浙江嵊泗貽貝養殖海域環境及貝體重金屬含量分布特征與潛在生態風險分析

柴小平，何松琴，蔡惠文，王文娟，佘運勇

(1.浙江省舟山海洋生態環境監測站，浙江舟山 316021；2.浙江海洋學院海洋科學與技術學院，浙江舟山市 316022)

浙江嵊泗貽貝養殖海域環境及貝體重金屬含量分布特征與潛在生態風險分析

柴小平1，何松琴1，蔡惠文2，王文娟1，佘運勇1

(1.浙江省舟山海洋生態環境監測站，浙江舟山 316021；2.浙江海洋學院海洋科學與技術學院，浙江舟山市 316022)

根據2012和2013年嵊泗枸杞貽貝養殖區的調查資料，著重對水體、沉積物以及養殖貝體內重金屬分布特征和潛在生態風險進行了分析，結果表明：(1)嵊泗枸杞貽貝養殖區海水中的重金屬含量水平總體較低，全部小于第一類《海水水質標準》和《漁業水質標準》限值，水體環境良好，適合貝類養殖。(2)表層沉積物中6種重金屬的綜合潛在生態風險指數＜150，處于輕微污染水平，適合貝類養殖，但Hg潛在生態風險參數局部激增的特點需重點關注。(3)養殖貝類體內重金屬殘留量低于《無公害食品水產品中有毒有害物質限量》，食用安全良好，但Cd含量超過《海洋生物質量》第一類標準限值，值得引起關注。

貽貝養殖海域；重金屬；分布特征；生態風險

Key words:shellfish farming area;heavy metals;distribution pattern;potential ecological risk

近年來，隨著長三角經濟的高速發展，大量的生活污水和工業廢水排放入海，給舟山漁場的生態環境帶來巨大壓力。重金屬及其化合物是蓄積性的有毒物質，易在海洋生物體內累積，特別是雙殼類軟體動物，對重金屬有很高的積累能力[1]。嵊泗縣枸杞島位于舟山群島東北部，長江南支水道入海口附近，是舟山漁場的重要組成部分。貽貝養殖是嵊泗水產養殖的支柱產業。目前，嵊泗貽貝養殖面積已超過2萬畝，產量近8萬噸左右，加工出口量穩定在3 000 t左右，嵊泗轄區的貽貝出口量占了全國總量的一半以上。本文對嵊泗枸杞貽貝養殖區的海水、沉積物和養殖貝類體內的重金屬含量水平及其潛在生態風險進行了分析和評價，為枸杞貽貝養殖區的海洋生態環境保護和管理提供科學依據，同時也為貝類養殖環境評價提供參考。

1 材料與方法

1.1 樣品的采集與分析

調查范圍為枸杞西側海域，該區域養殖面積占整個枸杞鄉貽貝養殖面積的90%以上。鑒于養殖區為開放海區筏式養殖方式，在養殖區周圍海域設G1、G2、G3、G4共四個監測站位，測點布置見圖1。海水重金屬樣品采樣時間為2013年5月29日，表層沉積物中重金屬樣品采樣時間為2012年4月27日至28日，并于2012年9月在養殖區采集貝類生物體樣品。

樣品采集、保存與分析均按《海洋監測規范》(GB17378—2007)和《近岸海域環境監測規范》（HJ442-2008）執行。其中，Cu、Zn采用火焰原子吸收法測定；Pb、Cd采用無火焰原子吸收法測定；Hg、As采用原子熒光法測定。

圖1 枸杞貽貝養殖區監測站位Fig.1 Sampling stations of Gouqi shellfish farming area

1.2 參照標準和評價方法

1.2.1 海水和貝類體內重金屬污染評價

海水重金屬采用《海水水質標準》(GB3097-1997)第一類和《漁業水質標準》（GB11607-89）分別進行評價。貝類體內重金屬殘留量采用《海洋生物質量標準》（GB18421-2001）第一類和《無公害食品水產品中有毒有害物質限量》(NY 5073-2001)標準分別進行評價。

海水和貝類生物體殘留重金屬評價均采用單因子標準指數法，即Pi=Ci/Si。式中，Pi為第i污染因子的質量分指數，Ci為第i污染因子的監測數據，Si為第i污染物的評價標準值。

