汕頭南澳島周邊海域表層沉積物重金屬污染及其潛在生態風險評價

摘要：對廣東省汕頭市南澳縣南澳島周邊海域表層沉積物中重金屬的分布及富集情況進行分析，并對其潛在的生態風險進行評價。結果表明，不同重金屬在不同點位的污染情況不同，Cd、Pb、Cr、As、Zn最大值點位在NA5，Cu最大值和次大值點位分別為NA1與NA5，Hg最大值點位則在NA3。除最大值點位，Cd、Pb、Cr、As、Zn在各點位之間無明顯的分布特征，Cu污染的特點變現出以人類活動（港口、養殖等）的污染為主，Hg的分布特征則表現為北高南低。對南澳島周邊表層沉積物進行污染指數及生態危害評價，單因子污染指數從高到低依次是Asgt;Hggt;Pbgt;Cugt;Zngt;Crgt;Cd；生態危害評價均為輕微危害程度，7種重金屬風險危害由大到小排序為Hggt;Asgt;Cdgt;Pbgt;Cugt;Crgt;Zn；生態危害指數7個點位的順序為NA5gt;NA3gt;NA1gt;

NA2gt;NA4gt;NA6。

關鍵詞：南澳島；重金屬；生態危害評價；沉積物

基金項目：2023年省科技創新戰略專項市縣科技創新支撐（大專項+任務清單）項目（STKJ2023027）

引言

近年來，隨著南澳大橋的開通，廣東省汕頭市南澳縣南澳島的旅游經濟、養殖產業進入高速發展期，因此高強度的人類活動帶來的陸源污染和近岸大面積的海水養殖，造成的海洋污染也使南澳島周邊海域海水質量較以前有所下降[1]，其中也包括重金屬的污染。有研究表明，水體中重金屬污染物不易降解，最終都會進入到沉積物中，使得沉積物中重金屬含量因累積作用往往高于相應水相，以及表現出較強分布規律[2]。因此，本文以沉積物為主要研究對象，根據重金屬的環境化學行為特點，對南澳島周邊海域表層沉積物中Hg、Cd、Pb、Cu、As、Cr、Zn 的含量分布特征及污染狀況進行調查研究，并利用 Hakanson潛在生態危害指數法評價重金屬的生態危害程度[3]。

1點位布設、樣品采集、分析及評價方法

1.1 采樣點位布設

南澳島周邊海域設置的采樣點位如圖1所示。

1.2樣品采集

表層沉積物樣品按《海洋監測規范 第3部分：樣品采集、貯存與運輸》（GB 17378.3-2007）中5.4.2.2采集[4]，并按《海洋監測規范 第5部分：沉積物分析》（GB 17378.5-2007）中4.1.1.1.2要求進行取樣分裝[5]，待處理分析。

1.3分析方法

樣品制樣處理方法根據不同檢測項目按GB 17378.5-2007中 4.1.3對應要求進行。分析方法參考標準GB 17378.5-2007中原子吸收分光光度計測定Zn、Cd、Pb、Cu、Cr，利用原子熒光法測定Hg、As。

1.4評價方法

1.4.1污染現狀評價

重金屬污染現狀評價根據《海洋沉積物質量》（GB 18668-2002）一類質量指標限值進行[6]。

1.4.2潛在生態風險評價

采用 Hakanson 潛在生態危害指數法，分析海洋沉積物重金屬的富集特征，并對其進行潛在生態風險評價，參照值和毒性系數參考工業化以前沉積物中重金屬最高背景值[7]。

2沉積物重金屬含量監測結果及分布特征

2.1含量監測結果

各點位重金屬含量及富集系數如表1所示[8-10]，南澳島周邊海域所有監測點位的所有重金屬元素均未超過海洋沉積物質量標準第一類限值，各金屬的含量（×10^-6）為Cd在0.009～0.244的范圍、Pb在7.25～31.73的范圍、Cr在4.59～24.98的范圍、As在7.56～16.2的范圍、Cu在16.63～27.78的范圍、Zn在13.8～46.2的范圍、Hg在0.027～0.179的范圍。其中，Cd、Pb、Cr、As、Zn以點位NA5最高，Cu最高值出現在點位NA1，Hg最高值則在點位NA3。

2.2分布特征

從不同點位來看，Cd、Pb、Cr、As、Zn最大值均出現在點位NA5，NA5作為港口受人類活動的影響較大，其污染的重金屬種類相對較多；Cu最高值雖然出現在NA1（但NA5也與NA1接近），可能與該區為密集生蠔養殖區有關，因養殖區可能會輸入Cu元素，造成Cu污染[8]；Hg最高值則出現在NA3，但結合圖1和表1數據可以看出南澳島北面點位的Hg明顯高于南面，呈現北高南低的特點。除去各元素最大值的點位，其余各點位各元素內無明顯的分布特征。

