2012年天津大神堂貝類養殖區海水重金屬含量分析

張妍++陳麗梅++劉利華++邢克智++郭永軍++楊全

摘 要：于2012年3月至8月對大神堂貝類養殖區海水中的Cd、Pb、Cu含量進行了分析，結果表明，大神堂貝類養殖區5個站位海水中的Cd含量變化范圍在0.104～1.525 μg/L之間，Pb含量變化范圍在0.120～4905 μg/L之間，Cu含量在0.764～8.429 μg/L之間，3種重金屬含量符合海水Ⅰ類水質和Ⅱ類水質標準。從重金屬污染指數來看，所有調查站位在2012年春季和夏季Pi平均值均小于1，范圍在0.209～0.499之間，夏季比春季稍高，說明大神堂貝類養殖區水質狀況良好，適合養殖底棲貝類。2012年春季重金屬污染指數平均值排序為：Cd>Cu>Pb，夏季為：Cu>Cd>Pb。

關鍵詞：重金屬；大神堂貝類養殖區；水質

渤海灣天津近海漁業水域，主要范圍為北起天津市漢沽，南至天津市大港區，具體位置為東經117°37′-118°21′，北緯38°34′-39°11′之間，海域面積約3 300 km2[1]。渤海地理位置特殊，海水交換能力弱，加之近年來天津城市經濟建設的迅速發展，使天津沿海的生態資源不可避免地受到人類活動的影響。重金屬屬于不可降解污染物，海洋中的重金屬尤其是可溶態重金屬可通過生物富集作用，對海洋中的生物產生致死、致畸等毒害效應，并最終通過食物鏈危害人體健康，一直以來是被重點關注的海洋環境污染物之一[2]。大神堂貝類保護區位于天津市漢沽區大神堂以南海域的大小砂崗及其邊緣海域，面積約35 km2，水深5 m左右，歷史上一直是扇貝、牡蠣等海洋生物的棲息場所，與周邊海域相比具有獨特的生態環境和海洋生物資源[3]。為了恢復天津海洋生物資源，從2011起在大神堂海域開展了大規模的貝類底播增殖，本研究根據貝類不同放苗密度設置了5個站位，于2012年3月份到8月份對大神堂貝類養殖區5個站位海水中的Cu、Cd、Pb含量進行了監測，旨在豐富大神堂貝類養殖區海水重金屬基礎數據，為貝類養殖產業發展提供有力保障。

1 材料與方法

1.1 調查站位設置

于2012年3月份至8月份在天津大神堂貝類養殖區按貝類苗種投放密度進行海水樣品采集，5個站位具體位置見表1。

1.2 儀器與試劑

797VA型多功能伏安極譜儀（瑞士萬通公司），PB-10標準型pH計，海水鹽度計-VSA7，Cu2+、Cd2+、Pb2+、Zn2+標準使用溶液中間液：1.0 mg·L-1、0.5 mg·L-1、1.0 mg·L-1、10.0 mg·L-1；HNO3（優級純）；HCl（優級純）。所用玻璃器皿均用稀HNO3浸泡24h以上后用純水沖洗。

1.3 試驗方法

于2012年3月至8月進行6個航次的調查，在大神堂貝類養殖區設置5個站位，每個站位采集3個平行樣，按海洋監測規范（GB 17378-2007）進行樣品采集，水樣經0.45 μm膜過濾后硝酸酸化固定，裝入聚乙烯瓶帶回實驗室分析。海水重金屬分析參照海洋監測規范（GB 17378-2007）進行，采用陽極溶出伏安法對海水中Cu、Pb和Cd進行測定。

1.4 評價標準

對調查海域的海水質量采用單因子指數法進行評價，其計算公式為：

Pi=Ci/Si

式中，i為污染因子，Ci為污染因子i的實測含量，Si為污染因子i的評價標準值，本研究采用國家海水Ⅱ類水質標準（GB3097-1997）（適合水產養殖）作為標準值。當Pi>1，表明水質已經受到污染，當Pi≤1，表明水質未受到污染，Pi越大表明水體受污染程度越高。

