湛江港海水中總鋅、總鉻的含量變化與水質(zhì)評價＊

曲念東，田秀蕾，易志全，張際標(biāo)，陳春亮

（1.國家海洋局南海環(huán)境監(jiān)測中心 廣州 510300；2.廣東海洋大學(xué)海洋資源與環(huán)境監(jiān)測中心 湛江 524088）

湛江港海水中總鋅、總鉻的含量變化與水質(zhì)評價＊

曲念東1，田秀蕾1，易志全1，張際標(biāo)2，陳春亮2

（1.國家海洋局南海環(huán)境監(jiān)測中心 廣州 510300；2.廣東海洋大學(xué)海洋資源與環(huán)境監(jiān)測中心 湛江 524088）

文章用電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP－MS）對湛江港海水中總鋅（Zn）、總鉻（Cr）的含量進行為期1年4個航次（春、夏、秋、冬）的調(diào)查和分析。結(jié)果表明：湛江港海水中總鋅、總鉻含量較低，年平均含量分別為1.42×10－2mg/L、2.65×10－2mg/L，其污染指數(shù)也較小，分別為0.284、0.265；但各季度海水中總鋅、總鉻平均含量變化趨勢不同：總鋅含量由大到小依次為春季、冬季、夏季、秋季，總鉻含量由大到小依次為秋季、冬季、春季、夏季；最后用單因子污染指數(shù)法對湛江港海水中總鋅、總鉻含量進行評價，結(jié)果表明：湛江港海水中的總鋅、總鉻含量分別低于國家二、一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值，符合《廣東省海洋功能區(qū)劃》規(guī)定的國家二類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

海水；重金屬；污染指數(shù)；湛江港

湛江港是新中國成立后第一個自行設(shè)計建造的現(xiàn)代化海港，自1956年開港以來，經(jīng)過50多年的建設(shè)發(fā)展，已成為全國沿海25個主要港口之一，是西南沿海港口群的龍頭港和唯一億噸大港，也是我國中西部和華南地區(qū)貨物進出口的主通道和中國南方能源、原材料等大宗散貨的主要流通中心，泛珠三角地區(qū)連接?xùn)|盟自由貿(mào)易區(qū)的最佳海上物流平臺，在亞太經(jīng)濟圈中具有極其重要的戰(zhàn)略地位。

湛江港外有硇洲島為天然屏障，內(nèi)有東海、南三兩島互為犄角，水深浪靜，海面寬闊，終年氣候溫和，沙泥積淤較少，是集商港、軍港、漁港和油港等于一身的我國南方深水良港。隨著湛江“工業(yè)立市、以港興市”發(fā)展戰(zhàn)略的深入實施，環(huán)湛江港灣的工業(yè)大港已初具規(guī)模，港內(nèi)及周邊的交通運輸業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)、石油加工業(yè)、服務(wù)業(yè)和旅游業(yè)等均較發(fā)達，寶鋼湛江鋼鐵基地、中科石化加工等項目將在湛江建設(shè)，海洋生態(tài)環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況令人擔(dān)憂，海灣生態(tài)環(huán)境承載力將在逐漸下降，海灣重金屬污染應(yīng)引起人們的重視。有關(guān)海水中重金屬的研究局限在珠江流域及其入海口周邊地區(qū)［1－6］，余日清、陳蓉等對湛江港的水產(chǎn)品中重金屬含量進行研究［7－8］，郭笑宇、張才學(xué)等對湛江港海洋沉積物中重金屬的含量及分布進行了調(diào)查研究［9－10］，但有關(guān)湛江港水體重金屬的研究卻鮮見報道。

鋅污染是指鋅及化合物所引起的環(huán)境污染。主要污染源有鋅礦開采、冶煉加工、機械制造以及鍍鋅、儀器儀表、有機合成和造紙等工業(yè)的排放。汽車輪胎磨損以及煤燃燒產(chǎn)生的粉塵、煙塵中均含有鋅及化合物，工業(yè)廢水中鋅常以鋅的羥基絡(luò)合物存在。

鉻污染主要來源于冶金、水泥等工業(yè)，以及煤和石油燃燒的廢氣中，含有顆粒態(tài)的鉻。海水中溶解態(tài)鉻主要以Cr（Ⅲ）、Cr（Ⅵ）和有機鉻等形態(tài)存在，但Cr（Ⅲ）和Cr（Ⅵ）的化學(xué)性質(zhì)與生物效應(yīng)不同，Cr（Ⅲ）溶解度較小，可強烈吸附在顆粒表面而沉降或與海水中天然有機物形成穩(wěn)定絡(luò)合物，Cr（Ⅵ）溶解度較大，在海洋中主要以含氧酸形式存在［11］。

筆者通過對湛江港海水中總鋅和總鉻含量調(diào)查與分析，探討其時空分布特征，并對其污染狀況進行了評價，以期對湛江港合理產(chǎn)業(yè)布局和宏觀環(huán)境管理提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品的采集

在湛江港由內(nèi)至外依序共設(shè)置15個站位（圖1），其中站位6所在海域為湛江港碼頭核心作業(yè)區(qū)。采樣時間從2009年3月至2010年1月，分別是2009年3月（春季）、6月（夏季）、10月（秋季）和2010年1月（冬季）。海水樣品的采集、貯運和處理方法均按《海洋調(diào)查規(guī)范》和《海洋監(jiān)測規(guī)范》［12－13］進行，每個站位采集表層和底層水樣。

