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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

区域经济的发展使得沿海城市化和工业化迅速发展，港口建设、沿海围垦、农业活动等人类活动进一步增加，加大了海岸带的环境压力，其中入海河流口的重金属污染程度逐年加剧。重金属作为典型的累积性污染物，存在显著的生物毒性、持久性和不易降解性。对人类健康和生态环境造成潜在的长期不利影响。沉积物又是重金属的源与汇，研究入海河流口沉积物中重金属的含量和时间、空间分布特征可明显反映研究区域的污染程度与污染历史。

海州湾，位于江苏省连云港市，是南黄海最西面的开敞海湾，湾口宽 42 km，海岸线长86. 81 km。海州湾既是苏北的重要经济区，同时又是连云港实施海湾型经济的重要载体。港口经济的迅速发展使得环境污染逐渐加剧，流经连云港市并最终汇入海州湾的入海河流携带大量含有重金属的陆源污染物，使得海湾生态愈加恶劣。前人对于海州湾的研究多着眼于近岸海域或部分入海河流口的沉积物重金属污染的空间分布特征及评价方面，对于大部分入海河流口的沉积物重金属污染研究比较少。不仅如此，前人研究海州湾大部分限于空间分布特征及污染风险程度，却很少追踪重金属的来源，且分析来源时采取的方法大多是空间分布法和多元统计分析法。因此，本论文以连云港海州湾入海河流口沉积物为主要研究对象，重点研究绣针河、韩口河、龙王河、兴庄河、沙旺河、青口河、朱嵇河、临洪河这些入海河流的河口处的表层沉积物中重金属的含量与空间分布特征，并分析其污染程度，以及对其进行生态风险评价，并且采用铅、锶同位素示踪法，为当地环境保护部门进行环境保护与环境治理提供重要依据，对于合理开发利用海洋资源、加强海洋环境保护具有重要意义。

