廣東大亞灣水產資源省級自然保護區沉積物中重金屬污染及防治初探

鄭淑蘭

(廈門大學城鄉規劃設計研究院有限公司，福建 廈門 361005)

大亞灣是廣東沿岸較大的半封閉性海灣，位于珠江口東側，東接稔平半島，西連大鵬半島，北依大亞灣經濟技術開發區，灣口朝南。大亞灣岸線曲折，島嶼眾多，灣內水產資源種類繁多，是南海的水產種質資源寶庫，也是多種珍稀水生生物的集中分布區和廣東省重要的水產增殖海域[1]。1983年，為加強保護廣東省稀有名貴水產品自然資源，廣東省人民政府批準在大亞灣建立廣東大亞灣水產資源省級自然保護區。

20世紀80年代以前，大亞灣周邊人口不多，以農業為主，基本無工業，海域水質良好、潔凈，營養狀況接近貧營養水平，卻能維持較高的生產力，人與自然能夠協調發展；1984年，廣東省將大亞灣列為重點經濟開發區，從此，大亞灣進入了社會經濟蓬勃發展的時期，大亞灣核電站、嶺澳核電站相繼建成，大亞灣經濟技術開發區石化工業區項目陸續開發建設。目前，大亞灣石化區煉化一體化規模居全國首位，并成功引進埃克森美孚惠州乙烯、惠州石化三期煉化一體化等重大項目，世界級石化產業基地正在加速形成。隨著大亞灣沿岸經濟的不斷發展，人口急劇增長、工業廢水和生活污水大量排入、海上水產養殖業和旅游業快速發展、船舶通航密度不斷增加等造成海水中污染物不斷累積、近年來赤潮頻發[2]、保護區生物多樣性呈現下降趨勢，導致保護區保護生態環境工作難以有效開展。

為了解人類活動對保護區的影響，選擇在沉積物中累積作用較強的重金屬[3]進行評價。近年來，國內也有部分關于大亞灣海域表層沉積物的研究成果，唐得昊等[4]研究了大亞灣海域表層沉積物的污染現狀，并得出重金屬潛在生態風險較低；張海娟等[5]對大亞灣內、外海域的重金屬分布進行對比，結果為Hg的潛在生態風險等級較高；楊文超等[6]統計了近十年大亞灣表層沉積物中重金屬的時空分布變化，評價了沉積物重金屬潛在生態風險為輕微程度。但以上研究結果基本局限在大亞灣局部海域，而對整個保護區海域的研究未曾報道。基于此，本研究采樣站位涵蓋保護區范圍，通過監測各站位表層沉積物重金屬含量，分析其在保護區內的平面分布趨勢，并統計分析近30年保護區內沉積物中重金屬演變趨勢，得出保護區內沉積物污染現狀，同時基于局部污染區域，提出對應的污染防治措施，以期為保護區所在海域重金屬污染防治和生態環境保護提供依據與建議。

1 材料和方法

1.1 樣品采集

2020年9月30日—10月1日在廣東大亞灣保護區及周邊海域設采樣站位42個，采樣站位分布見圖1。利用抓斗式采泥器采集表層沉積物，用牛角勺取表層約5 cm的沉積物于聚丙烯塑料袋中，貼好標簽后當天送回實驗室。樣品采集、貯存、運輸及監測分析方法均嚴格按照GB 17378—2007《海洋監測規范》[7]和GB/T 12763—2007《海洋調查規范》[8]的有關要求進行(表1)。

表1 沉積物中重金屬含量測定方法Tab.1 Statistics of heavy metals’ content in surface sediments of protected areas

1.2 評價方法

海洋沉積物質量采用單因子標準指數法評價，公式如下：

Qij=Cij/Csi

式中：Qij為j站評價因子i的標準指數；Cij為j站評價因子i的實測值；Csi為評價因子i的評價標準值，采用GB 18668—2002《海洋沉積物質量》[9]進行評價。

2 結果與分析

2.1 保護區表層沉積物重金屬的含量

表2列出了保護區內6種重金屬在表層沉積物中含量的統計特征值。從表2可以看出，保護區表層沉積物各重金屬含量最小值與最大值差異較大。以GB 18668—2002《海洋沉積物質量》第一類海洋沉積物為標準，用單因子標準指數評價法對各重金屬含量進行評價，結果表明：保護區內各站位沉積物中Pb、Zn、As及Hg含量均符合第一類海洋沉積物質量標準，但荃灣附近4號站位的Cu含量和石化區附近9號站位的Cr含量超過第一類海洋沉積物質量標準。保護區內海域表層沉積物質量總體良好，局部超標。

表2 保護區表層沉積物中重金屬含量測定結果Tab.2 Statistics of heavy metals’ content in surface sediments of protected areas

