廣西企沙港沉積物重金屬污染現狀及潛在生態風險評價

陳曉鋒　林立蘇

摘? 要：采集了企沙港海域13個表層沉積物并對其中的Zn、Cu、Pb、Cd、Hg、As重金屬元素進行含量測試。采用單因子污染系數、綜合污染指數對其污染程度進行了評價，并采用Hakanson潛在生態風險系數及其指數法評價了沉積物中重金屬綜合污染效應。結果表明：企沙港海域沉積物中各種重金屬含量均低于國家海洋沉積物質量第一類標準。各種重金屬污染程度從高到低排序：Cu>Pb>Cd>Zn>Hg>As。從綜合污染指數可以看出，企沙港海域各站位綜合污染水平為低到較高污染，各種重金屬綜合污染指數平均值為8.67，屬于中污染。企沙港海域沉積物中的各種重金屬對其海洋生態系統的影響相對較低，各種重金屬的潛在生態風險程度從高到低排序：Cd>Hg>Cu>Pb>As>Zn;整個企沙港海域各種重金屬潛在生態風險指數RI平均值為120.10，由總潛在生態風險指數分級來看，其屬于低潛在生態風險。

關鍵詞：企沙港? 重金屬? 污染指數? 潛在生態風險

中圖分類號：P76 ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2020）04（c）-0044-05

Abstract： The contents of Zn， Cu， Pb， Cd， Hg and As in 13 surface sediments of Qisha Port were measured. The pollution degree was evaluated by single factor pollution coefficient and comprehensive pollution index， and the comprehensive pollution effect of heavy metals in sediment was evaluated by Hakanson potential ecological risk coefficient and its index method. The results show that the contents of heavy metals in the sea sediment of Qisha Port are lower than the first standard of national marine sediment quality. The order of pollution degree of heavy metals from high to low： Cu>Pb>Cd>Zn>Hg>As. It can be seen from the comprehensive pollution index that the comprehensive pollution level of each station in the sea area of Qisha Port is from low to high， and the average value of the comprehensive pollution index of various heavy metals is 8.67， which belongs to medium pollution. The impact of various heavy metals in the sediment of Qisha Port on its marine ecosystem is relatively low，and the order of potential ecological risk degree of various heavy metals is from high to low：Cd>Hg>Cu>Pb>As>Zn;The average value of potential ecological risk index of various heavy metals in the whole sea area of Qisha Port is 120.10， which belongs to low potential ecological risk according to the classification of total potential ecological risk index.

Key Words： Qisha Port; Heavy metals; Pollution index; Potential ecological risk

沿海工業區的迅速興起及發展使大量重金屬污染物排放入江河或入海排污口中，隨后匯入海洋，導致海洋沉積物環境惡化[1]。進入水環境中的重金屬污染物大部分均能迅速地與懸浮物和沉積物結合沉淀下來，因而使沉積物成為重金屬等污染物的主要富集媒介[2]。當水環境受到外界其他因素影響或破壞時會導致化學條件變化[3]，使長期積累的重金屬造成二次污染，可沿食物鏈轉移，對生物和人體危害性大[4]。因此，水體環境中沉積物重金屬潛在生態風險是當前水體環境重金屬研究的熱點問題之一[5]。

很多學者在廣西海域開展了大量對沉積物中重金屬的相關研究工作。雷富等人應用Hakanson潛在生態危害指數法對茅尾海表層沉積物重金屬污染進行了評價[6]。陳旭陽和劉保良采用單因子指數法和潛在生態風險指數法對廣西鐵山港海域沉積物重金屬污染進行了分析評價[7]。劉國強等人對廣西廉州灣沉積物重金屬的含量和分布進行了對比分析，并采用單因子指數法和Hakanson潛在生態危害指數法對其重金屬的污染特征及潛在生態風險性進行了評估[8]。廣西企沙港位于欽州灣西部，是茅尾海進入北部灣的重要水體通道，通過對企沙港海域重金屬沉積物的研究可以了解海域的水體環境，降低企沙港乃至北部灣海域的生態分風險。

