【摘要】：海岸帶是人類(lèi)活動(dòng)的集中區(qū)、全球變化響應(yīng)的敏感區(qū)及生態(tài)交錯(cuò)的脆弱地帶dGBP和IHDP共同的核心計(jì)劃“海岸帶陸-海相互作用”(LOICZ)即致力于促進(jìn)地球表層陸地和海洋兩大界面的綜合研究。重金屬是土壤和沉積物地球化學(xué)元素的重要組成部分,具備生物累積毒性和介質(zhì)中的穩(wěn)定性,可通過(guò)食物鏈的不斷傳遞和累積進(jìn)而危害人體健康。隨著工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展,當(dāng)前重金屬污染已經(jīng)成為威脅區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)健康的重要因素,是地理科學(xué)、環(huán)境科學(xué)和海洋科學(xué)的共同研究熱點(diǎn)。因此,在人類(lèi)活動(dòng)干擾強(qiáng)烈、生態(tài)脆弱的海岸帶地區(qū)開(kāi)展重金屬環(huán)境地球化學(xué)研究,可對(duì)其環(huán)境評(píng)價(jià)、管理和修復(fù)提供重要的參考和依據(jù)。長(zhǎng)期以來(lái),江蘇沿海經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平落后于蘇南地區(qū)；隨著江蘇沿海開(kāi)發(fā)上升為國(guó)家戰(zhàn)略,給經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展帶來(lái)了新契機(jī)的同時(shí),也帶來(lái)了較大的環(huán)境壓力。本研究從環(huán)境地球化學(xué)的角度出發(fā),選擇江蘇響水-如東段海岸帶的表層土壤、典型潮灘柱狀樣(灌河口、斗龍港和如東三個(gè)采樣點(diǎn))、以及輻射沙脊群表層沉積物為研究對(duì)象,對(duì)典型重金屬元素進(jìn)行了系統(tǒng)的分析測(cè)試,綜合運(yùn)用地統(tǒng)計(jì)學(xué)、多元統(tǒng)計(jì)學(xué)、2’。Pb測(cè)年技術(shù)以及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等方法,開(kāi)展土壤和沉積物重金屬的來(lái)源、空間變異、歷史環(huán)境演變以及環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)研究,以期為江蘇海岸帶開(kāi)發(fā)、環(huán)境保護(hù)和一體化管理提供參考。本研究主要研究結(jié)果如下：1)江蘇響水-如東段海岸帶Cc、Cu、Hg, Pb和Zn在表層土壤中存在較為明顯的富集,Cr和Ni的平均值低于背景值。Cr和Ni為自然來(lái)源元素,受到成土母質(zhì)的控制；Cd、Cu、Pb和Zn受到成土母質(zhì)和人類(lèi)活動(dòng)的共同影響,其中人為源主要包括工業(yè)、交通排放和農(nóng)業(yè)活動(dòng)；Hg為人為來(lái)源,受到人為排放的大氣沉降的影響。海積物母質(zhì)發(fā)育土壤的Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn含量顯著低于河流沖積物、(?)湖相沉積物和三角洲沉積物母質(zhì)。人類(lèi)活動(dòng)對(duì)重金屬的影響主要體現(xiàn)在采樣區(qū)域的北部、西部和南部。土壤重金屬的空間變異分為塊金效應(yīng)、局部尺度(變程為15km的指數(shù)模型)區(qū)域尺度(變程為80km的球狀模型)三個(gè)組分,重金屬之間的相關(guān)關(guān)系隨著空間尺度的增大而增強(qiáng)。Cr和Ni在局部尺度和區(qū)域尺度上均受到成土母質(zhì)的控制,為自然來(lái)源。成土母質(zhì)控制著Cd、Cu、Pb和Zn局部和區(qū)域尺度空間組分的基本格局,同時(shí)這四種元素在各個(gè)尺度上又受到人類(lèi)活動(dòng)的顯著影響。Hg在地方和區(qū)域尺度上的空間變異均受到人類(lèi)活動(dòng)的控制。整體來(lái)看,江蘇海岸帶土壤重金屬環(huán)境質(zhì)量較好,基本能保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人體健康,處于輕微生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)水平。Cd和Hg是江蘇海岸帶土壤污染程度最高的兩種元素,均處于中等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)水平,應(yīng)該引起警惕。2)潮灘沉積柱粒度呈現(xiàn)出自北向南逐漸變粗的趨勢(shì),其中灌河口沉積柱粒度最細(xì),如東沉積柱粒度最粗。灌河口、斗龍港和如東潮灘沉積巖芯的沉積速率分別為1.08、1.42和1.54cm·a-1。江蘇潮灘沉積柱中的Cr和Ni均為自然來(lái)源,未顯示出人類(lèi)活動(dòng)的影響。Cd、Cu、Hg、Pb和Zn的來(lái)源和變化歷史隨采樣區(qū)域而不同。灌河口沉積柱的Cd、Cu、Hg、Pb和Zn和斗龍港沉積柱Cd和Hg受到人類(lèi)活動(dòng)的干擾。人類(lèi)活動(dòng)對(duì)重金屬的影響大體上始于上世紀(jì)80年代(1980s)中后期,重金屬的富集系數(shù)大致呈現(xiàn)上升趨勢(shì)；本世紀(jì)初由于環(huán)保力度的加大,灌河口沉積柱的Cd、Cu、Pb和Zn以及斗龍港沉積柱的Cd出現(xiàn)明顯的下降趨勢(shì)；但是本世紀(jì)初以來(lái),人類(lèi)活動(dòng)對(duì)Hg的影響與日俱增,主要由于大量的化工園區(qū)的建設(shè),造成了Hg富集系數(shù)的不斷增加。如東潮灘沉積柱的重金屬元素沒(méi)有顯示出明顯的人類(lèi)活動(dòng)干擾,能保持自然本底背景；其周邊陸源排放較灌河口和斗龍港采樣點(diǎn)明顯較少；加之,位于輻射沙脊群沿岸,水動(dòng)力作用較強(qiáng),沉積物的顆粒明顯較粗,對(duì)重金屬的吸附能力較弱。3)輻射沙脊群表層沉積物重金屬含量在自然背景范圍內(nèi)波動(dòng),均為自然來(lái)源,其空間分布格局受到沉積物粒度的控制。輻射沙脊群表層沉積物重金屬的空間變異可分為塊金效應(yīng)、局部尺度(變程為7km的指數(shù)模型)和區(qū)域尺度(變程為25kmn的球狀模型)的三個(gè)組分。在局部尺度上,重金屬空間變異主要受到沉積物粒度的控制,其高值區(qū)主要分布在輻射沙脊群西北和東南部粒度較細(xì)的區(qū)域；在區(qū)域尺度上,重金屬的空間變異主要受到沉積物礦物組成的控制。輻射沙脊群表層沉積物重金屬環(huán)境質(zhì)量較好,基本不存在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn),僅在西北和東南部存在極小比例的相對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域。
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：X142;X53
【圖文】：

