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辽东湾浅海湿地表层沉积物重金属污染变化及其生态风险:基于2005和2013年度调查数据对比分析OA

Changes and ecological risks of surface sediment heavy metal pollution in the shallow sea wetlands of the Liaodong Bay:A comparative analysis based on the survey data from 2005 and 2013

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[研究目的]查明重金属分布特征及来源,为辽东湾重金属污染历史变化提供新的量化数据和深刻认识,为政府根据经济发展指标变化示踪近海污染演变趋势提供历史案例.[研究方法]通过对 2005年及 2013年的辽东湾浅海湿地表层沉积物样品中 7种重金属(As、Cd、Pb、Zn、Cu、Cr、Hg)、有机碳(Corg)和粒度进行分析,研究了辽东湾表层沉积物中重金属及Corg的空间分布特征、污染来源和生态风险贡献.[研究结果]2005年和 2013年辽东湾浅海湿地表层沉积物中各重金属空间分布特征一致,都在小凌河西南端显著富集,且受粒度控制.重金属含量空间分布整体呈现南部>中部>北部和西部>东部>中部.2005年(2013年)重金属来源于工业、农业和母岩分别占 40.68%(29.03%)、36.69%(48.03%)、22.63%(22.94%).相较于 2005年,2013年随着沿岸城市产业结构调整,重金属来源发生显著变化,且地理探测器分析揭示农业生产对重金属总体生态风险(RI)增加贡献最高.通过对地累积指数(Igeo)和正交矩阵因子分解法(PMF)分析研究发现,相较于 2005年,2013年表层沉积物中Cr、Cu、Pb、Zn元素污染轻微加重,As和Hg元素污染显著加重,相反Cd元素污染得到明显缓解.暗示工业排污控制对减少Cd污染起到重要作用,而其他重金属污染主要源于农业生产活动,亦或海上运输对Pb污染也有一定的贡献.[结论]虽然辽东湾附近城市经济增长 2至 3倍,但是政府注重控制工业废水的处理与排放,使重金属污染增长的较为平缓.重金属Hg、Cu、Pb和Zn元素的污染仍不能忽略,特别是在粒度较细的泥质沉积物区,重金属As和Hg的生态风险程度较严重.

This paper is the result of environmental geological survey engineering. [Objectives]To clarify the distribution characteristics and sources of heavy metals,so as to provide new quantitative data and deep understanding for the historical changes of heavy metal pollution in Liaodong Bay,and to provide historical cases for the government to trace the evolution trend of near sea pollution based on the changes of economic development indicators.[Methods]By analyzing surface sediment heavy metals(As,Cd,Pb,Zn,Cu,Cr,Hg),organic carbon(Corg),and particle size in the shallow sea wetlands(SSW)of Liaodong Bay from 2005 and 2013,this study investigated the spatial distribution characteristics,pollution sources,and ecological risk contributions of surface sediment heavy metals and Corg in the SSW of the Liaodong Bay.[Results]The results indicate consistent spatial distribution patterns of heavy metals in both 2005 and 2013,with significant enrichment observed in the southwest of the Xiaoling River,controlled by grain size.The overall spatial distribution of metal concentrations shows a pattern of south>central>north and west>east>central.In 2005(2013),industrial,agricultural,and bedrock derived heavy metal accounted for 40.68%(29.03%),36.69%(48.03%),and 22.63%(22.94%),respectively.In comparison to 2005,significant changes in heavy metal sources were observed due to adjustments in coastal urban industrial structures,including that agricultural production contributed the most to the overall ecological risk(RI)that revealed by geographical detector analysis,and a slight increase in Cr,Cu,Pb,and Zn pollution,while As and Hg pollution significantly intensified that tested by the analysis of the geo-accumulation index(Igeo)and positive matrix factorization(PMF)in 2013.Conversely,Cd pollution showed a notable decrease,suggesting the crucial role of industrial wastewater control efforts.Other heavy metal pollutants were mainly attributed to agricultural activities,with potential contributions from maritime transport to Pb pollution.[Conclusions]Despite the 2 to 3 times growth in the economy of cities near Liaodong Bay,the government's focus on controlling the treatment and discharge of industrial waste water has led to a relatively gentle increase in heavy metal pollution.However,the pollution of heavy metal elements such as Hg,Cu,Pb,and Zn cannot be ignored,especially in areas of sediment with finer grain size,where the ecological risks of heavy metals As and Hg are more severe.

陈洋洋;BRIX Hans;叶思源;丁喜桂;谢柳娟;周攀;裴理鑫;袁红明;高宗军;LAWS Alexander Edward

山东科技大学地球科学与工程学院,山东 青岛 266590||中国地质调查局滨海湿地生物地质重点实验室,自然资源部北方滨海盐沼湿地生态地质野外科学观测研究站,青岛海洋地质研究所,山东 青岛 266237奥胡斯大学生物科学系,丹麦 奥胡斯 8000山东科技大学地球科学与工程学院,山东 青岛 266590||中国地质调查局滨海湿地生物地质重点实验室,自然资源部北方滨海盐沼湿地生态地质野外科学观测研究站,青岛海洋地质研究所,山东 青岛 266237中国地质调查局滨海湿地生物地质重点实验室,自然资源部北方滨海盐沼湿地生态地质野外科学观测研究站,青岛海洋地质研究所,山东 青岛 266237中国地质调查局滨海湿地生物地质重点实验室,自然资源部北方滨海盐沼湿地生态地质野外科学观测研究站,青岛海洋地质研究所,山东 青岛 266237中国地质调查局滨海湿地生物地质重点实验室,自然资源部北方滨海盐沼湿地生态地质野外科学观测研究站,青岛海洋地质研究所,山东 青岛 266237中国地质调查局滨海湿地生物地质重点实验室,自然资源部北方滨海盐沼湿地生态地质野外科学观测研究站,青岛海洋地质研究所,山东 青岛 266237中国地质调查局滨海湿地生物地质重点实验室,自然资源部北方滨海盐沼湿地生态地质野外科学观测研究站,青岛海洋地质研究所,山东 青岛 266237山东科技大学地球科学与工程学院,山东 青岛 266590路易斯安那州立大学海岸和环境学院环境科学系,美国 巴吞鲁日 70803

资源环境

重金属污染来源污染变化沉积物粒度PMF模型地理探测器生态风险评价辽东湾浅海湿地环境地质调查工程

heavy metalpollution sourcespollution changessediment grain sizePMF modelgeographical detectorecological risk assessmentliaodong bay shallow sea wetlandsenvironmental geological survey engineering

《中国地质》 2026 (1)

319-331,13

国家自然科学基金区域发展联合基金重点项目(U22A20558)、国家林业和草原局应急揭榜挂帅项目(202302)、崂山实验室科技创新项目(LSKJ202204003)、国家重点研发计划中美政府间科技创新重点专项项目(2016YFE0109600)和中国地质调查局项目(DD20189503、DD20221775)联合资助. Supported by the National Natural Science Foundation Regional Development Joint Fund Key Project(No.U22A20558),the Emergency Leading Program of the National Forestry and Grassland Administration(No.202302),the Innovation Project of Laoshan Laboratory(No.LSKJ202204003),the Sino-US Inter-Governmental Key Special Project of the National Key and Program(No.2016YFE0109600),and the projects of China Geological Survey(No.DD20189503,No.DD20221775).

10.12029/gc20240116003

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