胶州湾沉积物放射性核素和矿物地球化学.pdf

厦门大学 硕士学位论文 胶州湾沉积物放射性核素和矿物地球化学 姓名易勇 申请学位级别硕士 专业海洋化学 指导教师刘广山 20060101 表目录 表目录 表1 ．1 胶州湾入海河流年平均输沙率⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．． 1 0 表2 - 1 采样站位、性状描述和采样日期表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 1 4 表2 2 探测器本底峰计数率⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯． 1 5 表2 3 探测器模拟介质源效率⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯． 1 6 表2 4 潮间带和周围陆地沉积物样品核素含量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．． 2 1 表2 - 5 中国一些海湾沉积物中放射性核素含量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯． 2 3 表3 1C 2 3 岩心粒径与0 ．0 6 3 0 ．1 2 5 m m 粒级轻、重矿物比例⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 2 9 表3 2 沉积物矿物组分⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 3 1 表3 3 样品单变量统计表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 3 4 表3 4 C 2 3 岩心重矿物各因子方差贡献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 3 4 表4 - 1 厦门7 B e 、2 1 0 p b 和2 1 0 P o 大气沉降通量和降雨量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯． 4 5 表4 ．2 青岛7 B e 、2 1 0 P b 和2 1 0 p o 大气沉降通量和降雨量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 4 6 表4 3 一些地区7 B e 和2 1 0 P b 的大气沉降通量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 5 2 表4 4 一些地区的气溶胶停留时间⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯． 5 3 附录1 不同项目测定样品量分配及含水量和烧失量表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯． 6 6 附录2 岩心放射性核素含量Y 谱分析结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 6 9 附录30 ．0 6 3 ～0 ．1 2 5 m m 粒级主要重矿物含最⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 7 4 附录40 ．0 6 3 ～0 ．1 2 5 m m 粒级主要轻矿物含量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．⋯， 7 6 V Ⅱ 图目录 图目录 图1 1 研究区位置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯． 5 图1 2 采样站位⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．． 1 2 图2 1 不同高度样品的Y 射线效率随能量的变化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯． 1 6 图2 ．2C 2 3 岩心”K 、2 1 0 r b 、2 2 6 R a 、2 2 8 R a 、2 2 8 T h 、2 3 8 U 、1 3 7 C s 含量及2 2 8 n 扩2 8 R a AR 和 2 1 0 P b 。随深度的分布⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯． 