?？跒吵练e物重金屬分布及生態危害研究

張家友　邢增富　任國棟　岑銳　王成

關鍵詞：?？跒?；重金屬；分布特征；污染狀況

中圖分類號：X820 文獻標志碼：B

前言

海灣海底沉積物是人類活動影響海洋環境的重要監測物，具有“源和匯”的雙重屬性，既是污染物的最終去處，也是可能的二次污染源，是海洋環境研究的關注點。?？跒澄挥诤？谑嘘懹虮泵妗傊莺{的南部，東西長14 km，南北寬6 km，面積約42 km²，是海南最重要的海灣之一，環境狀況備受關注，也開展了較多的研究。文章利用網格布點采樣法系統采集的?？跒澈Ｓ蚝５壮练e物為研究對象，測試As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、Hg等8種重金屬，采用地積累指數、生態危害指數等方法評價?？跒车慕】禒顩r，以期為海口灣開發建設提供數據參考。

1材料與方法

1.1樣品采集

研究區位于?？谑斜眰鹊暮？跒澈Ｓ颍凑站W格法布點進行采樣，共布設19個站位，站位水深0.5 m～20 m之間，采樣介質為淺層海底沉積物，使用50型抓斗采樣器均勻采集表層沉積物，采樣深度0 cm～20 cm，樣品采集工作由廣州海洋地質調查局奮斗五號調查船完成。

1.2樣品測試

樣品分析測試工作由武漢綜合巖礦測試中心完成，Cd、Ni、Cu采用等離子體質譜儀ICP-MS測定；Cr、Pb、Zn采用X射線熒光光譜儀（XRF）測定；As、Hg采用原子熒光光譜儀（AFS）測定。

1.3評價方法

采用地質累積指數及潛在生態危害指數的分析方法對土壤中重金屬的含量進行評價。有關評價方法見參考文獻，主要評價參數見表1。

1.4評價標準

海底沉積物質量標準參照《中華人民共和國國家標準國家海洋沉積物（GB 18668-2002）》、《中國淺海沉積物地球化學》中相關背景值以及瓊州海峽深層、淺層沉積物背景值等，見表2。

2結果與討論

2.1海底沉積物重金屬含量

海口灣沉積物重金屬含量整體特征表現為As平均9.37mg/kg，標準差3.68 mg/kg，變異系數39.3%；Cd平均0.09 mg/kg，標準差0.12 mg/kg，變異系數127.8%；Cr平均51. 49 mg/kg，標準差19.10 mg/kg，變異系數37.10%；Cu平均19.12mg/kg，標準差13.55 mg/kg，變異系數70.8%；Ni平均20.65 mg/kg，標準差10.21 mg/kg，變異系數49.4%；Pb平均33.77 mg/kg，標準差17.92 mg/kg，變異系數53.1%；Zn平均70.68 mg/kg，標準差40.83 mg/kg，變異系數57.8%；Hg平均0.038 mg/kg，標準差0.023 mg/kg，變異系數59.4%。

不同站位沉積物重金屬指標含量不同，但總的表現出近岸站位樣品元素含量高，遠岸站位沉積物元素含量較低，說明?？跒吵练e物受人類活動影響較大。自1988年海南建省以來，海南省與大陸聯系日益頻繁，海口城市建設快速擴大，不同時期存在海洋航運、海水養殖、廢水排海以及填海造陸等現象，加之基礎設施建設滯后，存在重開發輕保護，人類向海域排放了一些污染物，造成海域沉積物受到一定的影響。

2.2?？跒吵练e物重金屬污染水平

對比國家海洋沉積物質量標準，海口灣沉積物中As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn屬于一類標準，Hg屬于二類標準；對比中國淺海沉積物背景值，Cr、Ni低于背景值，As、Cd、Cu、Pb、Zn、Hg高于背景值8.7%～68.9%不等；對比瓊州海峽深層沉積物基準值，Ni低于基準值，As、Cd、Cr、Cu、Pb、Zn、Hg高于基準值0.1%～125.0%不等；對比瓊州海峽淺層沉積物基準值，As低于基準值，Ni、Cd、Cr、Cu、Pb、Zn、Hg高于基準值5.1%～80.0%不等；對比海南島表層土壤背景值，沉積物全部高于背景值5.6%～391%不等。

瓊州海峽深層沉積物基準值是根據瓊州海峽4200 km²范圍內采集深層150 cm～200 cm深海底沉積物得出的一個統計數值，可以認為形成于原始狀態下的自然背景值，代表瓊州海峽沉積物的初始狀態。瓊州海峽淺層沉積物背景值是廣泛采集瓊州海峽0cm～20 cm沉積物基礎得出的一個淺表層面的沉積物的背景值，代表其目前受人類活動、自然作用的狀況。海南島表層土壤背景值是采集海南島范圍內0cm～20 cm深度的土壤樣品形成的，代表整個海南島不同地質背景區形成的土壤的背景值。這些數據都是新近采集形成的，可以代表目前的環境狀況。與這些標準相比，?？跒潮M管仍屬于國家一類海底沉積物的標準，還是受到強烈的重金屬污染，應引起人們的重視。

