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海洋国家实验室对百年来胶州湾人为/自然环境变化定量甄别研究获得新认识
来源:海洋生态与环境科学功能实验室    2017-11-10 15:30:51

海洋国家实验室海洋生态与环境科学功能实验室宋金明研究员团队通过对胶州湾环境演变的系统研究,在探明百年来胶州湾人为/自然环境变化甄别上取得新认识。系列成果以康旭明博士为第一作者、宋金明研究员为通讯作者最近发表于Estuarine, Coastal and Shelf Science、 Ecotoxicology and Environmental Safety等国际重要学术刊物。

近期,该团队开展了胶州湾沉积物中的生源要素和重金属(Cr,Mn,Ni,Cu,Zn,As,Cd与Pb)形态与粒度的响应过程进行研究,同时对生源要素与重金属来源、生物可利用性以及潜在生态风险进行评估。研究发现,重金属主要富集在粒径<63μm的沉积物中,并以残渣态为主。此外,基于酸溶态、可还原态以及可氧化态计算的重金属(粒径<63μm) 迁移能力顺序为Mn> Pb>Cd>Zn>Cu>Ni>Cr>As。富集因子表明胶州湾的重金属呈现出不富集到较低程度富集的转变。潜在生态风险指数表明胶州湾遭受较低的生态风险,因受人类活动的影响,生态风险自1940s呈现增加的趋势。来源分析表明,胶州湾重金属的主要来源为自然源,自1940s以来,人类源重金属呈现增加趋势。主成分分析表明,Cr,Mn,Ni,Cu与Pb主要来源于自然源,Zn与Cd受到船舶制造业的影响。Mn,Cu,Zn与Pb受到人类源与自然源的双重影响。As主要来源于农业活动。此外,胶州湾的重金属也受到了大气沉降以及河流输入的影响。人类活动对重金属Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、As、Cd与Pb累积通量的贡献平均值高达41.5%,23.5%, 8.9%, 48.0%, 6.2%, 9.8%, 2.1%与21.6%。受人类活动的影响,湾内重金属的累积通量自1963-2001呈现增加的趋势,自2001-2010年呈现下降的趋势,2010年至今再次呈现增加的趋势。湾口区自2002年呈现增加的趋势。湾外自1955-1995年呈现增加的趋势,自1995-2008年呈现下降的趋势,自2008年至今再次呈现增加的趋势。


图片3.png

胶州湾位置与采样站位


胶州湾的有机质来源以海源(45-79%)为主,由于人类活动以及气候变化的影响,湾内与湾口分别自1920s年及2000s开始呈现潜在的富营养化。湾外区域的环境自1916年也发生了变化。人类活动对TOC、TN、TP以及BSi累积通量的贡献平均值高达43.5%,37.2%,37.7%与30.0%。明显的人类活动引起的生源要素累积通量的增加在湾内与湾外始于20世纪80或90年代,湾口始于21世纪初。

该研究实现了对胶州湾百年来环境变化人为/自然因素的定量甄别,为持续利用胶州湾提供了不可多得的系统认识和科学指导。

(Xuming Kang, Jinming Song, Huamao Yuan, Xin Shi, Weifeng Yang, Xuegang Li, Ning Li, Liqin Duan, 2017. Phosphorus speciation and its bioavailability in sediments of the Jiaozhou Bay. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 188: 127–136;Xuming Kang, Jinming Song, Huamao Yuan, Liqin Duan, Xuegang Li, Ning Li, Xianmeng Liang, Baoxiao Qu, 2017. Speciation of heavy metals with different grain sizes of Jiaozhou Bay sediments: bioavailability, ecological risk assessment and sources analysis at on a centennial timescale. Ecotoxicology and Environmental Safety, 143, 296–306).


图片4.png

胶州湾内C3站生源要素人为输入通量


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胶州湾内C3站重金属人为输入通量


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