2 結果與分析

2.1 大神堂貝類養殖區海水中Cd的含量變化

圖1 2012年3-8月大神堂貝類養殖區海水中Cd的含量變化

如圖1所示，2012年3-8月各站位海水中Cd的含量變化范圍在0.104～1.525 μg/L之間。3月份在站位5出現整個調查月份最小值，最大值出現在6月份的站位3。4月份各站位平均重金屬含量最低，平均值為0.134 μg/L，在6月份達到相對的頂峰，平均值為0.621 μg/L。總體來看，各站位表現出春季低（平均值0.19 μg/L），夏季高（平均值0.624 μg/L）的現象。各站位間除6月份站位3出現相對較高值外，其余月份各站位間重金屬含量差別不大。

2.2 大神堂貝類養殖區海水中Pb的含量變化

圖2 2012年3-8月大神堂貝類養殖區海水中Pb的含量變化

如圖2所示，2012年3-8月各站位海水中Pb的含量變化范圍在0.120～4.905 μg/L之間，其中3月份在站位4出現整個調查月份的最低值，最高值出現在7月份中的站位5。3月份各站位平均重金屬含量最低，平均值為0.363 μg/L，其中最小值出現在站位4，為0.12 μg/L。在7月份達到相對的頂峰，平均值為3.42 μg/L。總體來看，各站位表現出春季低（平均值0.209 μg/L），夏季高（平均值0.397 μg/L）的現象。

2.3 大神堂貝類養殖區海水中Cu的含量變化

圖3 2012年3-8月大神堂貝類養殖區海水中Cu的含量變化

從圖3可以看出，2012年3-8月各站位海水中Cu含量的變化范圍在0.764～8.429 μg/L之間。其中最小值出現在4月份的站位2，最大值出現在8月份的站位4。4月份各站位平均重金屬含量最低，平均值為1.772 μg/L，在8月份達到相對的頂峰，平均值為6.558 μg/L。總體來看，從3月到8月份，Cu含量呈現逐漸升高的趨勢，各站位表現出春季低（平均值2.473 μg/L），夏季高（平均值5.648 μg/L）的現象。

2.4 水質評價及污染指數

水質評價標準參照《中華人民共和國海水水質標準》（GB3097-1997）。評價結果顯示，大神堂貝類養殖區5個站位海水中的Cd含量除站位3在6月份符合Ⅱ類水質標準外，其余均符合海水Ⅰ類水質標準。海水中的Pb含量在5個站位所有月份的調查中，Ⅰ類海水比例占40%，其中在3月份5個站位全部符合Ⅰ類海水水質標準；其余站位符合Ⅱ類海水水質標準。海水中的Cu含量春季（3-5月）全部符合Ⅰ類海水水質標準，夏季大部分站位符合Ⅰ類水質標準（占63.3%），其余符合Ⅱ類水質標準。從重金屬污染指數分析來看，所有調查站位在2012年春季和夏季Pi平均值均小于1，范圍在0.209～0.499之間，夏季比春季稍高，說明大神堂貝類養殖區水質狀況良好，適合養殖底棲貝類。2012年春季重金屬污染指數平均值排序為：Cd>Cu>Pb，夏季為：Cu>Cd>Pb。