1 8 图2 3 沉积物中2 1 0 P b e x 随深度的分布⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 2 4 图3 ．1C 2 3 岩心不同粒径组分含量分布⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯． 3 0 图3 - 2 重矿物的各组分随深度变化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 3 2 图3 - 3 轻矿物各组分随深度的变化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯． 3 3 图3 - 4 R 型聚类树状图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯． 3 5 图3 5 Q 型聚类树状图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯． 3 6 图3 6 ’八大类重矿物随深度分布⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．． 3 7 图4 1 厦门地区7 B e 的日大气沉降通量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯． 4 5 图4 2 厦门地区2 1 0 r b 的日大气沉降通量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯． 4 5 图4 ．3 厦门地区2 1 0 P o 的日大气沉降通量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯． 4 6 图4 ．4 青岛地区7 B e 的日大气沉降通量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯． 4 7 图4 5 青岛地区2 1 0 r b 的日大气沉降通量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯． 4 7 图4 - 6 青岛地区2 1 0 P o 的日大气沉降通量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯． 4 7 图4 7 厦门地区7 B e 大气沉降通量与降雨量的关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 4 8 图4 8 厦门地区2 1 0 P b 大气沉降通量与降雨量的关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯． 4 8 图4 - 9 厦门地区2 如P o 大气沉降通量与降雨量的关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯． 4 8 图4 一l O 青岛地区。7 B e 大气沉降通量与降雨量的关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯． 4 9 图4 一1 1 青岛地区2 1 0 r b 大气沉降通量与降雨量的关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 4 9 图4 一1 2 青岛地区2 1 0 P o 大气沉降通量与降雨量的关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 4 9 图4 一1 3 厦门地区7 B e 和2 1 。P b 大气沉降通量的关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．． 5 0 图4 ．1 4 青岛地区7 B e 和2 1 0 P b 大气沉降通量的关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯． 5 0 图目录 图4 ．1 5 厦门地区2 1 0 P b 和2 1 0 P o 大气沉降通量的关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯． 5 1 图4 1 6 青岛地区2 1 0 p b 和2 1 0 P o 大气沉降通量的关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．． 5 1 I X 厦门大学学位论文原创性声明 兹呈交的学位论文，是本人在导师指导下独立完成的研究成果。