山东近海入海污染物行为过程与环境效应

Because they provide an interface between fresh and salt waters, estuaries and bays have strong gradients in many physical and chemical variables, including salinity, temperature, pH, dissolved oxygen, redox potential, nutrients, and amount and composition of particles. Therefore, it is a critical work with huge challenges to study the geochemical behaviors and environmental effects of pollutants (phosphorus, heavy metals, PAHs, and neonicotinoid insecticides) entering into the estuaries and bays. The objectives of this study are to elucidate how these gradients impact the geochemical behaviors and environmental effects of pollutants entering into the estuaries and bays (Huanghe estuary, Laizhou bay, and Jiaozhou bay) off Shandong province, using lab simulation, field experiments, field monitoring and sampling survey, model simulation, and geostatistics etc. The major contents of this study are: (1) Effects of strong gradients in physical and chemical variables on the tempo-spatial distributions of pollutants in multi-media of the estuaries and bays off Shandong province, (2) The transform and transport mechanisms of pollutants entering into the estuaries and bays off Shandong province, (3) Geochemical baselines (levels) of heavy metals and PAHs in the multi-media of the estuaries and bays, (4) Bioaccumulations of pollutants in the aquatic food chain/web of the estuaries and bays. This study is important to further understand the transform and transport mechanisms of pollutants in estuaries and bays. In addition, this study is important to protect the estuarine and bay ecosystems in Shandong province.

位于淡水与海水生态系统交汇处的河口海岸带生态系统具有独特复杂的生物地球化学条件梯度变化特征。因此，研究入海污染物的行为过程和环境效应是一项极具挑战性的重要工作。本研究以黄河口、莱州湾、胶州湾为研究区域，采用室内模拟、现场实验、监测与采样调查、模型模拟、地统计学等手段，研究河口海岸带剧烈的环境条件梯度变化是如何影响山东近海入海污染物的行为过程和环境效应的。主要研究内容包括：（1）山东河口海岸带环境条件梯度变化对污染物多介质时空分布的影响，（2）山东近海入海重金属、溶解态有机磷、新烟碱类杀虫剂的迁移转化，（3）山东河口海岸带环境重金属和PAHs多介质地球化学基线（值），（4）山东河口海岸带环境污染物生物富集规律。本研究对于加深河口海岸带入海污染物迁移转化机理的理解具有重要理论意义，对于保护山东近海生态系统具有重要的实际价值。

针对山东半岛近海环境条件变化和污染问题，研究了山东近海营养状态及时空演变，脂溶性藻毒素检测方法和预警技术，重金属和有机污染物的来源、时空变化、迁移转化、生物富集、生态风险等。获得的重要结果如下：..构建了近海营养盐及生物因子的状态转变节点评价和识别方法，提出了山东近海DIN和DIP的基准值。近几十年年山东近海营养盐水平和格局发生了变化；胶州湾从80年代初期的氮限制、到90年代的硅限制转变为目前的磷限制；渤海湾90年代前为氮限制贫营养状态，之后转变为潜在磷限制富营养状态，且赤潮周期性频繁发生；黄海海水总体上N/P的比例升高，Si/N的比例下降。..重金属来源和性质的差异使其在山东近海时空分布特征、迁移转化机制和生物富集规律存在差异。上覆水中重金属主要存在于颗粒相，而甲基汞主要存在于溶解态。水中砷、汞和甲基汞浓度与盐度显著负相关。鱼中镉和砷浓度随营养级降低，汞和甲基汞浓度随营养级升高。..建立了脂溶性藻毒素检测方法，提出了脂溶性海洋藻毒素风险预警指标体系。揭示了山东近海新烟碱类杀虫剂、多环芳烃、石油烃、阿特拉津及代谢产物、抗生素、雌激素、护理品、有机磷酸酯阻燃剂、邻苯二甲酸酯、全氟烷基等污染物的来源、成分特征、分配特性、时空分布规律、迁移转化机制、生态风险等。..山东近海上覆水污染物时空分布和迁移转化主要受污染物来源和性质、水环境地球化学条件、水文水动力学条件的影响，河口区域、城市海岸带区域和海产品养殖区域污染物浓度较高，不同污染物的季节变化存在差异。海水和降水的稀释效应通常会降低水中污染物浓度，而盐度导致的吸附态污染物的解吸可升高水中污染物浓度。..通过对山东近海沉积物、水和生物等样品的大量采集和测试，得到了污染物浓度水平和范围等关键数据，推算了污染物预测无效应浓度和5%的物种受危害浓度，建立了沉积物重金属污染物地球化学基线，为评价山东近海环境质量、生态风险及环境质量演变提供了科学基础。