3 討論

3.1 大神堂貝類養殖區海水的Cd含量分析

毛天宇等人[4]在1996-2005年對天津近海22個監測站位的海水Cd含量進行監測，結果表明，雖然Cd含量總體上有逐年增加趨勢，但均未超過國家海水水質Ⅰ類標準，與張效龍等人在2010年的調查[5]結果一致，說明近年來天津海域沒有受到Cd污染的危害，其中漢沽地區海水中Cd含量與大港等地區相比較低[4]。江洪友等[6]2011年對天津近海調查表明，海水中Cd的含量平均值為0.356 μg/L，其中漢沽附近海域Cd 含量也處于較低水平，為0.235 μg/L，Cd最大值分別出現在塘沽和大港附近海域，這與其附近大沽排污河和南港工業區工業活動的陸源排污有一定關系。與以上結果相比，本研究中2012年漢沽大神堂貝類養殖區海水中Cd含量也較低，春季平均值為0.19 μg/L，夏季平均值為0.624 μg。可以看出，大神堂貝類養殖區海水Cd含量總體還處于較低水平，且歷年變化不大，尚未受到人類活動的嚴重影響，能夠滿足貝類養殖對水質的要求。Cd 秋季污染程度比春季略有增加，但總體上不同季節含量差別不大，與近10年對天津海域不同季節海水Cd含量的報道一致[4]。

3.2 大神堂貝類養殖區海水的Pb含量分析

1996-2005年對天津近海Pb含量的監測平均值顯示，Pb含量均超過國家海水Ⅰ類水質標準，2002-2004年連續3年全監測區Pb含量均超過國家海水Ⅱ類水質標準，其含量還呈增加趨勢，其中漢沽區海水中Pb含量與天津其它海域相比處于較低水平[4]。2011年天津近海Pb含量的平均值為3.13 μg/L[6]，符合Ⅱ類水質標準，Pb 含量最大值出現在大港近岸海域，為受陸源排污和圍填海工程影響較大的海域，最小值出現在塘沽附近海域，漢沽海域海水中Pb含量處于兩者之間。Pb是典型的與工業污染有關的元素，因此近岸海域海水的重金屬含量與沿岸污染物排放有密切關系[7]。與以上結果相比，2012年3-8月大神堂貝類養殖區海水中Pb含量大部分符合Ⅱ類水質標準，占5個站位調查總月份的60%。海水中的Pb在秋季污染程度比春季略有增加，但總體上不同季節含量差異不顯著。與本次調查的其他兩種金屬含量相比，大神堂貝類養殖區的Pb 含量處于較高水平，但尚未達到污染程度，處于海水養殖的允許范圍之內。

3.3 大神堂貝類養殖區海水的Cu含量分析

1996-2005年對天津近海的水質監測顯示，除2000年豐水期、2004年豐水期和2005年平水期Cu含量超過國家海水Ⅰ類水質標準外，其余各水期Cu含量都較低，Cu污染只在個別監測時期內含量較高，總體上污染不嚴重[4]。Cu含量在2001-2002年間較此之前及以后有一個明顯的低谷期，可能與我國在2001年啟動了渤海碧海行動計劃有關，其中漢沽海域Cu含量相對天津其它海域稍高。2011年的監測結果表明天津近海Cu含量平均值為3.36 μg/L[6]，未超過Ⅰ類水質標準。本研究中，2012年3-8月大神堂貝類養殖區Cu含量絕大多數符合Ⅰ類水質標準，少數符合Ⅱ類水質標準，總體含量與往年相比雖有所增加，但完全滿足海水養殖的基本要求。與Cd 和Pb一樣，海水中的Cu在夏季污染程度比春季略有增加，但總體上不同季節含量差異不大。

3.4 大神堂貝類養殖區海水中的重金屬來源分析

大神堂貝類養殖區所在的渤海海域是中國唯一的內海，海水自凈能力有限，更新周期長[8]，加之各種人為的影響，重金屬的含量有逐年增高的趨勢。渤海灣地處的京津唐地區造紙、石油化工、制堿工業和現代醫藥等產業發達，工業廢水排放是重金屬的主要來源之一。相關統計表明，2005、2007及2009年，僅大沽河排放進入渤海灣的重金屬每年都超過30 t[9-11]，近年來天津地區加強了對陸源污染物排放的治理，2010年以后，陸源污染物排放量有了大幅度降低，2014年大沽河的重金屬排放量減至0.5 t[12]。除此之外，內源性污染物的增加（如沉積物及懸浮物向海水中釋放重金屬）、大氣沉降、近海養殖業的發展也可能成為導致渤海灣重金屬含量增加的重要因素[13-14]。從本研究的調查結果來看，大神堂貝類養殖區作為天津重要的漁業區域，海水中的Pb和Cu與往年相比略有增加，但總體來看，Cd、Pb和Cu三種重金屬含量均未超標，整體水質良好，今后應進一步加強重金屬污染源的治理，以保證貝類養殖產業的健康、持續發展。