本人 在论文写作中参考的其他个人或集体的研究成果，均在文中以明确方式标 明。本人依法享有和承担由此论文产生的权利和责任。 声明人 签名 2 0 0 6 年1 月1 0 日 厦门大学学位论文著作权使用声明 本人完全了解厦门大学有关保留、使用学位论文的规定。厦门大学有 权保留并向国家主管部门或其指定机构送交论文的纸质版和电子版，有权 将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论文进入学校图书馆被查 阅，有权将学位论文的内容编入有关数据库进行检索，有权将学位论文的 标题和摘要汇编出版。保密的学位论文在解密后适用本规定。 本学位论文属于 1 、保密 ，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密 √ 请在以上相应括号内打“√” 作者签名易力 日期 导师签名彳1 彦易日期 2 0 0 6 年1 月1 0 日 2 0 0 6 年1 月1 0 日 摘要 摘要 本文对胶州湾岩心、潮间带和周围陆地沉积物的放射性核素，岩心的粒度和矿物， 青岛和厦门大气沉降进行了研究。在胶州湾内采集沉积物岩心，在潮问带和周围陆地采 集表层沉积物，在青岛中国海洋大学和厦门大学设采样点，采集大气沉降。用丫谱方法 测定了一个岩心1 5 5 个样品、4 个潮间带和1 1 个周围陆地表层沉积物样品的放射性核素 含量，用筛分法测量岩心中2 9 个样品的粒度，目视法对2 9 个样品矿物组成进行鉴定， 用们普方法和Ⅸ谱方法测定了青岛和厦门地区7 B e 、2 1 0 P b 和2 1 0 P o 大气沉降通量。 岩心表层1 37 C s 含量相对较低，在4 5 c m 和6 3 c m 处有两个明显的峰，在1 2 2 c m 以下 层位含量降到检测限下。4 0 K 含量呈沉积物岩心的典型分布，变化不大。2 。。p b 含量符合 三层分布模式，表层变化不大，一定深度后2 1 0 e b 含量随深度增加而减少，1 0 0 c m 后含 量相对稳定。2 2 6 R a 、2 2 8 R a 和2 2 8 T h 分布相似，均在表层含量较低，随深度逐渐增加，一 定深度后随深度变化较小。2 3 8 u 含量在表层随深度而增加，5 3 c m 以下随深度降低，1 0 0 c m 以下变化不规律。4 0 K ／2 2 嘹a A R 比值与青岛土壤中的比值相当，表明沉积物主要是陆源 物质。胶州湾东部区域的陆地沉积物核素含量比西部含量高。潮间带样品中除了2 2 6 R a 外的其余核素平均含量都比周围陆地的核素平均含量低。 2 1 0 P b 。方法估算得C 2 3 岩心的沉积速率为1 ．6 7c ma ～；1 3 7 C s 方法估算得沉积速率为 1 ．6 5c ma - ’。两种不同测年方法测定的沉积速率一致。 按三种不同粒级对沉积物进行筛分，发现小于0 ．0 6 3n l r f l 粒级的部分在沉积物中所 占比例最大，平均为9 5 ．8 ％；0 ．0 6 3 ～0 ．1 2 5r n l r l 粒级的次之，平均为3 ．1 ％大于0 ．1 2 5 r n m 粒级的平均为1 ．1 ％。0 ．0 6 3 ～0 ．1 2 5 m m 粒级部分比例从表层的1 3 ．9 5 ％降到1 ．2 4 ％。小于 0 ．0 6 3m i l l 粒级部分在表层比例较低，随深度的增加从8 2 ．2 ％增加到9 6 ％左右。 对岩心的轻、重矿物进彳亍鉴定，发现在0 ．0 6 3 ～0 ．1 2 5m m 粒级中主要是轻矿物，比 例为9 6 ．6 ～9 9 ．5 ％，平均为9 8 ．6 ％；轻矿物中以石英、斜长石和正长石为主，约占总数 的9 0 ％。重矿物共有3 3 种，主要为绿帘石和普通角闪石，且主要组成相对稳定，反映 了物质来源稳定。 对岩心重矿物进行因子分析可知，控制和影响胶州湾重矿物分布的因素主要有物 源、沉积物的搬运距离、沉积环境因素和水动力条件等。O 型聚类分析发现，胶州湾重 矿物可分为三大类帘石类一角闪石类一黄铁矿、辉石类一金属矿物一稳定矿物和云母类．石 榴石。R 型聚类分析得知，岩心可分为3 个不同层位 1 O ～1 2 ．2 6 c m 、4 0 ．9 8 c m 和6 0 ，7 3 ～7 0 ．6 0 摘要 c m ，主要以辉石类一金属矿物．稳定矿物组合为特征； 2 2 1 ．7 3 ～3 2 ．8 7c m 、5 0 ．8 5c m 、 8 0 ．4 8 ～1 3 0 ．0 0c m 和1 6 0 c m 以下层位为一类，主要为帘石类．角闪石类一黄铁矿矿物组合； 3 1 4 0 c m 附近，主要为云母类一石榴石矿物组合。这与Q 型聚类分析所得该湾主要矿 物组合大致符合。 一些重矿物含量在某些层位发生突变，可能与近期海平面变化，小规模海进海退有 关。