包敏 寧梓亨

摘要：為了解黃河三角洲北部海域沉積物中重金屬的污染狀況和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)2015年采集的34個(gè)站位表層沉積物中重金屬進(jìn)行檢測(cè)和分析。結(jié)果顯示：僅1個(gè)站位Cr超標(biāo)，其余站位的重金屬含量均符合一類標(biāo)準(zhǔn)要求;調(diào)查海域沉積物中重金屬綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)為低風(fēng)險(xiǎn);沉積物中重金屬含量因時(shí)間、空間不同而不同，本海域重金屬污染與黃河沿岸以及河口石油開采、工農(nóng)業(yè)活動(dòng)排放污染物有關(guān)，與沿海經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著必然的聯(lián)系。

關(guān)鍵詞：黃河三角洲北部海域;重金屬;生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)

中圖分類號(hào)：X820.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2020）11-000-03

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.11.001

Heavy metals pollution and ecological risk assessment in the sediments in the northern offshore area of the Yellow River Delta

Bao Min，Ning Ziheng

（Ocean University of China Qingdao Marine Energy Engineering Technology Co.，Ltd.，Qingdao Shandong 266100，China ）

Abstract：34 stations were surveyed and analyzed to analysis the pollution and ecological risks of heavy metals in the surface sediments in the northern offshore area of the Yellow River delta in 2015. The results showed that only one station exceeded the standard of Cr， and the others met the first level of the sea sediment quality specification standards. The comprehensive potential ecological risk of heavy metals in sediments met low levels. Heavy metal content varied with time and space. And heavy metal pollution in this area was closely related to oil exploitation along the Yellow River and estuaries as well as pollutant discharged from industrial and agricultural activities， and was inevitably related to the development of coastal economy.

Key words：The northern offshore area of the Yellow River Delta;Heavy metals;Ecological risk

眾所周知，重金屬污染物具有來源廣、殘毒時(shí)間長(zhǎng)、難降解、易富集、易二次污染、可沿食物鏈轉(zhuǎn)移等特性，河口和近海是其主要的最終宿地[1]。當(dāng)其最終進(jìn)入海洋后一部分溶解于水體中，大部分沉淀在海底沉積物中，會(huì)對(duì)水生生物、生態(tài)環(huán)境、人群健康造成重大危害，如海洋生物中毒、水俁病、骨痛病等。因此，研究某一海域的重金屬含量、分布和污染程度對(duì)了解該海域的沉積物環(huán)境質(zhì)量和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)具有重要意義。

1 海域概況

調(diào)查海域位于渤海灣東南部，黃河三角洲北部，萊州灣西北部，也是勝利油田勘探開發(fā)的主要區(qū)域。主要為埕島油田，發(fā)現(xiàn)于1988年，1993年投入開發(fā)，是我國(guó)建成的第一座200萬t級(jí)淺海大型油田。經(jīng)過多年的海上油田勘探、開發(fā)和生產(chǎn)，該海域海洋生態(tài)環(huán)境明顯受到了人類活動(dòng)的影響，其中，重金屬污染是該海域生態(tài)系統(tǒng)退化的一個(gè)重要驅(qū)動(dòng)因素[2，3]。

2 沉積物調(diào)查及評(píng)價(jià)

2.1 調(diào)查和評(píng)價(jià)因子

根據(jù)2015年6月（34個(gè)站位）的沉積物現(xiàn)狀調(diào)查（見圖1），調(diào)查因子包括有機(jī)碳、硫化物、石油類、Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、Cr、As、粒度。選取有機(jī)碳、硫化物、石油類、Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、Cr、As10項(xiàng)作為評(píng)價(jià)因子。

2.2 評(píng)價(jià)方法與標(biāo)準(zhǔn)

目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于沉積物重金屬評(píng)價(jià)方法主要有單因子標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)法、綜合指數(shù)法、修正綜合指數(shù)法、地累積指數(shù)法、污染負(fù)荷指數(shù)法、回歸過量分析法、潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法和底棲生物評(píng)價(jià)方法等[4]。本文采用單因子標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)法進(jìn)行重金屬污染程度進(jìn)行分析，然后采用國(guó)內(nèi)外采用最為廣泛的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法對(duì)重金屬潛在污染狀況進(jìn)行分析。