2.2 重金屬含量空間分布特征

保護區中表層沉積物各重金屬元素含量分布見圖2。由各重金屬在保護區內的平面分布可知，Cu、Pb、Cr、Hg含量低值區出現在大亞灣南面海域，Zn、As含量低值區出現在大辣甲以東海域，相對于大亞灣北部，大亞灣中部與南部海域受人為活動干擾少，且距離陸地相對較遠，受陸源輸入影響較小；Cu、Pb、Zn、Cr、Hg均在大亞灣經濟技術開發區沿岸海域呈現高值區，體現了陸源輸入影響較大。

3 討論

3.1 重金屬歷史變化分析

唐得昊等[4]通過對比大亞灣與中國其他海灣表層沉積物含量發現，大亞灣表層沉積物中重金屬含量處于中等水平。易華[10]統計了大亞灣海域表層沉積物1987—2010年共計7次的歷史數據，對重金屬含量的歷史變化進行梳理，認為大亞灣海域重金屬含量背景值已較高，可能與廣東省自然土壤中重金屬含量平均值較高有關；另外，1987—2010年大亞灣海域沉積物質量變化比較穩定。張海娟等[5]通過分析大亞灣的灣內和灣外表層沉積重金屬含量分布，灣外的生態風險等級略低于灣內，Hg對綜合潛在生態風險貢獻較大。本文結合已有的研究基礎，對1987—2020年大亞灣海域表層沉積物數據進行統計，結果見表3。由表3可知，近30年，大亞灣表層沉積物中除Cu含量增加較大外，其余重金屬平均含量基本保持穩定，但最大值有增大的趨勢，其中Cu、Zn、Cr增大趨勢較為明顯，說明大亞灣局部海域重金屬累積速度較快。結合圖2可知，Cu、Zn、Cr的最大值均出現在大亞灣經濟技術開發區周邊海域，這與開發區內石油、化工、造紙等行業的快速發展有關。可見，近年來，隨著大亞灣石化產業的大力發展，石化區周邊海域表層沉積物已出現重金屬加速積累現象，應引起關注。

表3 1987—2020年保護區表層沉積物中重金屬含量Tab.3 Statistics of heavy metals’ content in surface sediments of protected areas from 1987 to 2020

續表3

3.2 重金屬來源分析

3.2.1 經濟發展帶來的污染

改革開放以來，深惠兩市充分發揮沿海優勢，大力發展臨海經濟，取得顯著成就，沿海經濟帶已發展成為最具活力和最具發展潛力的區域之一。大亞灣石化區煉化一體化規模居全國首位，埃克森美孚惠州乙烯項目、惠州中海殼牌石化三期煉化一體化項目、LNG接收站、恒力PTA項目等重大項目紛紛落戶，世界級石化產業基地加速形成。但經濟的發展必然帶來一系列環境問題，如碼頭建設、填海、疏浚、污水排放入海、船舶通航密度增加等均會帶來污染物排放入海，而石化區污水雖經處理后再深海排放，但排污口四周均為保護區，污染物入海仍會對保護區造成不利影響。

3.2.2 社會發展帶來的污染

經濟的發展帶來人口的快速增長，根據《2020年惠州統計年鑒》[17]，近20年來環大亞灣海域近岸常住人口由約30×104增長至150×104，人口大幅增長帶來了大量的生活污水和垃圾，同時農業種植中廣泛使用化肥、農藥，畜牧養殖中使用工業化飼料等均造成重金屬流失[18]。隨著經濟的快速發展，沿岸生活污水排放量從2013年的1 343×104t增加到2019年的2 412×104t，但目前污水處理設施尚不夠完善，仍有大量污染物未經處理達標就直接排入周邊河流。大亞灣共有12條主要入海河流(圖3)，其中位于大亞灣區的淡澳河流量最大，流量(凈下泄量)介于2.62～7.18 m3/s之間[19]，但水質為劣Ⅴ類；巖前河水質與2018年相比有所下降；郭敏等[20]指出大亞灣入海河流有7條水質無法達標，各類污染物最終通過河流進入保護區海域；從圖2也可知陸域污染物是保護區重金屬加速累積的主要來源。

3.2.3 水產養殖業污染

沿海一帶的群眾為了生計，在大亞灣海域內從事池塘、底播、網箱、淺海養殖，特別是范和港海域的養殖活動已侵占了部分紅樹林的生活空間，水產養殖過程使用的餌料、漁藥通常含有重金屬，無序養殖導致養殖密度過高、養殖餌料過度投放、養殖廢水排放等均給保護區水質、沉積物及生態環境帶來不利影響。2021年，大亞灣管委會已啟動對轄區海域內的養殖漁排進行清退，但保護區內的其他海域仍存在不少的養殖活動。

