Pb、Sr、Zn多元同位素示踪研究城市化过程中近岸海域沉积物重金属污染来源- - 以泉州湾为例

随着沿海城市化和工业化进程的不断深入，近岸海域重金属污染日趋严重。近海沉积物作为重金属污染物的重要汇库和潜在次生污染源，是近岸海域重金属污染的有效"指示剂"。查明重金属污染来源，并从源头上加以控制，对实施污染治理、改善近岸海域环境质量意义重大。本项目以近三十年来经济快速发展的典型沿海地区泉州市为例，从系统的同位素地球化学和环境地球化学工作入手，结合实验地球化学原理和研究手段，通过分析泉州湾近海沉积物和周边城市化过程典型端元物质中重金属元素含量、赋存形态及Pb、Sr、Zn同位素组成，及部分样品形态中的同位素组成特征，利用Pb、Sr、Zn多元同位素结合示踪技术，结合样品中相关元素的地球化学特征，揭示近海沉积物中重金属污染来源、迁转规律及各污染源对沉积物中重金属元素分布的贡献，为近岸海域重金属污染防治提供科学依据，对多元同位素示踪理论在环境污染溯源研究中的应用起到一定的延伸和拓展作用。

系统分析了泉州湾近岸海域沉积物中重金属总量及赋存形态，典型沉积物样品及周边典型端元物质中Pb、Sr同位素组成特征，研究了沉积物中重金属含量分布、形态特征、生物有效性及其环境效应，利用Pb、Sr同位素示踪技术，结合多元统计分析及沉积物中相关元素的地球化学特征，探讨了沉积物中重金属污染来源及各污染源的贡献。主要成果如下：(1)泉州湾潮间带表层沉积物重金属平均含量（mg/kg）：Fe(38455)>Ti(3431)>Mn(1295)>Zn(186.7)>Sr(88.53)>Cr(84.71)>V(83.75)>Pb(66.98)>Cu(60.81)>Ni(6.77)>Sn(12.59)>Co(11.93)>Cs(7.375)>Sb(0.886)>Cd(0.638)>Hg(0.107)，其中Pb、Cr、Cu、Zn、Cd、Mn、Hg等的区域总平均含量高于国内外大部分海湾河口的平均值和福建省海岸带土壤环境背景值。(2)多元统计分析结果表明，表层沉积物中Ni、Cs、V、Co、Ti、Fe主要以自然源为主；Sb、Sn、Hg主要受船舶废水和尾气排放、油漆脱落、近岸海水产养殖等的影响；Pb、Cu、Cr、Zn、Cd主要受工业生产和生活废水排放的影响。(3)不同源的铅同位素比值相差较大，利用端元组分206Pb/207Pb和208Pb/207Pb等的差别，可追溯沉积物中铅的来源。泉州湾近海表层沉积物中铅污染主要为工农业生产的污水排放，其次为汽车尾气排放，受燃煤影响较小。柱状沉积物从底层到表层的铅同位素组成演化趋势为：由工业及污水排放逐渐向汽车尾气方向飘移。燃油铅的污染起源于20世纪80年代中期，其污染呈不断加重趋势：1973年到1984年，沉积物受燃油铅的影响较小，铅污染来源主要以工业污染为主（贡献率占70 %以上）；1984到1994年，汽车尾气铅的贡献率迅速上升，占到了50%；1996年到2008年，汽车尾气铅的贡献率逐渐增加，由50%上升到66%。(4)泉州湾近海沉积物的Sr受人类活动影响较小，主要源于悬浮颗粒物和土壤母质。(5)项目标注成果发表学术论文18篇，其中参加国际会议交流论文4篇（EI收录）。项目已培养硕士6名及本科毕业设计18名。