參考文獻：

[1]

葉紅梅，李兆千，易偉，等.渤海灣天津近岸海區重金屬生態評價[J].河北漁業，2011（2）：29-32

[2] Doong R，Lee S，Lee C，et al.Characterization and composition of heavy metals and persistent organic pollutants in water and estuarine sediments from Gao-ping River，Taiwan[J].Marine Pollution Bulletin，2008，57 （6-12）：846-857

[3] 房恩軍，馬維林，劉茂利，等.天津市大神堂貝類保護區貝類資源本底調查報告[J].天津水產，2004（1）：20-24

[4] 毛天宇，戴明新，彭士濤，等.近10年渤海灣重金屬（Cu，Zn，Pb，Cd，Hg）污染時空變化趨勢分析[J].天津大學學報，2009，42（9）：817-825

[5] 張效龍，丁德文，徐家聲，等.渤海西部河口潮間帶區海水及沉積物中重金屬研究.東華理工大學學報（自然科學版），2010，33（3）：276-280

[6] 江洪友，劉洋.天津近岸海水重金屬污染狀況及分布[J].科技資訊，2012（26）：135-137

[7] 周波，溫建平，張巖巖.渤海污染現狀與治理對策研究[J].中國環境管理干部學院學報，2006，16（4）：70-73

[8] 于淑芳，申小冉，呂家瓏.渤海天津近海海域重金屬年際變化分析[J].西北農業學報，2009，18（6）：352-355

[9] 國家海洋局.2005年中國海洋環境質量公報[R].北京，2006

[10] 國家海洋局.2007年中國海洋環境質量公報[R].北京，2008

[11] 國家海洋局.2009年中國海洋環境質量公報[R].北京，2010

[12] 國家海洋局.2014年中國海洋環境質量公報[R].北京，2015

[13] 賀志鵬，宋金明，張乃星，等.南黃海表層海水重金屬的變化特征及影響因素[J].環境科學，2008，29（5）：1153-1162

[14] 李淑文.環渤海污染問題的原因和對策[J].經濟研究導刊，2007（3）：159-161

Analysis on heavy metal contents in Shellfish Culture Area of Dashentang，Tianjin in 2012

ZHANG Yan，CHENG Limei，LIU Li-hua，XING Kezhi，GUO Yongjun，YANG quan

（Tianjin Key Laboratory of Aqua-ecology and Aquaculture，College of Fisheries，Tianjin Agricultural University，Tianjin 300384）

Abstract：From March to August of 2012，Analysis was made to the content of Cd，Pb and Cu of seawater in Dashentang shellfish farming areas.The results showed that in the five sampling sites Cd content were in between 0.104～1.525 μg/L，Pb in between 0.120～4.905 μg/L and Cu in between 0.764～8.429 μg/L.The water quality was conformed to GradeⅠand GradeⅡof the national water quality standard.For the heavy metal pollution index analysis：the average of Pi was less than 1 in both spring and summer in the year 2012 in all the sampling sites，ranging between 0.209 and 0.499. It is slightly higher in summer than in the spring. The water quality of Dashentang shellfish farming area is in good condition，and it is suitable for the cultural of benthic shellfish.The order of average pollution index of heavy metal in 2012 were：spring：Cd>Cu>Pb，summer：Cu>Cd>Pb.

Key words：heavy metal； shellfish culture area of Dashentang； water quality

（收稿日期：2015-11-10）