3沉積物重金屬的富集特征及污染評價

3.1富集特征

以全球最高含量作為背景值，對南澳島海域表層沉積物的重金屬富集特征進行研究，各重金屬元素的富集程度為Asgt;Pbgt;Hggt;Zngt;Cu=Crgt;Cd。其中，As以NA5最高，NA2最低，其余點位相差不大；Pb僅次于As，其富集情況與As類似；Hg與As、Pb均不同，其最高富集點位為NA3，NA1、NA2次之，3個北面點位的富集系數均比南面的3個點位高，呈現北高南低的特點；Zn以NA5最高，NA6最低，NA2次低，其余點位相差不大；Cu以NA1最高，NA5次之（與NA1接近），以NA6最低，NA2次低（與NA6接近）；Cr與Cu相等，但富集情況與Cu不同，Cr富集情況與Zn類似；Cd以NA5富集程度最高，NA6最低。

從整體上看，7個重金屬元素中，有5個富集程度最大的在點位NA5，Cu最大值雖然不在NA5而在NA1，但NA5與NA1的富集程度基本相當，可見，NA5有6個元素的富集系數均為最大值或次大值，該點位富集情況較其他點位嚴重，而NA6有5個元素（Cd、Cr、Cu、Zn、Hg）的富集系數在各點位中均為最低值，表現出弱富集現象。

3.2污染評價

從各元素均值上看，Cd、Pb、Cr、Zn均未超過南海陸架區背景值[9]，而As、Cu和Hg均超過了背景值。其中，以Hg最為嚴重，約為背景值的5倍。相對粵東外海[10]，只有Cu略高，其余指標（除As、Hg外）均低于粵東外海的監測值。以海洋沉積物第一類指標值為標準，單因子污染指數（Pi=Ci/Si 式中Pi為重金屬i的污染指數，Ci為重金屬i的實測值，Si為污染物i的標準值）從高到低依次是Asgt;Hggt;Pbgt;Cugt;Zngt;Crgt;Cd。

采用Hakanson潛在生態危害指數法分析生態危害系數（Eir）及危害指數（RI），結果如表2所示，6個點位各金屬元素的Eir值均小于40，RI均小于150，表明無論以單個重金屬的潛在Eir來評價，還是從多個重金屬的潛在RI來評價，南澳島周邊海域表層沉積物生態危害均為輕微危害；7種重金屬類別風險危害由大到小排序為Hggt;Asgt;Cdgt;Pbgt;Cugt;Crgt;Zn，生態危害指數7個點位的順序為NA5gt;NA3gt;NA1gt;NA2gt;NA4gt;NA6。

結論

不同重金屬在不同點位的污染情況不同，Cd、Pb、Cr、As、Zn最大值點位為NA5，Cu最大值和次大值點位為NA1與NA5，Hg最大值點位則為NA3。除最大值點位外，Cd、Pb、Cr、As、Zn在各點位之間無明顯的分布特征，Cu污染的特點呈現出以人類活動（港口、養殖等）的污染為主，Hg的分布特征則表現為北高南低。

南澳島周邊海域表層沉積物中，主要重金屬單因子污染指數從高到低依次是Asgt;Hggt;Pbgt;Cugt;Zngt;Crgt;Cd；生態危害均為輕微危害，其中以Hg的生態危害系數最高，7種重金屬類別風險危害由大到小排序為Hggt;Asgt;Cdgt;Pbgt;Cugt;Crgt;Zn。生態危害評價顯示，在監測的點位中，點位NA5生態危害指數最高，NA3次之，危害指數最小的為NA6。生態危害指數7個點位的順序為NA5gt;NA3gt;NA1gt;NA2gt;NA4gt;NA6。

參考文獻

[1]蔡德華，陳振明，唐書懌.南澳島周邊海域海水質量近10年變化趨勢淺析[J].環境影響評價，2020，42（2）：63-66.

[2]陳靜生.環境地球化學[M].北京：海洋出版社，1990.

[3] LARS HAKANSON.An Ecological Risk Index for Aquatic Pollution Control.a Sedimentological Approach[J].Water Research，1980，14（8）：975-1001.

[4] GB 17378.3-2007，海洋監測規范 第3部分：樣品采集、貯存與運輸[S].

[5] GB 17378.5-2007，海洋監測規范 第5部分：沉積物分析[S].

[6] GB 18668-2002，海洋沉積物質量[S].

[7]劉芳文，顏文，王文質，等.珠江口沉積物重金屬污染及其潛在生態危害評價[J].海洋環境科學，2002（3）：34-38.

[8]柯常亮，林欽，王增煥，等.大鵬澳網箱養殖區沉積物中Cu的分布特征[J].南方水產，2007（1）：20-25.

[9]張遠輝，杜俊民.南海表層沉積物中主要污染物的環境背景值[J].海洋學報（中文版）， 2005（4）：161-166.

[10]甘居利，賈曉平，李純厚，等.南海北部陸架區表層沉積物中重金屬分布和污染狀況[J].熱帶海洋學報，2003（1）：36-42.

作者簡介

陳振明（1981—），男，漢族，廣東汕頭人，工程師，碩士，主要從事海洋環境監測及質量控制工作。

加工編輯：馮為為

收稿日期：2024-04-30