重金屬污染 海洋不能承受之重

譚知還

我國是一個海洋大國，海岸線長達 1.84萬千米，資源豐富。近年來，伴隨經濟的迅猛發展，出現了近海污染等一系列嚴重的海洋環境問題。自20世紀 80年代開始，我國海洋污染問題日益嚴重，至20世紀90年代，我國近海污染已相當嚴重，近海水質劣于一類海水水質標準的面積從1992年的10萬平方千米上升到1999年的20.2萬平方千米。到了2012年，部分近岸海域污染依然嚴重，未達到一類海水水質標準的海域面積為17萬平方千米，高于2007～2011年15萬平方千米的平均水平。海水水質為劣四類的近岸海域面積約為6.8萬平方千米，較上年增加了2.4萬平方千米。近岸約1.9萬平方千米的海域呈重度富營養化狀態。

另據《2012年中國海洋環境質量公報》，2011年，由長江、珠江、黃河和閩江等入海河流排海的重金屬總量大約為4.43萬噸，砷總量為3500噸。其中，長江和珠江這兩個入海口2012年排放入海的重金屬總量近4萬噸，砷為3241噸，分別占全國入海口排放總量的90%和92.6%。長江和珠江入海口排放量高，一方面是因為這兩個入海口本身徑流量較大；另一方面，則是因為長江三角洲和珠江三角洲是我國沿海最具活力的兩大經濟區，遍布在這兩個區域的現代化工業企業排放了大量工業廢水和城市污水。

盡管有關部門也加強了保護工作；但是，我國近岸海域污染總體形勢仍然嚴峻。污染海域相對集中在經濟發展較快、人口密度較大的海灣沿岸和主要河流的入海口附近，如遼東灣、渤海灣、萊州灣、長江口、杭州灣、珠江口和部分大中城市近岸局部水域。海水中的主要污染物是無機氮、活性磷酸鹽、石油類和重金屬。

不單我國如是，近年來，越來越多的污染物如營養鹽、重金屬、油類和持久性有機污染物流入世界各沿海國的近海海域，全球海洋污染日益加劇。面對如此大的環境壓力，世界各國均針對海洋環境污染問題進行了大量的科學研究并采取了應對措施。我們這篇文章重點談的就是海洋重金屬問題。

海洋重金屬污染從何而來

不管你喜歡與否，重金屬元素無處不在。重金屬是地球的自然組成部分，對于生命，它們有的不可或缺，有的則全無用處。在工業生產中，幾乎所有的重金屬都大有用處，這正是環境中重金屬污染的主要根源。

與可降解的有機污染物不同，重金屬在大自然中循環不滅。巖石風化、塵土飛揚、火山噴發、百川到海——重金屬借由著這些過程從陸地進入海洋。重金屬不會在表層海水中久留，它們吸附在顆粒物上，隨之沉入底泥。底泥層層覆蓋，經過漫長的歲月，最終又變成巖石，將重金屬再次禁錮其中。然而，人類的活動攪亂了大自然慢條斯理的不息循環。

礦石開采，金屬冶煉，金屬產品的生產、使用及廢棄，人類的這些活動都在向環境中釋放重金屬。這大大提高了重金屬在環境中的流通量，及其在水體、土壤、空氣等各介質中的濃度。雖然在海嘯、地震、臺風之類的自然力量面前，人類顯得極為渺小；但是人類排放重金屬的能力，已經可以和大自然比肩，甚至遠遠超過大自然。更糟糕的是，重金屬污染物并不是均勻地分散在海洋里，而是集中在近岸海域——這正是人類聚居、進行漁業生產的地方。工業革命之后，海洋生態系統感受到了人類污染所造成的巨大壓力。

人類排放的重金屬，有的經由大氣輸送進入海洋。例如，煤燃燒產生細小的顆粒漂浮在空氣中，它們可以攜帶著重金屬長途跋涉，最終沉降入近海甚至是遠洋。然而，近海的重金屬主要還是來自河流的輸送以及生活污水、工業廢水的直接排放入海。對于某一片具體海域而言，一個工廠，一個排污口，都有可能是重金屬的主要來源。發生于20世紀50年代的水俁灣汞污染事件就是這樣一個典型事例。

日本水俁市一家叫“窒素”的塑料工廠用汞作為催化劑生產乙醛，反應中生成副產物甲基汞。甲基汞隨廢水被排入水俁灣，然后被魚蝦、貝類吸收富集。這些被污染的海鮮上了渾不知情的當地人的餐桌，結果導致至少2265人中毒，其中1784人喪生。這起震驚世界的生態災難讓人們意識到，傾倒入海的重金屬不僅會破壞生態系統，還會經由食物鏈危害到人類自身。