該文對廣西企沙港海域沉積物中的Zn、Cu、Pb、Cd、Hg、As重金屬元素含量進行測試及分析，并利用單因子指數法[9]和瑞典科學家Lars Hakanson的潛在生態風險指數法[10]對沉積物中重金屬的生態危害程度進行了評價分析。

1? 材料與方法

1.1 研究海區概況

企沙港位于廣西壯族自治區防城港市東南面24km，東鄰欽州灣，南與北部灣相通，陸域總面積88.7km2，三面環海，年平均氣溫23℃，降雨量約2200mm，海岸線長達51km，漁業資源豐富，是廣西第二大漁港[11]。港區具有航道深，水面寬闊和水陸交通便捷的特點，是建設大型深水碼頭的理想位置。企沙工業區將成為防城港進入沿海開放城市先進行列的助推器[12]。因此，對企沙港海域的水體環境進行監控研究十分必要。

1.2 樣品的采集

該研究于2018年12月在企沙港海域共布設13個沉積物重金屬監測站位（見圖1）。用采泥器采集13個表層（0～20cm）沉積物樣品，裝入現場描述后編號的潔凈聚乙烯袋密封，并在0℃～4℃保存下帶回實驗室。監測中沉積物樣品的采集、保存、運輸等操作按照《海洋監測規范》（GB 17378-2007）[13]進行。

1.3 樣品分析方法

沉積物樣品經烘干、研磨、過篩等前處理后再進行分析，主要分析的重金屬元素有Zn、Cu、Pb、Cd、Hg、As。Cd、Pb測試使用PinAAcle 900T原子吸收分光光度計采用無火焰原子吸收分光光度法分析，Zn、Cu測試使用PinAAcle 900T原子吸收分光光度計采用火焰原子吸收分光光度法分析，Hg、As使用PF72型普析原子熒光光度計采用原子熒光法分析。沉積物樣品的測試分析方法按照《海洋監測規范》（GB 17378-2007）[13]進行。

2? 評價方法

2.1 沉積物重金屬單因子污染系數

采用單因子污染指數[9]定量反映單個重金屬污染因子的富集程度。其公式如下：

式（1）中：Cif為單個重金屬污染系數;Ci為該重金屬含量的實測濃度;Cin為背景參考值[14]。該文引用2012年廣西企沙港沉積物重金屬調查平均值作為背景參考值，具體見表1。

2.2 沉積物重金屬綜合污染程度

式（2）中：Cd為沉積物多種重金屬的綜合污染指數。Cif和Cd的污染程度等級劃分見表2。

2.3 單因子污染物重金屬潛在生態風險系數

采用瑞典地球化學家Hakanson在1980年建立的潛在生態危害指數法[10]對企沙港海域沉積物中Cu、Zn、Pb、Cd、Hg、As進行評價。此類研究方法不但使該海域沉積物中重金屬質量評價具有代表性和可比性[15]，也可以綜合反映重金屬對水體環境的影響潛力[16]。其公式如下：

式（3）中：Eif為重金屬潛在生態風險系數;Tif為沉積物中重金屬單個污染物毒性響應系數，具體見表1。

2.4 沉積物多種重金屬潛在生態風險系數

式（4）中：潛在生態風險指數RI定義為潛在生態風險參數Eif之和[17]，Eif和RI的污染程度等級劃分見表3。

3? 結果與討論

3.1 企沙港沉積物中重金屬的含量情況

從重金屬含量實測值分析得知，重金屬Zn的含量變化范圍：28.5×10-6～78.4×10-6，平均含量：52.5×10-6;Pb的含量變化范圍：7.1×10-6～14.6×10-6，平含量：10.6×10-6;Cu的含量變化范圍：5.0×10-6～18.3×10-6，平均含量：11.6×10-6;Hg的含量變化范圍：0.005×10-6～0.069×10-6，平均含量：0.029×10-6;Cd的含量變化范圍：0.06×10-6～0.15×10-6，平均含量：0.10×10-6;As的含量變化范圍：4.5×10-6～19.8×10-6，平均含量：10.1×10-6。