1.2.2 表層沉積物重金屬污染評價

沉積物評價采用Hankason潛在生態危害指數法。該法不僅考慮重金屬的含量水平，而且結合了重金屬不同的生態效應和生物毒性[2]。根據Hankason指數法，區域內單一重金屬的潛在生態危害系數和多種重金屬的潛在生態危害指數(RI)的計算公式如下[2-3]：

表1 沉積物重金屬的背景參比值(CiR)和毒性系數(Tir)Tab.1 The background value and toxicity coefficient of heavy metals in sediments

表2 沉積物重金屬潛在生態危害程度及分級Tab.2 Levels and grades of potential ecological risk of heavy metals in sediments

2 結果與討論

2.1 海水中重金屬分布及質量評價

枸杞養殖區海水中的重金屬含量水平和分布見表3。可以看出，調查海域海水中的重金屬含量水平總體較低，全部小于《海水水質標準》第一類和《漁業水質標準》限值，海水養殖環境良好。這是因為重金屬進入海域水體后，隨著鹽度的增加而絮凝沉積到海底，使水體中的有害金屬污染得到凈化[8]。

從表、底層比較上看，Hg、Zn含量表、底層差異較小；Cd、As、Cu和Pb四個金屬元素含量表層大于底層，與鹽度趨勢相反，表明徑流輸入對調查海域重金屬有一定的影響。

與其它養殖區比較，本研究區域海水中重金屬含量水平明顯低于江蘇如東貝類養殖區和廈門菲律賓蛤仔養殖區，這在一定程度上表明枸杞養殖區水質環境良好，比較適合貝類養殖。

表3 枸杞養殖區海水重金屬含量及評價標準Tab.3 Contents and standards of heavy metals in Gouqi seawater

2.2 表層沉積物重金屬含量水平及潛在生態危害評價

沉積物中的污染物特別是重金屬有3個主要來源，即工業排污、有機質降解、巖石的自然風化與侵蝕過程[11]，不同的重金屬，因來源不同，其含量水平和分布特征有較大差異。枸杞貽貝養殖區表層沉積物中重金屬含量分析結果見表4，可以看出：(1)Cu、Pb、Zn、Cd分布趨勢相似，各站位間差異不顯著；G4站位Hg含量明顯大于其他三個站位；As含量分布則有G1＞G2＞G4＞G3。(2)表層沉積物中6種重金屬含量均低于《海洋沉積物標準》(GB18668-2002)第一類限值。(3)從富集程度上看，Cd和Pb富集程度較低，四個站位含量均低于浙北海域背景值；Cu和Zn富集程度較高，四個站位含量均略高于背景值；Hg含量G1站位大幅高于背景值，其余低于背景值；As含量G1和G2高于背景值，G3和G4低于背景值。孫毅等研究表明，Cu、Pb、Zn、Cd受陸源徑流影響較大[12]，李玉等研究表明有機質降解對Hg含量有較大貢獻，巖石風化對As含量有較大貢獻[9]，這在一定程度上解釋了本調查區域表層沉積物中重金屬分布特征的形成原因。(4)與其它養殖區比較，Hg和Cd均值含量低于江蘇如東貝類養殖區，As、Cu、Pb、Zn均值含量高于江蘇如東貝類養殖區，Pb、Zn均值含量低于廈門菲律賓蛤仔養殖區。

表4 枸杞養殖區表層沉積物重金屬含量及評價標準Tab.4 Contents and standards of heavy metals in Gouqi surface sediments

表5 表層沉積物單一重金屬的潛在生態危害系數(Eir)和多種重金屬潛在生態危害指數(RI)Tab.5 Potential ecological risk factors and risk indices of heavy metals in surface sediments