海洋重金屬污染不可忽視

重金屬污染與其他有機化合物的污染不同。不少有機化合物可以通過自然界本身的物理、化學或生物凈化，使有害性降低或解除。重金屬則具有富集性，很難在環境中降解。隨廢水排出的重金屬，即使濃度非常小，也可以在藻類和底泥中積累，被魚和貝類體表吸附，并通過食物鏈在生物體內聚集，引起海洋生物的遺傳物質發生突變，導致生物生長緩慢，發展異常，降低胚胎、幼體及成體的存活率，甚至引發敏感物種的滅絕，進而導致生態退化。

重金屬污染問題是對生態系統具有直接和間接的威脅公害。重金屬通過食物鏈的富集和放大作用，最終會在人體內大量蓄積，破壞人體正常的生理代謝活動，損害人體健康。

汞被水生生物食用后在體內轉化成甲基汞，這種物質通過魚蝦進入人體和動物體內后，會破壞腦組織血管，引起一系列中樞神經中毒癥狀，如手、足、唇麻木和赤痛、語言失常、聽覺失靈等腦動脈硬化癥患者的典型癥狀；甲基汞還可導致流產、畸形胎和先天性癡呆兒等，毒性極大。

生物體攝入的鉛會與多種酶結合，從而干擾有機體多方面的生理活動，并對全身臟器產生危害。最主要是對神經系統、腎臟、造血系統和血管等的影響。鉛中毒表現為貧血、腹痛、高血壓等。低劑量的鉛接觸可以對人體的紅細胞、腎臟、免疫系統、骨髓和中樞神經的功能產生不良影響，而所有這些影響發生前都可能沒有明顯的臨床癥狀。鉛中毒會影響嬰幼兒最初站立、行走和說話的年齡，也可能引起孩子注意力渙散、記憶力減退、理解力降低及學習困難等。孕婦在懷孕期間不慎鉛中毒，會造成流產、死胎或出生的嬰兒畸形。鉛穿透至腦，可直接抑制生長激素分泌，引起孩子身材矮小、性早熟、肥胖等。

鎘在自然界分布廣泛，其對人體健康的危害主要是由于工農業生產所造成的環境污染。鎘被人體吸收后，在體內會選擇性地蓄積在肝、腎之中引起病變，造成貧血和新陳代謝不良。環境中的鎘不能生物降解，而其在人體內的生物半衰期長達10～30年，為已知的最易在人體內蓄積的有毒物質。其中毒癥狀主要表現為動脈硬化、腎萎縮或慢性球體腎炎等。此外，攝入過多的鎘，可使鎘進入骨質取代部分鈣，引起骨骼軟化和變形，嚴重者引起自然骨折而死亡。日本曾對一位“骨痛病”死者進行解剖，發現其全身竟有122處骨折。身長縮短30厘米，骨灰中鎘含量比對照者高出150多倍。此外，鎘還有致突變、致癌和致畸作用以及引起高血壓、肺氣腫等。

鉻是一種危險的致癌、致畸、致突變“三致”重金屬物質；由于它的強氧化性，對皮膚、黏膜都有劇烈的腐蝕性。此外，進入動物體內的鉻會將正鐵血紅蛋白氧化成為高鐵血紅蛋白，導致其無法正常地攜帶氧；過量的鉻還會使核酸和核蛋白等沉淀變性，喪失活性。

砷元素及其化合物廣泛存在于環境中。有毒性的主要是砷的化合物，其中三氧化二砷即砒霜是劇毒物。砷在人體內的毒性作用主要是與細胞中的酶結合，使許多酶失活，造成代謝障礙。皮膚色素高度沉著和皮膚高度角化，發生龜裂性潰瘍是砷中毒的另外一個特點。急性砷中毒若搶救不及時即造成死亡。

銅是生物體必需的微量元素，在人體內的含量僅次于鐵和鋅。過量的銅對生物體有明顯的毒害作用，可導致銅中毒。最近的研究認為，肝癌的死亡率與環境中的銅含量呈正相關。另外，銅代謝的紊亂可產生大腦和腦干部位的病變。

此外，水體重金屬有利或有害不僅取決于該金屬的種類、理化性質，還取決于金屬的濃度及其存在的價態和形態。即使有益的重金屬元素濃度超過某一數值，也會有劇烈的毒性，使動植物中毒甚至死亡。金屬的有機化合物（如有機汞、有機鉛、有機砷、有機錫等）比相應的金屬無機化合物毒性要強得多，可溶態的金屬又比顆粒態金屬的毒性要大。