企沙港海域沉積物中各種重金屬含量均低于國家海洋沉積物質量第一類標準[18]。由上述分析結果表明，企沙港海域沉積物重金屬平均含量從高到低排序：Zn（52.5）>Cu（11.6）>Pb（10.6）>As（10.1）>Cd（0.10）>Hg（0.029）。

3.2 企沙港沉積物重金屬污染程度分析

通過利用單因子污染系數和綜合污染指數對企沙港海域沉積物的重金屬污染進行計算，結果見表4。由表4可以看出，Zn為低污染的站位：Z6、Z7、Z11、Z12，其他站位的Zn為中污染;全部站位的Pb都為中污染;Cu為較高污染的站位：Z1、Z13，其他站位的Cu為中污染;Hg為中污染的站位：Z1、Z2、Z4、Z9、Z10、Z13，其他站位的Hg為低污染;全部站位的Cd都為中污染;As為中污染的站位：Z2、Z5、Z11，其他站位的As為低污染。從沉積物各種重金屬污染物單因子污染指數的平均值來分析，各種重金屬污染程度從高到低排序：Cu（2.11）>Pb（1.90）>Cd（1.64）>Zn（1.15）>Hg（1.03）>As（0.84）。

從表4的綜合污染指數可以看出，企沙港海域各站位綜合污染水平為低到較高污染，Z12站位為低污染，Z1、Z2、Z4、Z13站位為較高污染站，其他站位屬于中污染。各種重金屬綜合污染指數平均值為8.67，屬于中污染。

3.3 企沙港海域重金屬潛在生態風險評價

利用重金屬潛在生態風險系數公式及評價指標分析，得出企沙港海域各種金屬元素潛在生態風險系數及潛在生態風險指數，結果見表5。

由表5可以看出，企沙港海域Zn、Pb、Cu、As各站位的潛在風險系數均小于40，屬于低潛在生態風險。重金屬Hg風險系數最高的站位是Z1，其潛在風險系數值為98.57，屬于較高潛在生態風險，Hg為中潛在生態風險的站位：Z2、Z4、Z9、Z10、Z13，其他站位的Hg為低潛在風險。重金屬Cd為中潛在生態風險的站位：Z3、Z4、Z5、Z6、Z8、Z10、Z13，其他站位的Cd為低潛在風險。企沙港海域沉積物中的各種重金屬對其海洋生態系統的影響相對較低，各種重金屬的潛在生態風險程度從高到低排序：Cd（49.22）>Hg（41.32）>Cu（10.54）>Pb（9.49）>As（8.38）>Zn（1.15）;整個企沙港海域各種重金屬潛在生態風險指數平均值為120.10，由總潛在生態風險指數RI分級來看，其屬于低潛在生態風險。

4? 語論

（1）企沙港海域沉積物中各種重金屬含量均低于國家海洋沉積物質量第一類標準。企沙港海域沉積物重金屬平均含量從高到低排序：Zn（52.5）>Cu（11.6）>Pb（10.6）>As（10.1）>Cd（0.10）>Hg（0.029）。

（2）從沉積物各種重金屬污染物單因子污染指數的平均值來分析，各種重金屬污染程度從高到低排序：Cu（2.11）>Pb（1.90）>Cd（1.64）>Zn（1.15）>Hg（1.03）>As（0.84）。從綜合污染指數可以看出，企沙港海域各站位綜合污染水平為低到較高污染，各種重金屬綜合污染指數平均值為8.67，屬于中污染。

（3）企沙港海域沉積物中的各種重金屬對其海洋生態系統的影響相對較低，各種重金屬的潛在生態風險程度從高到低排序：Cd（49.22）>Hg（41.32）>Cu（10.54）>Pb（9.49）>As（8.38）>Zn（1.15）;整個企沙港海域各種重金屬潛在生態風險指數RI平均值為120.10，由總潛在生態風險指數分級來看，其屬于低潛在生態風險。

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作者簡介：陳曉鋒（1986—），男，漢族，廣東陽江人，本科，助理工程師，主要從事海洋環境監測與質量評價工作。

通訊作者：林立蘇（1973—），男，漢族，廣東陽江人，本科，高級工程師，主要從事海洋環境監測與質量評價工作，E-mail：zpohyz@163.com。