珠江虎门潮优型河口重金属迁移转化的动力机制

The estuary is the strategic position of connecting land and sea, and is an important path for land-based pollutants transport to the sea by rivers. Its location is unique and its environment is special. The process of transformation and migration of heavy metals in estuaries is complex and changeable, and is the key factor of long-distance dispersal, and has important scientific significance. Aiming at the increasingly serious problem of heavy metal pollution in the Pearl River estuary, we select Humen, the tide controlled estuary, as the study area, and set observation section at Dahu section for collecting sediment and water samples and observing hydrodynamic and physicochemical parameters, and collect sediments, water samples of vertical 6 points, hydrodynamic and physicochemical parameters hourly in 26 consecutive hours during spring tide and neap tide in flood season and dry season. Water samples were divided into particulate and dissolved phases by filter using 0.45µm fiber filter membrane at field. We analyze the characteristic of content, composition and distribution of heavy metal in sediment and water in different tidal level. Combined with the synchronous dynamic and physicochemical parameters in the field, we discuss the process of heavy metals in estuary in estuarine circulation, mixed salt water and fresh water and special tidal level. Then we reveal the dynamic mechanism of migration and transformation of heavy metals in estuary, and it provides scientific basis for the control、restoration of heavy metal pollution in estuary.

河口是连接陆海之要津，是陆源污染物经河流由陆向海输运的重要路径，区位独特，环境特殊，河口重金属迁移转化过程复杂多变，且是其远距离扩散的关键环节，具重要科学意义。针对珠江河口重金属污染日趋严峻的环境问题，选取虎门潮优型河口为研究区，在虎门大虎断面设置垂线样品采集、水动力和理化参数同步观测断面，进行洪、枯两季大小潮期连续26小时的逐时垂线6点法水文测验，逐时采集水样、理化参数同步观测及表层沉积物采样，水样在现场采用0.45µm 的纤维滤膜进行过虑，分为颗粒相和溶解相，定量分析虎门河口水环境和表层沉积物中重金属在不同潮汐阶段的含量、组成和分布特征。结合现场同步水动力和理化参数，探讨河口环流、盐淡水混合及不同特征潮段重金属的河口过程，揭示重金属在河口特殊环境迁移转化的动力机制，为河口重金属污染的控制、治理和修复提供科学依据。

河口是河流与海洋的交汇地带，是陆源污染物向海输移扩散的重要通道，研究在河口水动力结构控制下各种理化因子的持续变化对重金属地球化学行为的影响，对探究重金属在河口地区的迁移转化具有重要的科学意义。项目以珠江虎门河口为研究区域，选取重金属元素Cu、Zn、Mn、Ni、Pb、Cr作为研究对象，对虎门河口动力结构、理化因子及重金属浓度、分布特征进行分析，探讨河口重金属分布特征、迁移转化过程及其影响机制，为解释重金属在河口区的地球化学行为提供理论依据。主要结论如下：.（1）悬浮颗粒物浓度是控制颗粒相重金属体积浓度的主要因素。观测期间，6种重金属元素的颗粒相体积浓度都与悬浮颗粒物浓度呈现相同的变化趋势和分布特征。作为水中重金属的主要载体，悬浮颗粒物的增加直接导致单位水体中重金属吸附点位的增多，重金属吸附量增加，使颗粒相重金属体积浓度变大。.（2）Cu、Zn、Pb、Cr4种元素的颗粒相质量浓度具有明显的“颗粒物浓度效应”。即在0-50g/m3的悬浮物浓度范围内，各元素的单位吸附量随悬浮物浓度增大而呈幂指数形式降低，之后随着悬浮物浓度的持续增大，该值保持在稳定的较低水平。Cu、Zn、Pb、Cr的最小单位吸附量范围分别为8-10、30-50、3-5、8-10mg/kg。.（3）大潮期间，流速主要通过改变悬浮颗粒物浓度以及影响絮团的发育来影响水体中重金属的含量和重金属在溶解相与颗粒相之间转换。大潮期间平均流速远大于小潮。较大的水动力使得大潮期间的悬浮颗粒物浓度大于小潮，而絮团的发育不如小潮。因颗粒物浓度效应和絮团吸附作用的的影响，大潮期间颗粒相重金属的质量浓度整体小于小潮。.（4）小潮期间，盐度是影响絮团发育的主要因素，悬浮颗粒物粒径随盐度的增大呈先增大后减小的特征，临界盐度值约为7‰。小潮期间表层至中层重金属元素颗粒相质量浓度的变小主要由于盐度的增加；而底层水体颗粒相质量浓度减小，则是盐度和悬浮颗粒物浓度效应共同作用的结果。