海洋重金屬污染是否越來越嚴重了

現今，海鮮重金屬超標的新聞經常見諸報端，讓人感覺海洋重金屬污染似乎正在變得日益嚴重。與三四十年前相比，現在的重金屬污染無疑嚴重了；然而，最近幾年污染是否仍在加劇，根據公開的監測數據，我們難以得出一個明確的答案。

一個看似合理的推理是，我國的經濟總量在穩步增加，重金屬的使用量和排放量相應增加，重金屬污染當然會越來越嚴重。然而，這個推理并不一定成立，污染物的排放并非總是隨經濟增長而增加，技術進步和科學管理可以切斷經濟發展和污染排放之間的紐帶。不久前，美國密歇根大學和我國清華大學等科研機構的學者在《環境科學與技術》雜志發表文章指出，在1992～2007年，中國GDP的單位增長所帶來的水體重金屬排放量逐漸減少。2007～2012年，重金屬的排放量隨著GDP的增長已經不增反降。國家統計局的數據也顯示，2003～2011年，全國排放的工業廢水中鉛、汞、鎘、六價鉻、砷的總量都呈現減少的趨勢。

具體到海洋，情況又如何呢？海洋的重金屬污染有的來自工業廢水、生活污水的直接入海排放，更多的來自河流的間接輸送。近年來，直接排放的重金屬得到了有效控制，排放量呈下降趨勢，而河流輸送的重金屬量仍不見減少。

根據環保部近幾年發布的《中國近岸海域環境質量公報》，隨工業廢水、綜合污水直接排放入海的各種重金屬總體在減少。在2007年之后，汞、六價鉻、鉛、鎘的排放量都維持在1噸左右或更少。除了工業廢水，直接排入海里的生活污水對重金屬污染的貢獻也不容忽視，然而，直到2011年，才有公開的相關監測數據：汞19千克，六價鉻113千克，鉛1276千克，鎘46千克。其中生活污水的鉛排放量最為嚴重，已經與工業廢水和綜合污水之和相當。

相比上述的直接入海排放，間接經由河流進入海洋的重金屬數量要大得多——多出上百倍乃至數千倍（表1）。而且，近幾年監測到的鉛、銅的排放量還有上升的趨勢。

除了分析比較歷年的監測數據，還有一些較為“取巧”的方法來了解海洋重金屬污染的趨勢。前面提到，水中的重金屬會隨顆粒物沉入底泥中。各層底泥就像書頁一樣記錄了水體當時的污染情況。如果鉆取一個泥柱，分析各層的重金屬含量，那就可以清楚地了解重金屬污染的歷史，甚至可以回溯到成百上千年前。有研究者于2000年從珠江口的幾個取樣點采集了柱狀底泥樣品進行分析。結果發現，雖然各個采樣點的具體數據有所差別，但總體趨勢類似：近100年，尤其是最近二三十年，底泥中鉛和鋅的濃度明顯上升；銅和鎳則沒有這種上升趨勢，一直在一個較窄的范圍內波動。

另一種取巧的方法則是利用珊瑚的生長特性：珊瑚蟲分泌的鈣質層層累積形成骨架，就像樹的年輪一樣留下了歲月痕跡。珊瑚骨架中的重金屬含量和骨架形成之時的水體重金屬濃度呈正相關。有研究者分析了廣東大亞灣海域的珊瑚樣品，這些樣品為我們保留了約30年的記錄：珊瑚骨架中鋅的相對濃度穩步上升，在最近10～20年增速加快，濃度上升了3 ～5倍。

污染現狀究竟如何

上述研究辦法只是給了我們一種了解海洋重金屬污染狀況的可能途徑。那么，有沒有針對性更強的研究成果呢？他們的結論又是怎樣的？我們的海洋重金屬污染情況到底是怎樣的？

為對我國的海洋情況有一個綜合全面的評價和認識，21 世紀初，我國開展了又一次規模大、時間長、項目多、內容豐富的近海海洋綜合調查與評價專項工作——“我國近海海洋綜合調查與評價專項”（簡稱“908專項”）。該專項涉及海域范圍面積約占我國海洋總面積的20%。該項目被認為是對我國海洋情況迄今為止最客觀、準確的一次調研，在其后相當長一段時間內都不會再有類似規模和強度的大型海洋環境研究，所以這個項目的數據對了解我國海洋狀況具有重要的價值和意義。在該項目中，有相當多的研究內容是針對我國海洋，特別是近海重金屬狀況的，透過相關研究成果，人們可以對我國海洋重金屬狀況有一個全面而初步的了解。

