日照市海滩表层沉积物重金属污染评价及磁学指示

王晓宇; 王永红

doi:10.16028/j.1009-2722.2021.038

日照市海滩表层沉积物重金属污染评价及磁学指示

王晓宇^1,2,,
王永红^1,2, ,

1.
中国海洋大学海洋地球科学学院，青岛 266100

2.
海底科学与探测技术教育部重点实验室，青岛 266100

基金项目: 国家重点研发计划“珠江河口与河网演变机制及治理研究”课题“基于长序列及多要素原型观测的水沙异变研究”子课题（2016YFC0402602）；国家自然科学基金“基于模糊聚类方法的黄渤海表层沉积物物源和输移路径的磁性诊断”（41376054），“中国东部陆架海泥质区菌生磁铁矿的形成及环境控制因素研究”（41176039）

详细信息

作者简介: 王晓宇（1993—），男，硕士，主要从事海洋沉积学方面的研究工作. E-mail：511612315@qq.com

通讯作者: 王永红（1969—），女，博士，教授，主要从事海洋地质和环境方面的研究工作. E-mail：yonghongw@ouc.edu.cn

中图分类号: P736.4；X55

收稿日期: 2021-02-19

录用日期: 2022-05-17

刊出日期: 2022-07-28

Evaluation of heavy metal pollution and their magnetic indicators in beach surface sediments in Rizhao City

WANG Xiaoyu^1,2,,
WANG Yonghong^1,2, ,

1.
College of Marine Geosciences, Ocean University of China, Qingdao 266100, China

2.
Key Laboratory of Submarine Geosciences and Prospecting Techniques, Qingdao 266100, China

More Information

Corresponding author: WANG Yonghong, yonghongw@ouc.edu.cn

Received Date: 19 February 2021

Accepted Date: 17 May 2022

Publish Date: 28 July 2022

摘要

摘要:
研究区域为山东省南部日照市涛雒镇海滩，对其表层沉积物中7种重金属元素（Cr、Ni、V、Fe、Zn、Co、Pb）的含量进行测试，并使用地累积指数法对其污染状况进行了评估；同时对表层沉积物的磁学参数进行原位磁化率和室内磁学参数测试。结果表明，研究区域整体污染情况较轻，各重金属元素均轻度污染或无污染，重金属污染源主要为河口及海滩排污口。野外体积磁化率和室内质量磁化率分布特征与重金属含量分布特征一致，磁性颗粒的晶粒类型为多畴（MD），磁性矿物类型为亚铁磁性矿物。通过室内质量磁化率与重金属含量的高度正相关性，建立了研究区域重金属污染的磁学诊断方法。
- 环境磁学 /
- 重金属 /
- 污染评价 /
- 表层沉积物 /
- 海滩 /
- 日照市
Abstract:
Seven heavy metal elements （Cr, Ni, V, Fe, Zn, Co, Pb） are tested for the surface sediments of the Taoluo Town beach, Rizhao City, southern Shandong Province. The geoaccumulation index method is adopted to evaluate the pollution status by heavy metals. At the same time, Both the in-situ magnetic susceptibility （$ \mathrm{\kappa } $） and indoor magnetic parameters tests are carried out with the magnetic parameters of the surface sediments. The results show that the overall pollution situation of the study area is quite weak, all are non-polluted or lightly polluted by heavy metal elements, and the sources of heavy metal pollution occur mainly in estuaries and on beaches. The distribution characteristics of the field volume magnetic susceptibility κ and indoor mass magnetic susceptibility $ \mathrm{\chi } $are consistent with the distribution pattern of heavy metal content. The grain type of magnetic particles is multi-domain （MD）, and the magnetic minerals are dominated by ferrimagnetic minerals. Based on the high positive correlation between χ and heavy metal content, a magnetic diagnostic method for heavy metal pollution in the study area is proposed.
- environmental magnetism /
- heavy metals /
- pollution assessment /
- surface sediment /
- beach /
- Rizhao City

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图 1 研究区位置及测量取样点位图

Figure 1.

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图 2 磁化率等值线分布图

Figure 2.

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图 3 不同粒径范围的磁学参数分布情况

Figure 3.

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图 4 镜下观察不同粒径组分的磁性矿物浓度

Figure 4.

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图 5 0.063～0.125 mm粒径范围内重金属污染分布情况

Figure 5.

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图 6 $ \chi $与重金属地累积指数的线性拟合

Figure 6.