2.3沉積物重金屬地積累指數評價

研究選擇瓊州海峽深層沉積物的基準值作為參比值。海口灣沉積物重金屬的地積累指數及分級如表4所示。為便于研究對比各站位沉積物的重金屬綜合污染程度，在數據處理過程中應用均方根指數進行分析。

從表4可以看出，?？跒?9個站位中的As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、Hg8種重金屬的污染情況，只有12號站位中的Cd的Igeo為3.2、級數為4，污染達到強度級別；其他站位的各元素的Igeo、分級數均小于2，無污染或中度污染級別，污染程度較輕。綜合分析?？跒吵练e物重金屬的地積累指數及分級，可以得出污染強度由強至弱依次為Cd> Hg> As>Cu>Zn>Pb>Zn>Cr>Ni。

2.4沉積物重金屬污染潛在的生態危害分析

以瓊州海峽深層沉積物的背景值，經計算，?？跒?9個站位的表層沉積物重金屬的生態危害綜合指數見表5。

從表5可以看出，Cd、Hg兩元素生態危害系數平均值分別達到70.3、76.1，均高于40達到中等危害程度，個別站位如12號Cd的Ei為424.5達到極強危害程度，Hg的Ei為192.0達到很強危害程度。

從單項重金屬元素來看，?？跒吵练e物中7種重金屬的生態風險為Hg> Cd> As>Cu> Pb>Cr>Zn，其中以Hg和Cd生態危害程度為強，個別站位達到極強級別；As、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn等元素生態危害程度較弱，為輕微級別。

從綜合指數來看，19個站位中10個站位的生態危害指數均大于150，危害程度達到中等程度，其中12號達到很強的危害程度，2號站位達到強的危害程度。

在站位分布上，離岸近的站位各重金屬的生態危害指數高，離岸遠的站位生態危害指數較低。

2.5評價結果比較與分析

2.5.1評價結果的對比

根據地積累指數法和生態危害指數法的計算結果，?？跒潮韺映练e物重金屬元素的污染強度從強到弱排在前三的元素均為Cd、Hg、As，其他元素危害較弱；只是排列順序略有差異，地積累指數法從強到弱順序為Cd=Hg>As>Cu>Zn>Pb>Zn>Cr>Ni，Hakanson生態危害指數法順序為Hg>Cd>As>Cu> Pb>Cr> Zn，總體趨勢相一致。兩種評價方法的參比背景值均為瓊州海峽深層沉積物的基準值（背景值），這個背景值是根據瓊州海峽4200 km²范圍內采集深層150 cm～200 cm深海底沉積物得出的一個統計數值，該背景值認為瓊州海峽長期穩定沉積形成的，反映區域海底沉積物的實際狀況，受到人類活動干擾較小，可以代表瓊州海峽沉積物的初始狀態。地積累指數法和生態危害指數法兩種方法對不同重金屬的毒性、協同作用的情況不同，但反映的污染狀況是一致的，說明?？跒潮韺映练e物中的重金屬元素尤其是Cd、Hg、As受到了較大的外源輸入。

2.5.2不同站位的對比

不論地積累指數法還是生態危害指數法，提示需要警示的站位一致，都是離岸線較近的站位生態風險較大，離岸線較遠的站位生態風險較小。考慮瓊州海峽洋流、水面利用和通航狀況、近岸污染物物源輸送、岸線人類活動等因素，海口灣海域受到人類活動的影響在日益增大。這與其他單位不同時間段的調查結論基本一致。

3結論

?？跒潮韺映练e物重金屬含量為Zn>Cr>Pb>Ni>Cu> As>Cd>Hg，除Cd變異系數較高外，其它元素變異系數較低，分布較為均勻；?？跒吵练e物中As、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、Hg符合國家海洋沉積物質量標準的一類標準，部分區域Cd屬于二類標準，重金屬含量由近岸向遠岸遞減的趨勢。地累積指數法和生態危害指數法顯示?？跒吵练e物重金屬為無污染清潔級、輕微危害低風險狀態；表層沉積物重金屬元素的污染強度以Hg和Cd生態危害程度為強，占主導地位，As、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn等元素生態危害程度較弱，為輕微級別；大部分區域的生態危害指數為輕微或中等程度，只有個別區域危害指數較高，達到強或很強級別。?？跒尘C合環境質量評價良好，但近岸海域變差的趨勢明顯，應引起重視。