decreased by 7.2%to 15.2%,and those of Cu,Zn,As,Cd were increased by 2.7%to 23.6%.The distribution heterogeneity of heavy metals was increased.The content variation of heavy metals was more insignificant at the place farther from the coast owing to the changes of hydrodynamics and sediment distribution patterns outside the dyke caused by the reclamation.Affected by vegetation types and land use patterns,the content variation rate of heavy metals in the tidal flat covered by Spartina alterniflora was obviously higher than that in the tidal flat covered by Suaeda salsa,and the contents of heavy metals were generally decreased in the tidal flat used for aquaculture,and the contents of heavy metals were generally increased in the tidal flat used for agriculture.The quality of sediments from tidal flat was generally good,and though in a low level of ecological risk,the average and maximum values of total potential ecological risk index were increased by 6.5%and 23.8%. Keywords:reclamation;tidal flat;sediments;heavy metals;effect mechanism;ecological risk;Jiangsu

P736.2

A

1001-6932(2017)01-0082-09

10.11840/j.issn.1001-6392.2017.01.011

2015-10-29;

2015-12-30

中国地质调查局地质大调查项目(1212011220005;1212011014002;200312300008)。

杨磊(1981-),男,硕士,高级工程师,从事海岸带水文地质、环境地质调查研究。电子邮箱:young-ray@163.com。

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