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表 1 重金属污染程度分级

Table 1. Heavy metal pollution degree classification

范围	污染程度
	无污染
	轻度污染
	偏中度污染
	中度污染
	偏重污染
	重污染
	严重污染

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表 2 重金属污染评价背景值

Table 2. Background value for heavy metal pollution evaluation

重金属名称	Cr	Ni	V	Fe	Zn	Co	Pb
背景值/（μg/g）	57.1	24.3	74.7	29120	64.6	12.1	26.8

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表 3 涛雒镇海滩表层沉积物重金属含量

Table 3. Heavy metal contents in surface sediments of Taoluo Beach

		点位	重金属含量/（μg/g）
		点位	Cr	Ni	V	Fe	Zn	Co	Pb
日照涛雒镇海滩		P1-2	92	36	118	39501	88	15.5	26
		P1-4	95	38	127	41339	90	14.7	27
		P2-2	90	34	105	37574	87	14.7	25
		P2-5	90	35	107	37795	86	14.7	25
		P3-1	102	46	154	48817	94	18.2	33
		P3-5	90	35	109	38187	90	14.3	26
		P4-1	120	62	195	67327	103	19.3	46
		P4-4	89	35	113	38755	88	15.9	26
		P5-1	112	55	187	57567	100	20.9	42
		P5-4	94	38	121	41024	90	17.9	27
平均值			97	41	134	44789	91	16.6	30
评价标准	一类标准		80	-	-	-	150	-	60
评价标准	二类标准		150	-	-	-	350	-	130

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表 4 重金属含量Pearson相关性分析

Table 4. Pearson correlation analysis for heavy metal content

	Cr	Ni	V	Fe	Zn	Co	Pb
Cr	1
Ni	0.99**	1
V	0.98**	0.98**	1
Fe	0.99**	0.99**	0.97**	1
Zn	0.98**	0.98**	0.98**	0.98**	1
Co	0.84**	0.86**	0.88**	0.83**	0.85**	1
Pb	0.99**	0.99**	0.97**	0.99**	0.98**	0.83**	1
注：** p<0.01， n=10。

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表 5 取样点地累积指数

Table 5. Geoaccumulation index of the sampling point

点位	地累积指数（）
点位	Cr	Ni	V	Fe	Zn	Co	Pb
P1-2	−0.1	−0.1	0.0	−0.3	−0.1	−0.2	−0.6
P1-4	0.0	0.0	0.2	−0.2	−0.1	−0.3	−0.6
P2-2	−0.1	−0.2	−0.1	−0.4	−0.1	−0.3	−0.7
P2-5	−0.1	−0.2	−0.1	−0.4	−0.1	−0.3	−0.7
P3-1	0.1	0.2	0.4	0.0	0.0	0.0	−0.3
P3-5	−0.1	−0.2	−0.1	−0.4	−0.1	−0.3	−0.6
P4-1	0.3	0.7	0.8	0.5	0.1	0.1	0.2
P4-4	−0.1	−0.2	0.0	−0.3	−0.1	−0.2	−0.6
P5-1	0.2	0.5	0.7	0.2	0.1	0.2	0.1
P5-4	0.0	0.0	0.1	−0.3	−0.1	0.0	−0.6
平均值	0.0	0.1	0.2	−0.2	0.0	−0.1	−0.4

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表 6 研究区与其他地区海滩重金属含量的比较

Table 6. Comparison of heavy metal contents the study area and other beaches

μg/g
	海滩名称	重金属平均含量
	海滩名称	Cr	Ni	V	Fe	Zn	Co	Pb
本次研究	涛雒镇海滩	97	42	134	45 142	92	16	31
其他地区	石老人海滩（夏季）^[14]（中国青岛）	69	15	-	50 000	41	-	34
	石老人海滩（冬季）^[14]（中国青岛）	117	21	-	76 000	64	-	43
	Huatulco^[5]（墨西哥）	150	12	-	82 296	29	13	11
	Al-Khobar^[6]（沙特阿拉伯）	51	75	-	7 552	53	5	5
	Sodwana Bay^[7]（南非）	426	15	-	7 784	3	7	1
	Lutong^[8]（马来西亚）	85	-	-	1 888	18	13	13
	Bahia Solano^[9]（哥伦比亚）	269	-	143	30 964	126	109	410
	Stratoni-lerrssos Gulf^[10]（希腊）	-	-	-	-	1 863	-	1146
	Sulcis-Iglesiente^[11]（意大利）	6	-	-	-	3 272	-	203

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表 7 磁学参数与重金属含量的相关性

Table 7. Correlation between magnetic parameters and heavy metal content

	Cr	Fe	Ni	V	Zn	Co	Pb
	0.99**	0.99**	0.96**	0.99**	0.97**	0.80**	0.99**
	0.93**	0.94**	0.97**	0.92**	0.95**	0.90**	0.92**
SIRM	0.98**	0.98**	0.95**	0.99**	0.97**	0.78**	0.99**
	−0.03	−0.02	−0.13	−0.01	−0.09	−0.11	0
S₋₁₀₀	−0.47	−0.48	−0.57	−0.43	−0.48	−0.64*	−0.44
S₋₃₀₀	0.18	0.14	0.12	0.16	0.19	−0.05	0.16
注：* p<0.05，** p<0.01；样本数n=10。

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表 8 $ \mathrm{\chi } $与重金属地累积指数的线性拟合

Table 8. Linear fitting between $ \mathrm{\chi } $ and heavy metal geoaccumulation index

线性拟合方程	R²
I_geo（Cr） = （−2596.7） / 30290	0.96
I_geo（Ni） = （−2202.9） / 14771	0.96
I_geo（V） = （−465.5） / 13207	0.89
I_geo（Fe） = （−5425.2） / 15676	0.98
I_geo（Zn） = （−5434） / 51163	0.93
I_geo（Co） = （−5444.1） / 19031	0.63
I_geo（Pb） = （−9210.3） / 13990	0.96

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