海岸帶人文因素與自然因素的交互影響作用，并ｗ此作為集中研究海岸帶人類(lèi)活動(dòng)與資源開(kāi)發(fā)逡逑利用等關(guān)鍵問(wèn)題的手段；ＬＯＩＣＺ中國(guó)委員會(huì)（ＣＣ－ＬＯＩＣＺ）也積極推進(jìn)人類(lèi)活動(dòng)對(duì)海岸帶環(huán)境的逡逑影響、近海生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)Ｗ及海岸帶陸海一體化綜合管理（（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ邋Ｃｏａｓｔａｌ邋Ｚｏｎｅ邋ＭａｎａｇｅｍuQｔ，逡逑ＩＣＺＭ）等方面的研究。＂陸表過(guò)程、近海過(guò)程、區(qū)域可持續(xù)發(fā)展、人地關(guān)系地域系統(tǒng)調(diào)控等方面逡逑的建模＂已經(jīng)成為２１世紀(jì)初我國(guó)地球科學(xué)研究的戰(zhàn)略重點(diǎn)之一（中國(guó)科學(xué)院地學(xué)部地球科學(xué)發(fā)逡逑展戰(zhàn)略研巧組，２００１）。逡逑

且由于自然背景和人類(lèi)活動(dòng)的復(fù)合疊加影響，空間多尺度變異及其環(huán)境因子之間的關(guān)系是十逡逑復(fù)雜的。對(duì)±壤和沉積物而言，其空間變異性的尺度依賴(lài)性的有關(guān)問(wèn)題，如不同屬性變量么逡逑的相關(guān)關(guān)系如何隨著空間尺度的變化而變化、不同尺度間的研巧結(jié)果如何相互關(guān)聯(lián)、如何確逡逑不同尺度上影響空間變異的主導(dǎo)因素等，都己成為空間變異研巧的熱點(diǎn)和難點(diǎn)（Ｌｖ邋ｅｔ邋ａｌ．，逡逑１４ａ）。逡逑

過(guò)協(xié)同化區(qū)域線(xiàn)性模型（Ｌｉｎｅａｒ邋ｍｏｄｅｌ邋ｏｆ邋ｃｏ－ｒｅｇｉｏｎａｌｉｚａｔｉｏｎ，邋ＬＭＣ）的擬合將變異函數(shù)分解逡逑個(gè)變程（Ｒａｎｇｅ）的變異函數(shù)之和，可Ｗ將變量的總變異分解為多個(gè)尺度（變程）上的空間組逡逑進(jìn)而實(shí)現(xiàn)模擬多個(gè)變量的空間多尺度變異（圖１．４）；同時(shí)，不同尺度上的主成分分析（ＰＣＡ）逡逑總結(jié)變量各個(gè)尺度的相關(guān)關(guān)系，進(jìn)而指示多尺度空間變異的來(lái)源。逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2762537