从重矿物种类鉴定分析、矿物组合划分以及结合地理位置、沿岸地质地貌来看，岩 心所在位置的沉积物来源主要与沿岸临近河流注入和泥沙搬运有关，同时还同基岩海岸 的风化侵蚀有关。 2 0 0 4 年5 月至2 0 0 5 年4 月青岛地区7 B e 、2 1 。P b 和2 1 。P o 的大气沉降通量平均值分 别为1 ．6 6 、0 ．4 4 和o ．0 6 0B q m ‘2 d ～。7 B e 的大气沉降通量年平均值低于其它地区，而2 1 0 P b 的沉降通量高于全球平均值。7 B e 和2 1 0 r , b 的沉降通量随季节变化都比较明显，冬季较 低，其余季节较高。 为了进行比较，测定了2 0 0 4 年3 月至2 0 0 5 年4 月厦门地区7 B e 、2 1 0 P b 和2 1 0 P o 的 大气沉降通量，平均值分别为1 ．6 4 、0 ．5 l 和O ．0 6 0 B q m 。2 d ～。在采样期间，厦门7 B e 、2 1 0 p b 和2 1 0 p o 大气沉降通量平均值与青岛基本一致。7 B e 的大气沉降通量年平均值低于其它地 区，而2 1 0 P b 高于全球平均值。厦门7 B e 、2 1 0 P b 和2 1 0 P o 的沉降通量随季节变化也比较 明显，呈现夏、秋季高，冬季低的趋势。 降雨是影1 1 N T B e 、2 1 0 P b 和2 ’0 P o 大气沉降通量的主要因素，三种核素沉降通量与降雨 量相关性较好。三种核素的沉降通量之间存在一定的线性相关性。厦门和青岛地区气溶 胶平均停留时间分别为2 7 ．1d 矛1 1 5 2 ．8d 。 青岛地区2 0 0 4 年5 月到2 0 0 5 年4 月间2 1 0 P b 的大气沉降通量占总2 1 0 P b 的沉降通量 的5 1 ％，说明该沉积物站位为2 1 0 P b 的一个汇，除了大气沉降，还有其他重要来源。C 2 3 站的沉积速率为1 ．6 7c ma 一1 ，远大于湾内其他站位的沉积速率，也说明该站可能是一个 汇。 关键词胶州湾；沉积物；地球化学 2 A b s t r a c t A B S T R A C T T h er a d i o n u c l i d e s ，g r a i n s i z ea n dm i n e r a l s c o m p o s i t i o n i nas e d i m e n tc o r ea r e d e t e r m i n e d ．T h ea c t i v i t i e so fr a d i o n u c l i d e so fi n t e r t i d a ls e d i m e n ta n ds u r r o u n d i n gs o i ln e a r J i a o z h o uB a ya r em e a s u r e da sw e l l ．A t m o s p h e r i cd e p o s i t i o nf l u x e so f7 B e ．2 1 0 P ba n d2 1 0 P oi n X i a m e na n dQ i n g d a oa r e a sa r eo b t a i n e da n dt h e i rc h a r a c t e r so fd e p o s i t i o na n df a c t o r st h a t i n f l u e n c i n g t h e d e p o s i t i o n a r ed i s c u s s e d ．T h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e nt h es o u r c ea n d r a d i o n u c l i d e sc o n t e n t s ，m i n e r a lc o n s t i t u t e so fs e d i m e n ta r ed i s c u s s e d ．T h es e d i m e n t a r yr a t e a n df l u xh a v eb e e nc a l c u l a t e du s i n gt h ed i s t r i b u t i o n so f2 1 0 p b “a n d1 3 7 C si ns e d i m e n tc o r e ． T h es e d i m e n t a r yr a t eo fc o r eC 2 3i s1 , 6 7c ma - 1b yt w od i f f e r e n tm e t h o d s 2 1 0 P b ％a n d 1 ”C sm e t h o d s ，a n dt h ef l u xi s1 4 ．