3.3 污染防治對策措施

大亞灣具有良好的水交換條件，大部分海域屬于廣東大亞灣水產資源省級自然保護區，而該保護區屬于“大型”的“海洋和海岸生態系統類型”和“海洋生物物種”自然保護區，主要保護對象包括主要水生生物種群，海龜、珊瑚等珍貴、瀕危重點保護水生野生動物種群，重要水生生物的產卵場、索餌場，紅樹林、海藻場、島礁海洋生態系統以及珊瑚群落，具有重要的保護價值。近年來，大亞灣沿岸經濟迅速發展，超大型的建設項目相繼落戶，大亞灣地區已形成具有相當規模的核電堆群，大型石化項目在大亞灣全面鋪開，且隨著人口不斷增長，排入大亞灣海域的陸源污染物逐漸增多，大亞灣海域生態環境污染問題日趨突出，給保護區管理帶來巨大挑戰，將對保護區管理提出更高的要求。本次研究結果表明，大亞灣局部海域已出現重金屬污染加重趨勢，保護區現狀受到威脅，亟需加強保護。

3.3.1 嚴控工業用海，加強污染物收集處理

為了保護大亞灣海域的水文動力條件，應嚴格控制在大亞灣海域進行圍填海，對確需無法避開的國家或省重點項目，應經充分論證后，提出優化方案，盡量采用透水構筑物方式，并采取嚴格有效的污染防治措施，最大程度地減少對保護區的影響；合理規劃產業布局，充分利用危險品公共碼頭，防止危險化學品碼頭重復建設；航道疏浚應通過精準定位，避開大亞灣保護區內春季魚類產卵高峰期(3—5月)，控制施工強度，合理布設土工布防污簾等措施，減少對核心保護區的影響；排查大亞灣海域各類排污口，制止各類廢水直接排放的行為，加強污水處理設施與污水管網建設的投資力度，最大程度地截污、截流，減少陸源污染物直接排放入海，且污水應處理達標后再深海排放；加強保護區內的船舶監督管理，嚴格執行鉛封管理規定，加強船舶垃圾、廢水的收集處置，并建立有效的溢油或化學品泄漏應急預案；加強沿岸各類垃圾收集處置，防止垃圾入海。

3.3.2 控制養殖規模，倡導生態養殖

建議清退保護區核心區和緩沖區內的水產養殖，在實驗區可適當布局少量生態養殖區，并控制養殖容量，推廣生態健康養殖的理念、養殖方式和生產管理技術，改善養殖結構，提高養殖技術，嚴禁非法使用藥物，定期開展水質監測分析，防止污染水環境。

3.3.3 加強宣傳力度

盡管深惠兩市在大亞灣生態保護科教宣傳方面做了大量的工作，但由于大眾對海洋和環保認識還不夠，遵循相關管理要求的自覺性不足，因此海洋環保公眾參與度還比較低，在保護區沿岸人類活動劇增的情況下，污水無序排放、亂丟垃圾、非法捕撈等行為多有發生，對大亞灣保護區的水質、沉積物和生態環境造成一定程度的影響。

應加強保護區周邊社區群眾、社會公眾及企事業單位對有關自然保護區資源和環境保護的宣傳教育，提高自覺保護生態環境的意識，增強公眾參與意識和遵紀守法的自覺性，促進保護區的健康發展。提高保護區海洋生態文明建設公眾參與度，暢通公眾參與渠道，鼓勵公民、社會團體、企業、非政府組織等對保護區海洋生態文明建設建言獻策。提高公眾監督、環保意識，構建全民參與的社會行動體系，接受社會公眾對保護區海洋資源環境管理的監督，積極回應社會公眾關心的問題。

3.3.4 加大政府投入

雖然大亞灣保護區已設立了專門的管理機構——廣東大亞灣水產資源省級自然保護區管理處，并組建了一支專業化的管護隊伍，深惠兩市也開展了紅樹林恢復種植和保護[21]、岸線修復、人工魚礁[22]、珊瑚移植[23]等生態修復工程，并取得一定的成效，但隨著大亞灣保護區沿岸社會經濟的高速發展，環境脅迫因素不斷增多，政府對保護區管護基礎設施、生態修復的投入仍需進一步加大，以確保保護區工作取得良好成效，促進保護與開發協調、高質量發展。

4 結語

1)保護區內各站位沉積物中重金屬含量最小值與最大值差異較大；Pb、Zn、As及Hg含量均符合第一類海洋沉積物質量標準，但局部海域Cu和Cr超標。

2)保護區內表層沉積物重金屬低值區出現在受人類活動影響較小的大亞灣南面和大辣甲以東海域，高值區出現在大亞灣北部。

3)近30年，保護區表層沉積物中除Cu含量增加較大外，其余重金屬平均含量基本保持穩定，但Cu、Zn、Cr最大值有增大的趨勢，石化區周邊海域表層沉積物已出現重金屬加速累積現象。

4)針對保護區保護現狀，提出嚴控圍填海、加強污染物收集處理、控制養殖規模、倡導生態養殖、加強宣傳力度、加大政府投入等污染防治建議。