珠江口磨刀门水域溶解态Cd、Pb分布的潮流变化特征

a 为调查站位图 ; b 为磨刀门地理位置图
10 年磨刀门咸潮入侵的平均最高上界 ( 宋晓飞 等 , 2014), W5 站位于磨刀门挂定角附近 , 设为 26h 定点
连续观测站 (测流站 ), W8 站位于口门拦门沙附近海 域。潮位数据取自中山市水务局挂定角水文站
石荣贵等 : 珠江口磨刀门水域溶解态 Cd、 Pb 分布的潮流变化特征
Tidal variation in the distributions of dissolved Cd and Pb in the Modaomen Channel of the Pearl River Estuary
SHI Rong-gui1, 2, LONG Ai-min2, WU Ling-ling1, LAN Sheng-ying1
Vol. 34, No. 4 / Jul., 2015
高 ( 陈 康 等 , 2013; 杨 蕾 等 , 2006), 在 咸 潮 的 扰 动下, 沉积物发生再悬浮, 水道盐度明显升高, 有利于促进 Cd 从悬浮颗粒物中释放出来 ( 贾良文 等 , 2005), 可能是溶解态 Cd 浓度表现出以上变化 趋势的主要原因; 强烈的水体层化的存在, 在一 定程度上 “ 屏障 ” 了底层富集的 Cd 向上层水体扩散 , 再加上底层高浓度的氯离子对溶解态 Cd 具有极 强的络合能力 (Laing et al, 2008), 从而发生溶解 态 Cd 的分层现象。大潮期间表层、中层、底层 Cd 浓度的变化范围分别为 0.23~0.40 μ g·L –1 , 0.20~
收稿日期 ： 2014-08-27; 修订日期: 2015-02-27。林强编辑
约的过程变得相当复杂 (Goncalves et al, 2006)。 层化是河口的主要特征之一 , 河口的层化与混 合过程往往对河口中各种物质的通量交换起着控制 作用 , 对水体中各种营养物质、重金属与生物的分 布也有重要影响 (李开枝 等 , 2010; 任杰 等 , 2012; Laing et al, 2008)。珠江河口磨刀门水道的盐水楔现 象较为明显 ( 徐礼强 等 , 2013), 水体层化及障碍层 的出现严重影响了水道的生态环境(方神光 等, 2013) 。近年来 , 磨刀门咸潮活动越来越频繁 , 咸潮
Abstract: Tides can cause changes in hydrodynamics and have great influence on the fate of heavy metals in estuary. The distributions of dissolved Cd and Pb in the Modaomen Channel were investigated in September 2011. During neap tide, Cd concentration increased from river end member to sea end member; Cd stratification was also found. The fate of Cd was subjected to dilution by sea water of low Cd concentration during spring tide. There were large differences of sectional distribution characteristics between Cd and Pb. The sectional distribution of Pb was complicated. During the neap tide anchor survey, Cd stratification was obvious. During the spring tide anchor survey when strong salt-water intrusion occurred, the fates of Cd and Pb were mainly decided by physical dilution of sea water. Key words: Cd; Pb; tide; Modaomen Channel
石荣贵 1, 2, 龙爱民 2, 吴玲玲 1, 兰圣迎 1
1. 国家海洋局南海环境监测中心 , 广东 广州 510300; 2. 热带海洋环境国家重点实验室 (中国科学院南海海洋研究所 ), 广东 广州 510301
摘要 : 潮具有重要的作用。于 2011 年 9 月进行了两个航次 的断面与定点连续调查 , 研究了潮流变化特别是咸潮入侵对磨刀门 Cd、 Pb 分布的影响。结果表明 , 小潮期间从河端到 海端溶解态 Cd 浓度显著升高 , 水柱 Cd 浓度发生分层现象 , 大潮期间 Cd 的分布形式主要受海水稀释作用的影响 ; 磨刀 门溶解态 Pb 大潮、小潮的断面分布特征较为复杂 , 与 Cd 分布特征存在较大差异。小潮定点连续调查期间 , Cd 分层明 显 , Pb 的分层则不显著 ; 大潮定点连续调查期间 , 受到强咸潮的作用 , Cd、 Pb 分布主要受物理稀释作用的影响。 关键词 : Cd; Pb; 潮流 ; 磨刀门 中图分类号 : X145 文献标识码 : A 文章编号 : 1009-5470(2015)04-0083-07