2.2.1 單因子污染標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)法

當(dāng)Ii>1時(shí)，含量超標(biāo)。

Ii=Ci/Si

式中：Ii——i項(xiàng)污染物的質(zhì)量指數(shù);

Ci——i項(xiàng)污染物的實(shí)測(cè)濃度;

Si——i項(xiàng)污染物評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)《海洋沉積物質(zhì)量》（GBl8668-2002），對(duì)照《山東省渤海海洋生態(tài)紅線區(qū)劃定方案》和《山東省海洋功能區(qū)劃（2011-2020）》《東營(yíng)市海洋功能區(qū)劃（2013-2020年）》中對(duì)海域功能區(qū)沉積物質(zhì)量保護(hù)目標(biāo)要求，確定各調(diào)查站位評(píng)價(jià)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)（見表1）。

2.2.2 單因子潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)和綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)

其中，Tri——重金屬i毒性響應(yīng)系數(shù)，用于反應(yīng)重金屬i的毒性水平和生物對(duì)污染物的敏感程度;

Cfi——重金屬i污染系數(shù);

Ci——重金屬i實(shí)測(cè)濃度;

Cni——重金屬i背景參考值（見表2），一般具有較強(qiáng)的區(qū)域性，本研究中采用《中國(guó)海岸帶和海涂資源綜合調(diào)查專業(yè)報(bào)告集》[5]和《山東省海岸帶和海涂資源綜合調(diào)查報(bào)告》[6]的背景值;

Eri——單因子潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù);

ERI——綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)（見表3）[7]。

2.3 評(píng)價(jià)結(jié)果

除D26站位Cr超標(biāo)（三類標(biāo)準(zhǔn)要求）（見圖2），其余站位均符合相對(duì)應(yīng)的環(huán)境質(zhì)量保護(hù)目標(biāo)要求，各重金屬的平均單因子標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)排序?yàn)镠g>Cu>Zn=Cr>Cd>As>Pb。

單因子潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)均<40，低風(fēng)險(xiǎn)，綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)均<130，低風(fēng)險(xiǎn)，各金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)依次為Hg>Cd>As>Cu>Pb>Cr>Zn（見圖3）。對(duì)比不同學(xué)者在渤海海域沉積物重金屬和生態(tài)影響研究結(jié)果[1，8]，各重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)在時(shí)間和空間上，排序存在差異性。

3 重金屬含量相關(guān)性和來源分析

3.1 重金屬含量相關(guān)性分析

根據(jù)相關(guān)性分析結(jié)果，重金屬含量之間以及與沉積物組分、有機(jī)碳含量、硫化物等的相關(guān)性各不相同（見表4），結(jié)果顯示：Cu與Cd、Zn含量呈中度正相關(guān)，與Pb、Cr含量呈低度正相關(guān);Pb與Cu、Cd、Zn、Cr含量呈低度正相關(guān);Cd與Cr含量呈中度正相關(guān);Hg與其他重金屬含量呈低度負(fù)相關(guān)或相關(guān)性不明顯;硫化物與重金屬含量的相關(guān)性不明顯。沉積物中有機(jī)碳含量與Pb、Zn含量呈低度正相關(guān)，其他相關(guān)性不明顯。沉積物組分中砂（>0.063mm）含量除與Hg含量呈低度正相關(guān)，與其他重金屬呈負(fù)相關(guān)，其中與Cu、Cd、Zn呈中度負(fù)相關(guān);粉砂（0.004～0.063mm）除與Hg含量呈低度負(fù)相關(guān)，與其他重金屬呈正相關(guān);黏土（<0.004mm）除與Hg含量呈中度負(fù)相關(guān)，與其他重金屬均呈正相關(guān)。

3.2 重金屬含量影響因素分析

沉積物中重金屬的含量受來源、沉積物組分、河流重金屬排放以及環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)等因素的影響，是自然因素和人為因素共同作用的結(jié)果[8，9-11]。