7 8k gm 之a ～．T h er a t i o so f 柏K ，2 2 嘬a A R ．i nt h es e d i m e n ta l e c o n s i s t e n tw i t ht h er a t i o si nQ i n g d a os o i l s ，w h i c hc o n c l u d e st h es e d i m e n to fJ i a o z h o uB a y m a i n l yc o m ef r o mt h es u r r o u n d i n gs o i l s ．T h ec o n c e n t r a t i o n so fr a d i o n u c l i d e si nt h ee a s t e r n a e r e sa r eh i g h e rt h a nt h o s ei nt h ew e s t e r na e r e s ． T h e r ea r e3 3k i n d so f h e a v ym i n e r a l sa n d1 ik i n d so f l i g h tm i n e r a l si nt h e0 ．0 6 3 ～0 ．1 2 5 n n n g r a i n e s i z es e d i m e n to ft h e c o r e ． F r o mf a c t o ra n a l y s i so ft h eh e a v ym i n e r a l s ，w ec a nc o n c l u d et h a tt h e r ea r es o m ef a c t o r s c o n t r o lt h em i n e r a l sp r o f i l e s ，f o re x a m p l e ，m a t e r i a ls o u r c e s ，t h ed i s t a n c e st h es e d i m e n tm o v e d ， t h es e d i m e n t a r yc o n d i t i o n sa n dh y d r o d y n a m i cc o n d i t i o n s ．F r o mc l u s t e ra n a l y s i s ，t h ec o r ec a l l b ed i v i d e di n t ot h r e ed i f f e r e n tk i n d sl a y e r s ． A f t e ra n a l y s i s i n gt h em i n e r a l sa n dr a d i o n u c l i d e so fs e d i m e n ti nJ i a o z h o uB a y ，t h e c o n c l u s i o nt h a tt h es e d i m e n tc o m ef r o mt h el a n dc a nb eo b t a i n e d ． T h ed e p o s i t i o nf l u x e so f ’B ei nt h ea t m o s p h e r ei nX i a m e na n dQ i n g d a oa r el o w e rt h a n o t h e rs t u d ya e r e s ．w h i l et h ed e p o s i t i o nf l u x e so f2 ‘o P bi nt h ea i ri nX i a m e na n dQ i n g d a oa r e h i g h e rt h a nt h em e a nf l u xo ft h ee a r t h ．T h e r ea r eg o o dp o s i t i v ec o r r e l a t i o n sb e t w e e nt h e d e p o s i t i o nf l u x e so f7 B e ．2 1 0 P bo r ”o p oa n dt h ea m o u n to fp r e c i p i t a t i o n ．w h i c hs u g g e s t st h a t t h ep r e c i p i t a t i o nd o m i n a t e7 B e ．2 1 0 p ba n d2 ”P od e p o s i t i o nf l u x e s ．