1. South China Sea Environment Monitoring Center, State Oceanic Administration, Guangzhou 510300, China; 2. State Key Laboratory of Tropical Oceanography (South China Sea Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences), Guangzhou 510301, China
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(22°11′N, 113°25′E)。 租用当地渔船, 采取逆风顺流操作进行采 样。 采 样时 用高氟隆 采 水器分别 采 集表层 ( 水面 以 下 1m), 中层 (0.6H, H 为水深 , 单位 m)和底层 (水底 以上 1m, 平均水深 8.5m)三层水样。水样经 0.45μm 醋酸纤维滤膜过滤后 , 用盐酸 (GR)酸化至 pH=2, 盛 于 500mL 聚乙烯样品瓶中 , 置于 –20℃ 下黑暗保存。 将样品运回实验室 , 尽快测定完毕。 1.3 样品处理与分析 现场温度、盐度和水深用温盐深测量仪 (CTD) 测定。水体流速和流向用流速流向仪测定。溶解态 Cd、 Pb 采用微分脉冲阳极溶出伏安法测定 (石荣贵 等 , 2012; Achterberg et al, 1999), Cd、Pb 检测的准确 度 分 别 为 1.8% 和 4.6%, 检 测 限 分 别 为 0.006 和 为了防止污染 , 重金属的测定在超净工 0.024μg·L 。 作台 (100 级 )上进行。 采样和测定器皿均在 10%盐酸中浸泡 7d 后, 用蒸 馏水淋洗 3 遍, 晾干, 样品瓶置于密封塑料袋中保存。 1.4 盐度层化系数计算 在河口咸淡水混合区, 水体可出现盐度层化现象,
热带海洋学报 JOURNAL OF TROPICAL OCEANOGRAPHY
2015 年 第 34 卷 第 4 期 : 8389
环境海洋学
doi:10.3969/j.issn.1009-5470.2015.04.012
珠江口磨刀门水域溶解态 Cd、Pb 分布的潮流变化特征*
间和 2011 年 9 月 25 日 ~2011 年 9 月 27 日大潮期间 , 对磨刀门水道进行了两个航次的断面与定点连续调 查 , 断面调查于涨潮期间进行。 调查站位布设如图 1 所示 , 其中 W1 站位于近
图1 Fig. 1
磨刀门调查站位图 The Modaomen Channel of the Pearl River Estuary
–1
盐度层化系数按照下式进行计算(Haralambidou et al, 2010):
N S / S0
(1)
其中 N 为盐度层化系数 , δ S 为表、底层盐度差 , S0 为垂线平均盐度。当 N≥ 1.0 时河口为高度层化型 , 0.1≤ N<1.0 时河口为缓混合型 , N<0.1 时河口为强混 合型。
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热 带 海 洋 学 报
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持续时间增加、强度趋于严重 , 是珠江口咸潮灾害 最为严重的口门 ( 肖莞生 等 , 2010), 引起了广泛的 社会关注。磨刀门受到重金属的严重污染 , 特别是 Cd、 Pb, 具有很高的潜在生态风险 (陈康 等 , 2013), 磨刀门水文情势的巨大变化可能会对 Cd、 Pb 的迁 移转化过程产生重要的影响。有关磨刀门咸潮的入 侵机制方面已经开展了大量的研究 ( 任杰 等 , 2012; 徐礼强 等 , 2013; 肖莞生 等 , 2010; 包芸 等 , 2009; Liu et al, 2011), 然而有关咸潮入侵对磨刀门 Cd、 Pb 迁移转化影响的研究却鲜见报道。 2011 年 ~2012 年 , 受磨刀门上游来水减少、拦 门沙开挖等因素的综合影响 , 磨刀门咸潮灾害创下 历史之最 (苏波 等 , 2012)。本研究于 2011 年 9 月磨 刀门第一次咸潮期间 , 探讨了咸潮入侵过程中 Cd、 Pb 的潮流变化特征 , 以期为磨刀门咸水入侵的生态 环境影响和水污染治理提供参考。
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结果与讨论
2.1 Pb、 Cd 的断面变化特征 2.1.1 温度、盐度变化特征 磨刀门大潮、 小潮期间温度和盐度的断面变化特 征如图 2 所示。小潮期间从全禄水厂上游(W1)至竹 排沙水道(W4)水体主要受径流控制, 温度、 盐度保持 不变 ; 从竹排沙 (W4) 到拦门沙附近水域 (W8), 各层 水体温度明显降低, 盐度显著升高, 盐水入侵至竹排 沙与挂定角 (W5) 之间 , 受咸淡水混合作用的影响 , 挂定角至石栏洲 (W7) 附近水域水体高度层化 (N>1, 图 3)。大潮期间磨刀门水道自北向南温度明显降低, 盐度明显升高; 大潮期间咸潮入侵作用明显, 强咸潮 到达距离口门约 54km 处, 水体属于部分混合型。