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于2008年7～9月参加中国第3次北极科学考察航次,获得白令海、楚科奇海及加拿大海盆海域24份表层沉积物样品,系统分析了Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Mn、V等7种重金属元素及14种PCB的含量,测定了沉积物的粒径分布及其有机碳(TOC)与炭黑(BC)含量,研究探讨了重金属和PCBs的分布特征及二者在北冰洋区域的输入途径和控制因素。主要结果如下:表层沉积物中PCBs含量范围为21.94-639.26 pg/g dw。其中,白令海与白令海峡海域表层沉积物中∑PCBs的含量范围为21.94-152.25 pg/g dw,平均值为71.31 pg/g dw;楚科奇海沉积物中∑PCBs的含量范围为60.55-639.26 pg/g dw,平均值为193.43 pg/g dw;加拿大海盆站位表层沉积物中∑PCBs的含量范围为23.66-604.86 pg/g dw,平均值为154.075 pg/g dw。总体而言,研究海域沉积物PCBs浓度普遍低于世界其他边缘海区,亦低于极地海区的其他报道值。从空间分布上看,楚科奇海具有最高的PCBs含量,白令海及白令海峡海域次之,而加拿大海盆最低。对沉积物中PCBs的同系物组成及输入途径分析表明,不同氯代数的PCBs进入研究区域的途径不同,三氯代PCBs主要来自于大气输送,高氯代PCBs则来自于洋流及海冰运移,而五氯代和六氯代PCBs则反映出陆源的影响。其中,三氯代PCBs是本研究区域沉积物中PCBs的最主要同系物,占∑PCBs的44%-95%,表明全球分馏效应控制着白令海、楚科奇海及加拿大海盆表层沉积物中PCBs的分布。此外,研究表明PCBs除受长距离输运的控制外,还可能受到陆源输入的影响。对沉积物中PCBs与沉积物粒径、TOC、BC相关关系分析表明,PCBs和TOC及BC之间均表现出较好的相关性,且后者随氯代原子数减小而逐渐增强,这表明TOC和BC是控制该区域沉积物中PCBs分布的另一重要因素。白令海、楚科奇海及加拿大海盆表层沉积物中重金属Zn的含量为21.06mg/kg-168.21 mg/kg(平均97.18 mg/kg),Cr为8.91 mg/kg-46.94 mg/kg(平均28.60 mg/kg),Cu为2.69 mg/kg-49.39 mg/kg(平均19.30 mg/kg),V为32.46 mg/kg-185.54 mg/kg(平均99.80 mg/kg),Cd为0.09 mg/kg-0.92 mg/kg(平均0.28mg/kg),Pb为0.95 mg/kg-15.25 mg/kg(平均5.58 mg/kg),Mn为83.16 mg/kg-11445.27mg/kg(平均1740.90)。各种重金属含量基本与页岩值接近,表明该海域未受重金属污染。研究海区沉积物中重金属分布基本呈现出随纬度增加而升高的趋势,其高值区多集中在门捷列夫海岭和加拿大海盆之间海域及阿拉斯加附近巴罗角近岸海域。该海域表层沉积物中重金属含量总体上随沉积物中粒径增加而减少,且与粘土含量呈显著正相关,但与TOC的相关性较弱,表明本区域表层沉积物中影响各重金属分布的因素较为复杂。