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桑沟湾养殖区和长江口海域砷的分布、季节变化及影响因素研究

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摘要

0前言

1文献综述

1.1环境中砷的存在形态

1.2环境中的砷含量

1.2.1岩石和土壤中砷的含量

1.2.2河流、湖泊及地下水中砷的含量

1.2.3大气中的砷含量

1.3砷的海洋生物地球化学循环

1.3.1砷在河口区的海洋生物地球化学行为

1.3.2砷在海水中的生物地球化学行为

1.3.3沉积物中砷的海洋地球化学行为

1.3.4砷在海洋生物中累积和转移

1.4砷的常见分析方法

2实验部分

2.1仪器设备

2.2试剂及溶液配制

2.3 TDIAs的分析步骤

2.4沉积物样品的消化

2.5海水样品中总溶解态砷的紫外消化方法

2.5.1紫外消化的条件

2.5.2 小结

2.6仪器工作参数

3桑沟湾养殖区海水和沉积物中砷的生物地球化学行为

3.1桑沟湾概况

3.2样品采集和预处理

3.2.1海水样品采集和预处理

3.2.2沉积物样品的采集和预处理

3.3结果与讨论

3.3.1桑沟湾海水中TDIAs和DOAs的含量

3.3.2桑沟湾表层沉积物中总砷的含量

3.3.3桑沟湾海水和表层沉积物中砷的分布

3.3.4桑沟湾养殖区砷分布和季节变化的影响因素

3.5小结

4长江口海区砷的分布及其影响因素

4.1长江口海区概况

4.2样品采集和预处理

4.2.1水样的采集和预处理

4.2.2沉积物采集和沉积物-水界面交换通量的培养实验

4.3结果与讨论

4.3.1长江口海域TDIAs的含量

4.3.2长江口TDIAs和DOAs的水平分布和季节变化

4.3.3 TDIAs的断面分布

4.3.4 TDIAs的周日变化

4.3.5表层沉积物中砷的分布

4.3.6影响长江口海域砷分布的因素

4.3.7与其他近岸海区及大洋的比较

4.3.8长江口海区沉积物-水界面砷的交换通量

4.4 小结

5结论

参考文献

致谢

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摘要

砷是自然界普遍存在的一种类金属元素,许多国家将砷列为环境污染的重点监控物质。由于和磷处于同一主族,砷酸盐和磷酸盐具有相似的化学结构,因此砷的海洋生物地球化学行为被广为关注。本文对受人为活动影响较大的海区-桑沟湾和长江口进行了调查,初步研究了海水中的溶解态无机砷、溶解态有机砷、表层沉积物中的总砷在各自海区的分布和季节变化,分析了砷在长江口海区沉积物-水界面的交换通量,对影响砷在上述海区的分布和季节性变化的因素进行了初步探讨。 在桑沟湾2006年4月,7月,11月和2007年1月的四个航次中,桑沟湾水体中总溶解态无机砷(TDIAs,tatal dissolved inorganic arsenic,TDIAs=[As3+]+[As5+])的平均浓度分别为9.34±1.6nmol/L,8.34±2.2nmol/L,18.5±0.6nmol/L,17.9±2.0nmol/L;溶解态有机砷(DOAs,dissolved organic arsenic)的平均浓度分别为6.1±0.6nmol/L,6.1±1.0nmol/L,4.3±1.9nmol/L,3.6±2.0nmol/L。沉积物中总砷的平均含量分别为7.7±1.5μg.g-1,9.1±2.2μg.g-1,9.4±1.2μg.g-1,6.8±0.7μg.g-1。研究发现该湾海水中TDIAs的季节性变化受湾内海水养殖以及湾内外水交换的影响显著。春、夏季,湾内养殖的海带、扇贝等均处于快速生长期,而且该湾养殖密度高,严重限制了湾内外的水交换能力,导致湾内春、夏季海水中的TDIAs浓度较低。而在秋、冬季湾内水交换较好,受渤南沿岸流的影响加强,且此时生物活动减弱,因此秋、冬季湾内TDtAs的浓度较高。而在春、夏季浮游生物活动旺盛时DOAs的浓度较高。表层沉积物中的总砷含量在季节上也有变化,具体表现为夏、秋浓度稍高,冬、春稍低。 2006年6月,8月和10月分别对长江口邻近海区的海水、沉积物中的砷进行调查,并对砷在沉积物-水界面的交换通量进行了初步研究。结果表明,6、8、10月海水中TDIAs的平均浓度分别为11.8±4.7nmol/L,27.9±17.1nmol/L,19.8±3.0nmol/L;DOAs的平均浓度分别为4.3±3.0nmol/L、5.2±3.3nmol/L、2.2±1.3nmol/L;沉积物中的平均浓度分别为6.7±3.0μg.g-1、4.9±1.6μg.g-1、6.3±3.2μg.g-1。 6月水体中TDIAs的水平分布表现为南部高北部低,近岸高离岸低;8月在低氧旺盛地区和部分近岸地区TDIAs浓度较高;10月TDIAs浓度表现为从近岸向离岸降低,底层TDIAs浓度比表层高。DOAs与海区内叶绿素的分布相似,说明海区内DOAs的浓度和分布受浮游生物影响明显。TDIAs的水平分布与海区内水团的混和有关;2006年8月,长江冲淡水对海区内的影响相对于往年较弱,且8月水体层化现象明显,有机质的降解和还原性条件有利于砷的再生,这可能是8月水体中TDIAs浓度较高的原因之一。沉积物中砷的水平分布总体呈现从近岸向离岸递减的趋势,8月表层沉积物中砷的含量比6月、10月低。沉积物-水界面砷的交换通量的初步研究结果表明,8月份水体中高浓度的砷应有一部分来自沉积物向水体的迁移。

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