论文部分内容阅读
海滩上常设有雨水和生活污水排污口，污水中的重金属含量一般较高，会造成海滩沉积物重金属超标，影响海滩旅游的质量。然而由于海滩砂粒径较大，一般被认为不会富存重金属。
排污口真的不会对海滩沉积物造成重金属污染？基于这一疑问，我对青岛第一海水浴场（简称一浴）和石老人海水浴场（简称石老人浴场）表层沉积物中的重金属含量以及排污口对重金属含量的影响进行了探究。
一、研究方法
在两个海滩沿垂向剖面依次取样，共获得29个样品（如图1、图2）。样品烘干磨制后用等离子体质谱ICP-MS对其中的重金属元素进行检测，并计算用于风险评估的地累积指数。
地累积指数计算式为：Igeo = log2[Cn/（kBn）]。式中Cn是元素n在沉积物中的浓度，Bn是沉积物中该元素的地球化学背景值，这里选取距离两个浴场海滩较近的胶州湾大公岛附近表层沉积物的背景值。k一般取值为1.5。
地累积指数共分6级，其中0-1为低风险环境，1-2为中等环境风险。6级的元素含量可以是背景值的几百倍。
二、数据结果
1.表层沉积物重金属含量对比
分析结果表明，两个海滩表层沉积物的含量差异较大。例如，一浴沉积物中Pb含量平均为17.6mg·kg-1，而石老人浴场平均为43.9mg·kg-1，是一浴的2倍多。一浴Cr含量平均为11.9mg·kg-1，而石老人浴场平均为123.5mg·kg-1，几乎是一浴的10倍（如图3）。
2.海滩重金属含量分布的变化
图4显示了两个海滩各剖面重金属含量的平均值（以Zn元素为例）。在一浴中，离排污口最远的剖面N的元素平均值反而最大，为45.0mg·kg-1，最近剖面E的平均含量为18.7mg·kg-1。在石老人浴场，离排污口最近的剖面E和W的值较大，平均值分别为68.6mg·kg-1、79.2mg·kg-1，但离排污口较远的剖面N 和M的平均值分别为57.2mg·kg-1和64.1mg·kg-1。石老人浴场沉积物的绝大部分重金属含量的平均值基本都有这个特点。
3.重金属含量的超标情况和环境风险
按照我国海洋沉积物质量Ⅰ类标准值（GB18668 - 2002），重金属Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd和Pb的标准值分别为80、21、35、150、20、0.5和60 mg·kg-1。一浴的表层沉积物都达到国家质量Ⅰ类标准，而在石老人浴场存在部分站位的Cr、As和Pb超标。
地累积指数法Igeo的计算结果表明，一浴的值全部小于1，说明海滩环境良好，处于低风险环境;石老人浴场大部分站位的值都小于1，但在个别靠近排污口的站位重金属Cr、Cu、Zn、Cd 和Pb的Igeo值在1-2之间，说明这几个站位处于中等环境风险。
三、实验结论
从青岛两个海滩的沉积物重金属含量和分布情况来看，排污口并不一定对海滩产生影响。如一浴排污口对海滩重金属的分布影响并不明显，且远离排污口区域的重金属含量较高。
造成这种影响的原因有两个方面。一是排出污水的重金属含量本身不高。据现场调查，一浴排污口的主要功能是雨水排放，因此重金属含量较低。二是一浴沉积物中重金属的来源主要是自然环境，其分布主要受沉积物搬运作用的影响，因此在远离排污口的N剖面的重金属含量反而较高。
而石老人浴场的排污口不仅排放雨水，还排放一定量的生活污水，因此污水中重金属含量较高。其次，排出的污水进入大海，排污口附近含有污水的海水又会在波浪的作用下重新回到海岸，堆积在排污口附近的沉积物中。因此排污口两侧的剖面E和N的重金属含量较高。这说明含有重金属的沉积物在水动力作用下堆积在排污口两侧。
在排污口的西侧，附近剖面N和W的重金属含量较高，沉积物搬运方向为从剖面W到剖面N，远离排污口的N剖面的含量较低。因此，石老人浴场表层沉积物的重金属分布受到物源和水动力作用下沉积物运移的双重影响。