“908 專項”分別對表層海水水體、生物體和沉積物中銅、鉛、鋅、鎘、鉻、汞、砷這7種重金屬含量污染現狀進行了調查和評價。調查時間為 2006～2007 年春、夏、秋、冬四季，采樣層次為表層水樣、海底沉積物及海洋生物體。

研究結果顯示，我國近海海水重金屬含量表現為：各季7種重金屬元素的平均值都符合一類國家海水水質標準。不過，部分觀測研究站點的銅、鉛、鋅、鉻和汞超出一類國家海水水質標準，但多數符合二類海水水質標準，只有部分觀測研究站點的鉛元素超標，只符合三類國家海水水質標準；而所有調查觀測研究站點的鎘、砷都符合一類國家海水水質標準。

渤海、黃海、東海和南海4個海區相比，銅、鉛含量為渤海最高，南海次之，黃海最小；鋅含量為渤海>南海>黃海>東海；鎘、鉻為渤海>黃海>南海>東海；汞為渤海>東海>黃海>南海；砷為東海>黃海>渤海>南海。

總的來看，渤海海水重金屬含量位居 4個海區之首。

環境中的重金屬狀況反映到近海海洋生物體內，則表現為：除汞超標較嚴重的海區為黃海外，其他幾種要素超標較嚴重的海區依然為渤海。

為什么是渤海

研究發現，我國近海海水中的銅、鉛、鋅、鎘、鉻、汞、砷7 項要素中，除了砷的含量為東海海區最高外，其他重金屬要素均以渤海海區最高。海洋生物質量的 7 項重金屬要素中，除汞外，其他要素超標較嚴重的海區也均為渤海。海洋沉積物中重金屬含量以黃海最高，其次為渤海。這表明，我國近海海洋7 項要素的重金屬污染，以渤海整體最為突出。

分析其原因，渤海雖然占我國4個海區總面積的1.6%，承受污水總量卻占36%，固體污染物占47%。有報道稱，目前我國海洋環境污染物中陸源入海污染物約占90%，其余來自沿海養殖污染、海上石油、天然氣開發以及海上廢物傾倒。

渤海重金屬污染的主要來源為河流徑流輸入和沿岸直接排污口排放重金屬。尤其是前者應該是渤海海區重金屬污染的主要來源。

環渤海地區共有地級城市26座，沿岸有大小港口近百個，黃河、小清河、海河、灤河、遼河等40余條河水流入渤海。各省主要重金屬入海徑流有：遼寧省有雙臺子河和遼河；河北省有灤河、漳衛新河、撫寧人造河；山東省有黃河和小清河；天津市有海河和永定新河。

入海直排口排放污水雖然對整個海域污染的影響不大，但是對于直排口臨近海域的危害相當大。國家海洋局的統計表明，渤海沿海地區排海點源共有259個，年入海污水量占全國排海污水總量的32%，各類污染物占全國入海污染物總量的47.7%。其中，渤海附近的一些重點企業通過直排方式對海域的重金屬污染造成較大的影響。遼寧、天津、河北、山東幾個重金屬污染比較嚴重的排污口在每年國家海洋局監測調查中均存在不同程度的重金屬超標，嚴重的如2003年遼寧省的葫蘆島鋅業股份有限公司排污口臨近海域監測結果表明：海水質量為劣四類，重金屬污染物汞、鎘、鉛、砷、銅、鋅全部超過四類海水水質標準。

此外，渤海是全球11個典型的半封閉海之一，水交換能力差，海水自凈能力有限，更新周期長達15年。而黃海、東海和南海海區相對比較開闊，水交換能力較好。這應該也是造成渤海海區海水重金屬含量居四大海區之首的重要致因。

結語

目前，我國每年入海的重金屬數量仍然不少，海洋重金屬污染形勢依舊嚴峻。如果及時采取科學的管理從源頭減少污染，控制污染的擴散，給海洋生態環境以時間進行自我修復，局面猶可挽回。需要說明的是，我國的海洋重金屬污染情況在空間分布上是極不均勻的，即使是在總體惡化的大背景下，仍有許多海域是清潔的。根據國家統計局的數據，2010年，受不同程度污染的近海海域面積為10.07萬平方千米，其中嚴重污染的占4.78萬平方千米，仍有4.24萬平方千米較清潔的近海海域。

維護海洋環境，我們可以做得更多。