3.2.1 與來源影響因素分析

根據(jù)相關(guān)性顯著的重金屬具有相同來源的原則來判斷[12，13]，本次調(diào)查海域Cu、Cd、Cr、Zn來源相同或相近;As與其他重金屬的相關(guān)性都不明顯，說明As與其他重金屬的來源可能不同。根據(jù)田莉萍研究認(rèn)為黃河口及近岸海域沉積物中Cr、Cu、As、Pb來源一致或相近，主要為黃河沿岸以及河口三角洲石油開采、化石燃料燃燒、礦石開采和自然來源的復(fù)合污染源;Cd與其他重金屬的來源不同，主要為生活污水、農(nóng)業(yè)活動(dòng)、電鍍工業(yè)、船舶航行、大氣沉降和溢油事故的復(fù)合污染;Zn主要來源于生活污水的排放[11]。黎靜等認(rèn)為河口區(qū)表層沉積物中重金屬主要來源于石油開采、船舶航運(yùn)和硫化物[14]。周軍等認(rèn)為多數(shù)工業(yè)活動(dòng)會(huì)同時(shí)引起Cd、Cr污染[15]。傅曉文研究認(rèn)為東營(yíng)市石油資源豐富地區(qū)，沉積物中Cu含量與油井密度有關(guān)[16]。張俊等認(rèn)為河口區(qū)的Pb主要來源于石油工業(yè)、上游的工業(yè)排放、船舶運(yùn)輸和機(jī)動(dòng)車輛大量使用等排放的污染物，最終匯入海洋或直接排進(jìn)河口區(qū)[17]。

3.2.2 與沉積物組分影響因素分析

沉積物組分對(duì)重金屬含量具有明顯的影響，粒徑小的沉積物具有更大的比表面積利于吸附，隨著黏土含量的增加，而Hg相對(duì)其他重金屬在該海域表現(xiàn)出相反特性。根據(jù)高亞青等的研究成果，近岸河口海域是咸水與淡水交匯混合的區(qū)域，吸附了Hg的泥沙容易在河口處凝聚和沉降，高值區(qū)集中在黃河口區(qū)域，由河口向外逐漸降低，而渤海中部泥質(zhì)區(qū)Hg含量也出現(xiàn)相對(duì)高值區(qū)[18-20]。可見沉積物組分、河流輸入等因素為影響Hg含量的重要因素，其他重金屬含量與沉積物粒徑主要呈負(fù)相關(guān)性，主要受表層沉積物組分的影響。

3.2.3 與經(jīng)濟(jì)發(fā)展影響因素分析

據(jù)調(diào)查，埕島油田海域沿岸分布著石油開采、石油化工、機(jī)械制造、金屬加工、塑料加工、電鍍、制革、制藥等眾多工業(yè)企業(yè)以及多家大型畜禽養(yǎng)殖業(yè)，所排廢水經(jīng)沿岸河流輸送入海[21]。霍素霞等認(rèn)為經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)并不直接通過影響重金屬的河流排放量來影響重金屬在沉積物中的含量，但Hg、Cd在沉積物中的含量可能是由經(jīng)濟(jì)發(fā)展所產(chǎn)生的河流排污造成的[11，12]。田莉萍也認(rèn)為隨著時(shí)間的變化重金屬含量與沿岸河流的重金屬排放狀況和環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)（GDP）緊密關(guān)聯(lián)[11]。

綜上，筆者認(rèn)為不同學(xué)者對(duì)于沉積物中重金屬含量的調(diào)查和分析結(jié)果存在差異性，說明調(diào)查結(jié)果因時(shí)間、空間不同而不同，本海域的重金屬污染與黃河沿岸以及河口石油開采、工農(nóng)業(yè)活動(dòng)排放污染物有關(guān)，與沿海經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著必然的聯(lián)系。

4 結(jié)論

（1）除D26站位Cr超標(biāo)（三類標(biāo)準(zhǔn)），其余站位的重金屬含量和評(píng)價(jià)指標(biāo)均符合一類沉積物標(biāo)準(zhǔn)要求。（2）調(diào)查海域沉積物中重金屬單因子潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)和綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)均為低風(fēng)險(xiǎn)。（3）沉積物中重金屬含量體現(xiàn)了時(shí)空差異性，受沉積物組分、黃河沿岸以及河口石油開采、工農(nóng)業(yè)活動(dòng)排放污染物等的影響，與沿海經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著必然的聯(lián)系。

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收稿日期：2020-09-27

作者簡(jiǎn)介：包敏（1985-），女，碩士，工程師，研究方向?yàn)楹Ｑ蟮刭|(zhì)、海域使用論證、海洋環(huán)境影響評(píng)價(jià)。