T h ed e p o s i t i o nf l u x e so f7 B e a n d2 1 0 p bv a r i e dw i t ht h es e a s o n s ，l o w e ri nw i n t e ra n dh i g h e ri no t h e rs e a s o n s ．T h e r ea r eg o o d p o s i t i v ec o r r e l a t i o n sb e t w e e nt h ed e p o s i t i o nf l u x e so f7 B e ．2 1 0 p ba n d2 1 0 P o ． T h er e s i d e n c et i m eo fa e r o s o l so fX i a m e ne v a l u a t e db y2 1 0 p o ／2 1 0 p bf l u x e sr a t i ov a r i e d b e t w e e n6 ．0t o5 4 ．2 dw i t ham e a no f2 7 ．1 da n di tv a r i e db e t w e e n8 ．3t o2 5 8 ．5 dw i 血am e a no f 5 2 ．8 di nQ i n g d a o ． T h ed e p o s i t i o nf l u xo f2 1 0 P bi nQ i n g d a ob e t w e e nM a y2 0 0 4a n d A p r i l2 0 0 5i s5 1 ％o f t h e 3 A b 毗r a c t t o t a ld e p o s i t i o nf l u xo f2 ”P bi ns e d i m e n to fJ i a o z h o uB a y ．t h i sc o n c l u d e st h a tt h es a m p l i n g s t a t i o ni sas i n ko f2 ”P b ．a n dt h e r ei so t h e rs o u r c e so f2 1 0 p b ．T h es e d i m e n t a r yr a t ei ns t a t i o n C 2 3i s1 ．6 7c m a - 1 ，h i g h e rt h a no t h e rs t a t i o n si nJ i a o z h o uB a y ，w ec o n c l u d et h a tC 2 3 s t a t i o ni s as i n ko fs e d i m e n t ． K e y w o r d J i a o z h o uB a y ；S e d i m e n t ；G e o c h e m i s t r y 4 第章胶州湾的海洋学研究现状与奉研究方菜 第一章胶州湾的海洋化学研究现状与本研究方案 胶州湾如图1 - l 所示，位于黄海之滨、【l I 东j | ，岛南部，是一个受人类活动影响较大 的半封闭型海湾，其东部为港口区，西部为养殖区。海湾呈扇形，东西宽2 7 ．8k m ，南北 长3 3 ．3k m ，海岸线共k 1 6 3 k m 。湾口开向东南，口门最窄处为3 ．1k m 。水域总面积约3 9 7 k i n 2 1 9 8 5 年海图 ，潮间带滩涂面积约1 2 5k m 2 ，平均水深7 m 。湾口北部的团岛刚近水 深最深可达7 0 m ，但深水区范围狭小⋯。湾[ J 外沿岸海域略浅，约2 0 3 0 m 深，自然形成 了一道海槛。黄岛与团岛连线以北称为“内湾”，以南为“外湾”。有数条河流流入内湾， 主要有海泊河、李村河、墨水河、大沽河、洋河、曹汶河、洪江河、白沙河和湾头河等。 大部分河道已经断流，径流量有限，青岛市区的河流已经成为工业污水的排放沟Ⅲ。河 流输出物质t 要堆积在河u 附近， 叫、j f I f 分随潮流向湾外扩散。近年来由于河流淡水的 输入减少，污染物和营养物质的排放量增大，在适宜的温度和光照条件下很容易诱发赤 潮旺．- - 4 1 。 蕾1 ．1 鬻竟蕊值1 0 耘鬻■啦，挑●1 鞴7 卑海E ；麓洋蟪| ；l 下瓣盘鳢寰幂蔫嘲臻炮弹廑I 饿I 阳礴雄鳢 胶州湾的海洋化学研究现状 胶州湾是我国开展海洋科学研究最早、资料积累最丰富的海湾。调查研究工作始J 第一章胶州湾的海洋学研究现状与奉研究方案 德国人李希霍芬，他在1 8 6 8 ．1 8 7 2 年间多次来华考察。3 0 年代初，张玺等人对胶州湾生 物进行系统的调查研究，先后发表了一系列调查报告和论文。