根據調查海域沉積物重金屬含量水平，結合表1中不同金屬的區域背景值、毒性系數，計算得到潛在生態危害系數和潛在生態危害程度指數(RI)，結果見表5。依據表2對計算結果進行評價，可以看出，(1) 6種重金屬中，Cd、As、Cu、Pb、Zn的值均小于40，處于輕微生態危害水平。對于Hg元素，G1、G2、G3三個站位值小于40，但G4站位值為92.9，表現為強危害水平。(2)6種重金屬元素對研究區域潛在生態綜合危害的貢獻大小比較，Hg和Cd較大，Cu和Pb次之，Zn最小，而As在各站位間有所波動，在G1和G2站位貢獻率較大，在G3和G4站位貢獻率相對較小。(3)從多種重金屬的綜合潛在生態危害程度角度上看，整個枸杞貽貝養殖區RI值為87.8，低于150，處于輕微危害水平，表明沉積物養殖環境良好，適合貝類養殖。但受Hg的高值的貢獻，G4站位的RI值達到了130，已接近中等危害水平限值，需引起關注。

2.3 養殖貝類重金屬含量及評價

枸杞養殖貝類重金屬含量監測結果如表6所示。參照《海洋生物質量》(GB 18421-2001)第一類標準和《無公害食品水產品中有毒有害物質限量》(NY 5073-2001)標準評價，Hg和Cu含量均遠低于標準限值，As和Zn含量接近但并未超過標準限值。Pb含量則正好達到《海洋生物質量》第一類標準限值，但低于《無公害食品水產品中有毒有害物質限量》標準限值。Cd含量為0.560 mg/kg，超過《海洋生物質量》第一類標準限值的1.8倍，但仍然低于《無公害食品水產品中有毒有害物質限量》標準限值，食用安全良好。但其中元素Cd含量雖低于食用安全標準，卻超過《海洋生物質量》第一類標準限值，且高于廈門養殖區菲律賓蛤仔體內的Cd含量，表明枸杞養殖貝類體內有一定程度的鎘污染，需引起重點關注。

表6 枸杞養殖區貝體重金屬含量及評價標準Tab.6 Contents and standards of heavy metals in Gouqi shellfish

3 結論

通過對嵊泗枸杞貽貝養殖區海水、沉積物以及貽貝體內重金屬的含量分布以及生態風險進行分析可以得出結論如下：

(1)嵊泗枸杞貽貝養殖區海水中的重金屬含量水平總體較低，全部小于《海水水質標準》第一類和《漁業水質標準》限值，水體環境良好，適合貝類養殖。

(2)通過潛在生態風險指數法對表層沉積物污染程度的分析結果表明：枸杞養殖區沉積物環境良好，但沉積物中Hg的潛在生態風險參數局部激增的特點值得重點關注。

(3)嵊泗枸杞養殖區貝類體內重金屬殘留量低于無公害水產品食用標準，食用安全良好。但Cd含量超過《海洋生物質量》第一類標準限值，需適當引起關注。

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The Distribution of Heavy Metals and Potential Ecological Risk Assessment around Shellfish Farming Area of Shengsi,Zhejiang

CHAI Xiao-ping1,He Song-qin1,CAI Hui-wen2,et al
(1.Zhoushan Marine Ecological Environment Monitoring Station,Zhoushan 316021;2.Marine Science and Technology School of Zhejiang Ocean University,Zhoushan 316022,China)

According to the 2012 and 2013 survey data of Gouqi shellfish farming area,the distribution of heavy metals in the seawater and surface sediments were analyzed.Eco-environmental quality and potential ecological risk in the shellfish farming area were also assessed.The results showed that:(1)In seawater,the levels of heavy metals were all less than the first degree of"Sea Water Quality Standard"and"Fishing Water Quality Standard"limit.(2)In surface sediments,the potential ecological risk indices(RI)of 6 kinds of heavy metals was less than 150,in the light pollution levels.But,the potential ecological risk factor of Hg in G4 showed strong hazard level.(3)The contents of heavy metals in shellfish were below the"Free Food Aquatic Hazardous substances",showing good food safety.But,the content of Cd was over the first degree"Marine Biological Quality"standard.

X55

A

1008－830X(2014)04－0337－05

2014-03-20

國家自然基金委青年科學基金項目（41206088）；浙江省自然科學基金委青年科學基金資助（LQ12D06001）；浙江海洋學院青年教師資助項目

柴小平（1982-），女，浙江衢州人，工程師，研究方向：海洋生態.E-mail:46968738@qq.com

蔡惠文.E-mail:caihuiwen1977@hotmail.com