国内外研究现状

前人在连云港海岸及海州湾沉积物重金属污染方面已经进行了一系列研究并得到一些进展。如刘展新等人对海州湾海域表层沉积物中重金属的空间分布特征进行分析并评价其潜在生态危害，发现重金属Cd和Hg潜在的生态危害程度及生物毒性较大，其他各重金属均处于轻微污染水平，其中临洪河的入海口附近海域重金属富集程度较高，潜在生态危害系数相对较大。临洪河入海口附近海域重金属富集程度较高，潜在生态危害系数相对较大（刘展新等，2016）。李玉等人在海州湾西大堤海域进行调查，研究表明石油类和无机氮类污染物是首要污染物且污染呈现加重的趋势，主要来源是工业和生活污水排放、港口煤渣倾倒、海陆交通排污（李玉等人，2014）。李飞等人认为海州湾表层沉积物重金属总体分布呈西南高东北低的趋势且影响其含量与分布的重要因素是有机碳含量、底质粒径和硫化物，海州湾海域总体处于中等生态风险状况，龙王河口到临洪河口的近岸海域的风险相对较高，潜在生态风险指数CdAsCuPbCrZn，Cd是主要的生态风险贡献因子（李飞等人，2014）。张亮等人海州湾北海海域表层沉积物污染分布总体表现为调查海域中部及近岸高，东部低的趋势。有机碳、沉积物粒度分布情况以及陆源污染物排放共同造成了该海域表层的沉积物污染的分布特征（张亮等人，2012）。孟昆等人发现海州湾北部表层沉积物重金属富集区位于龙王河口附近海域。研究区总体处于低生态风险水平，Cd 为主要风险元素。重金属来源以自然来源为主，Cr和Hg主要来源于自然，n、As、Cd和Cu主要来源于工业、农业和生活污染，Pb主要来源于船舶污染（孟昆等人，2018）。张瑞等人主要研究海州湾潮滩沉积物重金属污染历史，2005年前人为污染活动输入的重金属通量逐渐增加，但是2005年以后，随着环境监管力度的加强，人为来源的重金属通量呈现出减少的趋势（张瑞等人，2013）。杜吉净等人运用多种评价方法和多变量分析方法对海州湾潮滩7种重金属（Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、As、Pb）进行污染生态风险评估和金属来源识别。结果表明，重金属污染均属于轻度-中度污染且重金属Cr、Ni、Cu和Zn可能来自工业和城市污染的排放，重金属Mn和As可能来自农业污染，Pb可能来源于海港交通（杜吉净等，2016）。张存勇等人在海州湾南部进行研究，探讨了重金属的污染历史，发现海州湾南部近岸柱状样重金属浓度随深度基本呈锯齿状变化，重金属污染水平总体轻微，其中主要污染元素是Hg，已达极强生态危害，且As、Cu、Pb与人为污染有关（张存勇等人，2008）。关于沉积物重金属的来源分析，国内前人很少有深入研究，且分析来源时采用的方法比较单一，大多是空间分布法和多元统计分析法。近年来同位素示踪法已逐渐被国内外学者广泛采用，同位素示踪法在地质研究中应用较多，但在河流沉积物示踪重金属来源这方面的研究还较少，方法还不够成熟。在重金属污染溯源应用研究Sr相比Pb同位素起步较晚，且应用较少，常在示踪重金属来源时与Pb 同位素或其他同位素技术联合。目前，将铅锶同位素联合示踪入海河流河口沉积物重金属污染来源研究罕有报道。于瑞莲等人以晋江河口柱状沉积物的研究对象，通过Pb同位素示踪结果表明，晋江河口潮间带沉积物中的Pb主要来源于土壤母质及铅锌矿等矿山开采活动，且铅锌矿的贡献率为47.5%～83.7%，土壤母质的贡献率为16.3%～52.5%。Sr同位素示踪结果表明Sr受人类活动影响较小，主要陆源是流域土壤母质（于瑞莲等人，2015）。何海星等人对厦门西港近岸沉积物重金属污染进行源解析发现铅锌矿和工业来源随深度交替成为主要人为来源。铅锌矿、工业排放和汽车尾气各自贡献率均值分别为52.39%、32.65%和 14.96%，铅锌矿是主要的铅来源（何海星等人，2014）。林乘奇等人在九龙江下游潮间带23个表层沉积物及周边地区进行研究，采用铅同位素二元和三元混合模型探讨铅来源及各源的相对贡献率，结果显示沉积物铅同位素组成中/和/的范围分别为1.1651~1.1924和1.9640~2.1071，大多数采样点处沉积物中的铅主要来源于九龙江上游铅锌矿和土壤母质（林乘奇等人，2015）。Negrel等人在法国中心卢瓦尔河进行采样调查，通过分析沉积物中酸提态中铅同位素组成，利用铅同位素发现在大多数采样点中铅主要来源是地壳风化，且通过二元模型分析铅同位素组成，证实河口处的海港活动而导致大量汽油铅的输入（Negrel等人，2012）。孙境蔚等人应用铅锶同位素示踪研究泉州某林地垂直剖面土壤中重金属来源解析，发现Pb、Sr主要来源于汽车尾气尘和土壤母质层，其中利用铅同位素二元混合模型计算出土壤母质层对垂直剖面土壤中铅的贡献率为85.14%，汽车尾气尘的贡献率平均值为14.86%，且铅锶同位素联合示踪结果与铅锶同位素示踪及多元统计分析结果一致（孙境蔚等人，2017）。邱敏娴等人发现泉州湾潮间带沉积物中Sr的浓度与/呈负相关的关系。泉州湾潮间带表层沉积物锶/同位素比值在0.7144~0.7190范围内，表明泉州湾潮间带沉积物受锶的污染较轻，受端元物质的影响较小（邱敏娴等人，2013）。Geagea等人通过Pb、Sr和Nd同位素对法国莱茵河附近城市工业气溶胶中重金属来源进行示踪，通过联合示踪明确不同污染物的贡献，得出焚烧厂和钢铁厂的废气排放中Pb同位素组成相近，而Sr同位素比值和Nd同位素比值有明显不同（Geagea等人，2007）。基于资料的收集与整理，前人对于海州湾入海河流口沉积物重金属的分布规律与分布含量的研究结果存在着一定差异。比如，同样是对重金属的空间分布特征进行分析，结果却相差很大。同时，对相关入海河流口及其周边环境的污染现状、污染历史和来源、生态风险评价等方面的研究也有所欠缺。已有的研究主要集中在海州湾北部相对较小的区域或部分入海河流口如临洪河，不能反映海州湾整个区域及入海口周边的沉积物重金属污染情况。不仅如此，前人研究海州湾大部分限于空间分布特征及污染风险程度，却很少追踪重金属的来源。研究来源时，前人大多使用多元分析法和计算机成图法（包括元素形态分析法、剖面分析法及空间分布法）来追踪本源，采用同位素示踪方法比较少，且目前多数河流沉积物中重金属污染物复杂多样，污染源中排出物质元素组成相似的难题仅仅靠一种同位素进行源解析早已无法解决，因此采用双金属同位素源解析的方法便成为最佳选择。因此，本论文以连云港海州湾入海河流口沉积物为主要研究对象，重点研究沉积物中重金属的含量与空间分布特征，并分析其污染程度，以及对其进行生态风险评价，并且利用铅、锶同位素追踪重金属来源，为当地环境保护部门进行环境保护与环境治理提供重要依据。

2. 研究的基本内容

本论文主要研究内容是以海州湾入海河流口沉积物为研究对象，对绣针河、韩口河、龙王河、兴庄河、沙旺河、青口河、朱嵇河、临洪河这些入海河流的河口处的表层沉积物进行采样，通过室内重金属元素测试得到各样点的重金属元素含量。

根据所得数据，利用重金属的富集因子、地质累积指数法等多种研究方法来综合分析海州湾重金属空间分布特征，并与收集的前人对海州湾部分入海河流沉积物的重金属污染数据进行比较分析其污染历史，并对其进行生态风险评价。

利用铅、锶同位素解释和鉴定沉积物重金属来源，为当地环保部门合理开发利用海洋资源、加强海洋环境保护提供重要参考依据。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

1 研究方案

（1）资料收集整理和分析研究

对海州湾区域的已有资料进行全面的收集，了解研究现状；

4. 参考文献

[1] 刘展新，张晴，王敏，等；海州湾表层沉积物重金属空间分布与危害评价[j].淮海工学院学报，2016，25(2)：76-79；

[2] 李玉，刘付程，吴建新；连云港西大堤海域水环境污染特征分析[j].海洋科学，2014，38(11)；

[3] 李飞，徐敏；海州湾表层沉积物重金属的来源特征及风险评价[j].环境科学，2014，35(3)：1035-1040；