渤海重金属污染状况及对典型浮游植物生长影响初步分析
渤海是我国最大的内海，是一个半封闭的陆架边缘海，海水交换能力较弱，海区自净能力差，随着近20年来环渤海地区经济的高速发展，排入渤海海域的重金属污染物质总量不断增加，造成渤海环境质量急剧恶化。因此，目前渤海海区重金属污染状况如何、渤海的浮游植物生长是否会受重金属污染物的影响以及影响程度有多大已成为亟需解决的科学问题。本论文针对这一海洋生态环境的热点问题，通过开展渤海海域重金属的海上现场调查、实验室模拟实验建立营养盐影响因子存在下重金属对浮游植物影响的生长模型等工作，对该海域重金属污染物的分布变化规律、重金属对海域浮游植物生长的影响进行了研究。主要工作及结论如下：
1.通过2002年8月和2003年8月两次渤海大面航次调查，系统分析了溶解态重金属Pb、Cu、Cd、Hg、As、Zn的平均浓度和平面分布，并结合沿岸文献报道浓度值分析归纳了整个渤海海区重金属的污染现状。
1.12003年调查海区6种溶解态重金属的平均浓度值均比2002年低，这与国家海洋局的1998-2003年渤海沿岸重金属浓度调查结果所表明的趋势相一致。渤海重金属污染的来源主要是陆源输入，包括河流径流、工业废水、生活污水和农药化肥等。随着沿岸各省市地区对环境质量的重视和治理，对排海废水的总量控制，如“渤海碧海行动计划”“渤海整治计划”的有效执行，渤海重金属污染得到了一定的控制，污染状况有所好转。
1.2以国家海水水质标准为衡量基准，综合分析沿岸和调查海区重金属浓度，可以看出调查海区的污染不严重，而沿岸重金属污染比较严重；渤海典型重金属污染是Pb和Hg，而Cu、Cd、Zn、As在局部海域有超标站位。
1.3渤海海区2002和2003年Pb、Cu、Cd、Hg、As和Zn平均浓度的平面分布图表明，重金属高值区主要出现在受人类活动影响较大的三大海湾和河流的入海口以及中心海区的西部(秦皇岛附近海域)和东北部(复州湾附近海区)。比较3个水深层次分布规律，可以看出：表层的重金属高值区一般出现在近岸，主要是三个海湾和河口区域；中层高值区主要在中心海域；而底层的分布相对比较复杂。
2.在实验室模拟条件下，通过研究重金属对海洋浮游植物生长的影响，利用浮游植物生长速率参数和重金属浓度变化关系式以及浮游植物终止生物量和重金属浓度变化关系式，建立了营养盐影响因子存在下重金属影响下海洋浮游植物生长模型，描述了变化的营养盐环境中重金属对浮游植物生长的影响。
2.1采用实验室一次培养实验，研究了f/2营养液条件下Pb、Cu、Cd、Hg、Zn、Cr6种重金属对5种赤潮藻和3种饵料藻生长的影响，结果表明：高浓度的重金属抑制浮游植物的生长，低浓度的某些重金属可能促进浮游植物生长。在应用Logistic生长模型的基础上引入重金属浓度项，建立重金属对浮游植物生长影响的模型来描述重金属存在下海洋浮游植物的生长过程。其中Lorentz方程可以描述重金属浓度变化对浮游植物生长速率参数的影响，而GaussAmp方程可以描述重金属浓度变化对浮游植物终止生物量的影响。
2.2在不同营养盐条件下，研究了Pb、Cu、Cd、Hg、Zn、Cr6种重金属对渤海典型浮游植物旋链角毛藻和中肋骨条藻生长的影响，结果表明：高浓度的重金属抑制旋链角毛藻和中肋骨条藻生长，低浓度某些重金属可能促进其生长；营养盐浓度的改变直接影响重金属对浮游植物生长抑制率的大小。在重金属对浮游植物生长影响的模型的基础上引入营养盐影响因子，建立了描述变化的营养盐环境中重金属对浮游植物生长影响的模型，应用该模型可以准确描述营养盐影响因子存在下重金属对浮游植物影响下的生长情况。
3.在渤海重金属污染状况的基础上，本论文应用营养盐影响因子存在下重金属对浮游植物生长影响的模型，初步分析估计了2002、2003年渤海海区重金属Pb、Hg、Cu、Cd、Zn对2种典型浮游植物旋链角毛藻和中肋骨条藻生长的影响以及影响程度。结果表明，渤海2002、2003年夏季营养盐浓度下，重金属Pb和Zn对旋链角毛藻生长表现出一定的促进作用。其中，沿岸2002年浓度最高的营口海域的Pb(24μg·dm-3)对旋链角毛藻生长的促进率达到了5％左右。此外，3种浓度的重金属Cu、Hg、Cd对旋链角毛藻、中肋骨条藻还有Pb、Zn对中肋骨条藻生长均表现出一定的抑制作用。其中，2002年盘锦海域重金属Cu(105μg·dm-3)对中肋骨条藻生长抑制率达到了24％左右，而其他几种金属在3种浓度下对两种藻生长基本没有影响。
重金属污染;浮游植物;生长模型;生长速率参数;终止生物量;渤海;陆架边缘海;环境质量恶化;海洋污染
中国海洋大学
博士
海洋化学
王修林
2005
中文
X55;S963.213;P722.4
206
2006-07-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）