新中国成立以后，许多科 研院所对其气象、水文和地质地貌进行了全面系统的调查研究，主要有 1 5 0 年代末 至6 0 年代初，中国科学院海洋研究所对胶州湾的海流、沉积物、地貌及周边地质进行了 调查； 2 7 0 年代中期，原山东海洋学院对胶州湾开展调查研究，对环流与污染扩散 进行了数值模拟；海洋局北海分局和山东海洋学院海洋化学系也开始对胶州湾污染进行 监测； 3 1 9 8 0 年，国家海洋局第一海洋研究所开始对胶州湾的气象、水文、地质地 貌、沉积物和浅地层等进行了全面系统的调查研究，并获得了大量的实测资料； 4 1 9 9 4 ～1 9 9 5 年，多个海洋研究机构对胶州湾及邻近海岸带进行了功能区划；中国科学院 海洋研究所对胶州湾的生态学开展了比较系统和连续的观测研究，并出版了胶州湾生 态学研究吲；中国海湾志编纂委员会编写了中国海湾志第四分册【6 】，对胶州湾的 研究情况进行了综合。以上研究都包括海湾的地球化学研究内容。 1 ．1 营养盐 顾宏堪等 1 9 7 9 [ 7 1 对胶州湾底质沉积物中氮和磷等生源要素进行了研究，发现胶 州湾底质中溶解有机氮及溶解有机磷的含量非常高，认为海水中具有丰富的有机物产 量沈志良等 1 9 9 7 [ 8 1 对胶州湾水域营养盐的主要来源及其在空间时问上的分布与变 化，及营养盐与其它环境因子的关系进行了研究，他认为胶州湾营养盐浓度和分布自6 0 年代至9 0 年代发生了显著变化，浮游植物生长已经从氮限制转变为磷限制；赵夕旦等 1 9 9 7 ，1 9 9 8 阻”1 研究了胶州湾东部海水中磷和氮的形态、含量和分布以及季节的控 制因素，结果 1 9 9 0 1 9 9 1 与历史资料对比，发现胶州湾东部海水中磷和氮的含量呈 现增长趋势；张均顺等 1 9 9 7 i 1 ”研究发现胶州湾水域的营养盐结构已经发生了明显变 化S i r P t L 显著下降，同时S i ／D I N 比和D I N ／P 比也出现下降趋势。任玲等 1 9 9 9 1 1 2 1 研究 认为胶州湾营养盐的含量表层低于其他层位，湾内明显高于湾外。 1 ．2 放射性核素 胶州湾中放射性核素研究主要是对该海域的水体和表层沉积物中的9 0 S r 、1 3 7 C s 、 4 0 K 、5 5 F e 、6 5 z n 、U 、R a 、T h 和2 ”P b 等核素进行了研究，对沉积物岩心中的放射性核 素研究的较少。 1 9 7 0 年，青岛市卫生防疫站对胶州湾及其附近海域进行了以海水和海洋生物为主要 对象的放射性水平的调查㈣，其调查项目为总B 、9 0 S r 和1 3 7 c s 含量水平；1 9 7 7 - - 1 9 7 9 年和 第一章胶州湾的海洋学研究现状与本研究方案 1 9 8 1 年，国家海洋局第一海洋研究所对胶州湾的沉积物和生物样品中的5 5 F e 、6 5 z n 和”7 C s 进行了调查研究尹毅等 1 9 8 3 [ 1 4 1 对青岛沿海海洋环境的放射性污染状况进行了研究； 李培泉等 1 9 8 6 ㈣对胶州湾表层沉积物中五种放射性核素u 、R a 、T h 、加K 和1 3 7 C s 进 行了测定，并得出胶州湾沉积物主要是由页岩型的陆源物质所组成的结论，另外还发现 u 、R a 和T h 的分布规律基本一致，而”7 c s 因与湾外的海水交换较慢而富集在湾内沉积物 中；贾成霞等 2 0 0 3 【1 吲首次对胶州湾沉积物岩心中放射性核素的垂直分布进行了测定， 发现湾内与湾外核素垂直分布具有明显差异，认为胶州湾内的人为活动造成沉积物混合 作用加剧。 1 ．3 沉积物粒径与矿物地球化学 近些年来，科研工作者对胶州湾沉积物的粒径，还有各种矿物的含量与分布都进行 了研究。二十世纪8 0 年代以来，国家海洋局第一海洋研究所采用传统的筛分法和吸管法 ／沉降法对胶州湾海底沉积物的粒度进行了多次分析研究。研究表明，胶州湾海岸大部 分为基岩海岸，海底沉积 除个别点外 皆为陆源碎屑沉积。湾内的沉积物种类较多， 主要包括砾石、砂砾一砾砂、粗砂、砂、细砂、粘土粉砂质砂、粉砂粘土质砂、砂粘土 质粉砂、粘土质粉砂和粉砂质粘土等n 7 ’1 8 1 。东半部主要为砂一粉砂质粘土，砂含量范围 为2 4 ．7 ～2 5 ．4 ％，粉砂含量为3 2 ．6 ～3 4 ．9 ％，粘土为3 6 ．1 ～4 0 ．5 ％，湾内含粘土较高，湾外 还含少量的砾石。北部主要为粉砂质粘土，分布在大沽河口外侧和沧口水道北端，含粉 砂量较大，在3 6 ．8 ～4 7 ．9 ％之间，另外还含有少量的砂。从统计资料看，沧口水道北端 的粉砂质粘土比大沽河口外稍细，即粘土含量稍多，砂的含量稍少。西北部为粉砂质沉 积，向入海方向逐渐变细为粉砂质粘土，中部为粘土质粉砂。从湾口向湾外、湾内方向， 沉积物均变细，这种现象主要与沉积物的来源和水动力情况有关m ，1 9 1 。胶州湾邻近海区 的沉积物主要是粘土质粉砂和粉砂质粘土【2 0 】，其中颗粒较细的粉砂质粘土面积最大。粗 颗粒物质 如石块、砾石等 主要分布在流速较大 5 0c ms 。 ，水动力较强的地区， 如湾口、沙滩等[ 6 】。 