排污口真的不会对海滩沉积物造成重金属污染？基于这一疑问，我对青岛第一海水浴场（简称一浴）和石老人海水浴场（简称石老人浴场）表层沉积物中的重金属含量以及排污口对重金属含量的影响进行了探究。
一、研究方法
在两个海滩沿垂向剖面依次取样，共获得29个样品（如图1、图2）。样品烘干磨制后用等离子体质谱ICP-MS对其中的重金属元素进行检测，并计算用于风险评估的地累积指数。
地累积指数计算式为：Igeo = log2[Cn/（kBn）]。式中Cn是元素n在沉积物中的浓度，Bn是沉积物中该元素的地球化学背景值，这里选取距离两个浴场海滩较近的胶州湾大公岛附近表层沉积物的背景值。k一般取值为1.5。
地累积指数共分6级，其中0-1为低风险环境，1-2为中等环境风险。6级的元素含量可以是背景值的几百倍。
二、数据结果
1.表层沉积物重金属含量对比
分析结果表明，两个海滩表层沉积物的含量差异较大。例如，一浴沉积物中Pb含量平均为17.6mg·kg-1，而石老人浴场平均为43.9mg·kg-1，是一浴的2倍多。一浴Cr含量平均为11.9mg·kg-1，而石老人浴场平均为123.5mg·kg-1，几乎是一浴的10倍（如图3）。
2.海滩重金属含量分布的变化
图4显示了两个海滩各剖面重金属含量的平均值（以Zn元素为例）。在一浴中，离排污口最远的剖面N的元素平均值反而最大，为45.0mg·kg-1，最近剖面E的平均含量为18.7mg·kg-1。在石老人浴场，离排污口最近的剖面E和W的值较大，平均值分别为68.6mg·kg-1、79.2mg·kg-1，但离排污口较远的剖面N 和M的平均值分别为57.2mg·kg-1和64.1mg·kg-1。石老人浴场沉积物的绝大部分重金属含量的平均值基本都有这个特点。
3.重金属含量的超标情况和环境风险
按照我国海洋沉积物质量Ⅰ类标准值（GB18668 - 2002），重金属Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd和Pb的标准值分别为80、21、35、150、20、0.5和60 mg·kg-1。一浴的表层沉积物都达到国家质量Ⅰ类标准，而在石老人浴场存在部分站位的Cr、As和Pb超标。
地累积指数法Igeo的计算结果表明，一浴的值全部小于1，说明海滩环境良好，处于低风险环境;石老人浴场大部分站位的值都小于1，但在个别靠近排污口的站位重金属Cr、Cu、Zn、Cd 和Pb的Igeo值在1-2之间，说明这几个站位处于中等环境风险。
三、实验结论
从青岛两个海滩的沉积物重金属含量和分布情况来看，排污口并不一定对海滩产生影响。如一浴排污口对海滩重金属的分布影响并不明显，且远离排污口区域的重金属含量较高。
造成这种影响的原因有两个方面。一是排出污水的重金属含量本身不高。据现场调查，一浴排污口的主要功能是雨水排放，因此重金属含量较低。二是一浴沉积物中重金属的来源主要是自然环境，其分布主要受沉积物搬运作用的影响，因此在远离排污口的N剖面的重金属含量反而较高。
而石老人浴场的排污口不仅排放雨水，还排放一定量的生活污水，因此污水中重金属含量较高。其次，排出的污水进入大海，排污口附近含有污水的海水又会在波浪的作用下重新回到海岸，堆积在排污口附近的沉积物中。因此排污口两侧的剖面E和N的重金属含量较高。这说明含有重金属的沉积物在水动力作用下堆积在排污口两侧。
在排污口的西侧，附近剖面N和W的重金属含量较高，沉积物搬运方向为从剖面W到剖面N，远离排污口的N剖面的含量较低。因此，石老人浴场表层沉积物的重金属分布受到物源和水动力作用下沉积物运移的双重影响。