曹钦臣等 1 9 8 5 [ 2 H 研究发现胶州湾表层沉积物的轻矿物组分主要为石英、斜长石 和钾长石，占沉积物总重的6 5 ％～8 5 ％，重矿物主要是危闪石、锆石和重晶石，分布不 均一。大沽河水下三角洲和黄岛一团岛之间海区的重矿物含量较高 3 ％以上 ，但是低 于黄海与苏北浅滩沉积物，组合分区明显受胶州湾地区基岩类型的控制【2 ”。因为半封闭 海湾的湾内水动力较弱，所以重矿物运移和扩散的区域很有限。粘土矿物主要是伊利石， 第一章胶州湾的海洋学研究现状与本研究方案 占粘土矿物的6 5 ％以上，其次是高岭石、绿泥石和蒙脱石等。 1 ．4 元素地球化学 胶州湾元素地球化学研究主要集中在对该水域中的水体和表层沉积物中的S r 、B a 、 A g 、C d 、C u 、P b 、Z n 、S n 、A s 、F e 、H g 、M g 和C a 等元素的研究。 曹钦臣 1 9 8 6 [ 2 3 1 研究了胶州湾沉积物中微量元素的分布规律，认为胶州湾沉积物 主要来源于胶莱盆地及邻近地区的母岩风化产物，而s r 、B a 和A g 等有一部分来源于工 业污染；殷效彩等 2 0 0 1 [ 2 4 1 测定了胶州湾近海及滩涂表层沉积物重金属含量，并探 讨了表层沉积物中的重金属来源和分布特征孟可等 1 9 9 6 [ 2 5 岍究了胶州湾东岸各河 口表层沉积物样品中A s 、C d 、C u 、P b 和z n 等重金属的垂向分布与积累情况史致丽 等 1 9 8 2 [ 2 6 1 研究了胶州湾东北部海水中z n 、P b 向沉积物中的转移；赵丽英 1 9 9 0 f 2 7 1 、陆贤昆等 1 9 9 5 [ 2 8 1 研究了胶州湾东部s n 的输入及其地球化学。肖虹滨等 1 9 9 5 ， 1 9 9 6 【2 9 3 0 1 发现1 0 年来湾东部的砷含量变化不大，砷的各种赋存形态分布相似，受陆 源影响明显；李静等 1 9 8 1 [ 3 H 和张洪芹 1 9 8 2 1 3 2 1 对砷的分布也做了研究；张爱滨等 1 9 9 9 1 3 3 1 对胶州湾海水盐度、硼浓度、B ／C I 比值和B ／S 比值进行了研究，认为湾内海 水中的硼为非保守行为元素；张淑美等 1 9 8 7 [ 3 4 1 测定了潮间带海水中的汞含量；吕 小乔等 1 9 9 0 i 3 5 1 通过现场调查发现湾内海水中的汞分布主要受陆地径流影响；柴松芳 1 9 9 8 ㈣研究发现自1 9 8 7 到1 9 9 5 年的时间内胶州湾海水的汞含量增加了近1 倍。此 外，还有工作者对胶州湾海水中的钙【3 7 j 、镁‘3 ”、锌例和铁‘3 9 1 等元素的存在形态及分布 进行了研究。 1 ．5 沉积速率 海洋沉积物的沉积速率测定方法较多，主要有同位素方法 如铀系测年法、1 4 C 测年法、K 时测年法等 、沉积物平衡法和海图对比法等。许多研究者用不同的测年方 法对胶州湾的沉积速率进行了研究，但差异较大。 1 ”O p b 。，方法 王贵等 2 0 0 3 柏1 测定了胶州湾李村河1 3 区的沉积速率。离河1 3 较近的L 1 柱沉积速 率为1 3 ．2 m ／n y r ～，距河口稍远的L 2 柱为1 7 ．4 r a i l l y r - ‘。 2 1 4 c 方法 王文海等 1 9 8 2 u 8 1 测得湾内沉积物的沉积速率为0 ．7 。0 ．9m mv r - 1 ，而黄岛前湾的 沉积速率为O ．2 5 0 ．9m m y r 一1 【4 1 ] 。 第一章胶州湾的海洋学研究现状与本研究方案 3 海图对比法 边淑华 1 9 9 9 [ 4 2 1 对比了1 8 6 3 、1 9 6 6 、1 9 8 5 、1 9 9 2 年的海图地形，认为胶州湾在 1 9 8 5 年前处于淤积状态，淤积速率为l 一2 5m my r - ‘，自1 9 8 5 年后转为侵蚀状态，侵蚀速 率2 0 7 0 m m y r ～。 郑全安等 1 9 9 1 ，1 9 9 2 1 4 3 ，4 4 ] 依据卫星遥感资料研究得出1 9 1 5 。1 9 6 3 年的沉积速率平 均为5 ．2m m y r ‘’，而1 9 6 3 ～1 9 8 8 年胶州湾平均沉积速率为1 4m m y r ．1 ，后者是前者的2 ．7 倍。 4 沉积物平衡法 王文海等 1 9 8 2 ‘1 8 1 认为胶州湾的沉积物来源有河流输沙、海底与海岸侵蚀供沙和 城市垃圾等，并根据河流输沙量蛳1 估算出沉积速率为1 ．4 I T l m y f l 。 汪亚平 2 0 0 0 【删根据沉积物平衡法计算出1 9 4 9 ～1 9 7 9 年的胶州湾沉积速率为 5 ．8 9 ～6 ．0 5m my r ～，沉积通量为7 ．6 6 7 ．8 7Xl f f 3gm m 。2y r l 。国家海洋局第一