圖1 湛江港海水采樣站位分布

1.2 樣品的測定

水樣帶回實驗室后，即以0.45μm微孔濾膜過濾，加濃硝酸酸化至pH＜2，再用超純水配制的2%硝酸稀釋10倍后存于塑料瓶內(nèi)，然后用電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP－MS）法［14－15］分別測定樣品中的鋅和鉻含量。實驗中，以2%硝酸為空白樣品，所用試劑均為優(yōu)級純，水為超純水（18Ω），所用儀器型號為Agilent ICP－MS 7500CX，所有的器皿均用5%的硝酸浸泡24h，用超純水沖洗3次，被測元素混合標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液和內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)均由國家海洋局第二海洋研究所制備。

1.3 評價方法與評價標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《近岸海域環(huán)境監(jiān)測規(guī)范》［16］，采用單因子污染指數(shù)評價法對湛江港海水中鋅和鉻的污染狀況進行評價，參照《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》［17］和《廣東省 海洋功能 區(qū) 劃》［18］，結(jié)合湛江港兼顧港口航運、海洋漁業(yè)和濱海旅游等多功能并存的實際情況，筆者采用《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》的第二類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)對湛江港海水水質(zhì)進行評價。

2 結(jié)果與討論

2.1 湛江港海水中總鋅和總鉻含量水平分布特征

2.1.1 表層水分布特征

2009年湛江港灣表層海水中不同季節(jié)總鋅和總鉻的含量如圖2和圖3所示。

由圖2和圖3可知，海水中總鋅的含量的季節(jié)變化由大到小依次為春季、冬季、夏季、秋季，其變化范圍在0.52×10－2mg/L～3.03×10－2mg/L之間，各季度平均值分別為春季2.16×10－2mg/L，夏季0.93×10－2mg/L，秋季0.91×10－2mg/L，冬季1.38×10－2mg/L。海水中總鉻的含量季節(jié)變化由大到小依次為秋季、冬季、春季、夏季，其變化范圍在1.28×10－2mg/L～4.65×10－2mg/L之間，各季度平均值分別為春季2.35×10－2mg/L，夏季1.86×10－2mg/L，秋 季 3.49×10－2mg/L，冬 季 為2.85×10－2mg/L。

2.1.2 底層水分布特征

2009年湛江港灣底層海水中不同季節(jié)總鋅和總鉻的含量如圖4和圖5所示。由圖4和圖5可知，海水中總鋅的含量的季節(jié)變化與表層相同，由大到小依次為春季、冬季、夏季、秋季，其變 化 范 圍 在 0.50×10－2mg/L～3.86×10－2mg/L之間，各季度平均值分別為春季2.30×10－2mg/L，夏季1.11×10－2mg/L，秋季1.01×10－2mg/L，冬季為1.55×10－2mg/L。海水中總鉻的含量季節(jié)變化與表層相同，由大到小依次為秋季、冬季、春季、夏季，其變化范圍在1.31×10－2mg/L～4.92×10－2mg/L之間，各季度平均值分別為春季2.42×10－2mg/L，夏季1.91×10－2mg/L，秋季3.49×10－2mg/L，冬季2.87×10－2mg/L。

2.2 湛江港海水中總鋅和總鉻含量年均分布特征

2009年湛江港灣各監(jiān)測站位表層、底層水體總鋅和總鉻的年平均含量變化狀況如圖6和圖7所示。水體中的總鋅含量較低，除站3和站6為二類水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)外，其他站位均達到一類水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，其中表層水體年平均值為1.34×10－2mg/L；底層水體總鋅的含量高于表層，年平均值為1.49×10－2mg/L。水體中的總鉻含量低，各站位均達到一類水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，表層水和底層水總鉻的年平均值基本相同，分別為2.64×10－2mg/L和2.67×10－2mg/L。湛江港海域未受到鉻污染。

2.3 湛江港海水中鋅和鉻的環(huán)境質(zhì)量分析

由于湛江港兼顧港口航運、海洋漁業(yè)和濱海旅游等多類型環(huán)境功能，海水水質(zhì)評價標(biāo)準(zhǔn)按二類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，即：總鋅不大于0.05mg/L，總鉻不大于0.10mg/L。計算時用各站點年平均濃度值除以相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)限值，可得相應(yīng)的污染指數(shù)P，若小于或等于1表示水質(zhì)達到規(guī)定的要求，水質(zhì)較好，若大于1則表示濃度超標(biāo)，水質(zhì)已不能滿足相應(yīng)的功能要求（表1）。

表1 湛江港海水總鋅、總鉻的環(huán)境質(zhì)量

湛江港海水中的總鋅和總鉻評價結(jié)果如表1所示。結(jié)果表明，湛江港各監(jiān)測站位總鋅和總鉻的污染指數(shù)均小于1，平均污染指數(shù)分別為：0.284和0.265，湛江港各監(jiān)測站位所代表的水域均未受到總鋅和總鉻的污染，水質(zhì)較好，符合《廣東省海洋功能區(qū)劃》規(guī)定的國家二類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)論

筆者通過2009年4個季度在湛江港進行海水中總鋅和總鉻的調(diào)查分析，探討其變化特征及分布規(guī)律，并進行了海水水質(zhì)評價，得到以下結(jié)論。

（1）湛江港海水中總鋅含量3站和6站明顯高于其他各站，是因為3站附近曾有貝類養(yǎng)殖區(qū)，鋅是目前發(fā)現(xiàn)的最具有生理功能的微量元素，也是海洋生物生長代謝過程中所必需的礦物元素，在養(yǎng)殖區(qū)投放的餌料或貝類的糞便中也含有較高的鋅。6站為湛江港核心碼頭作業(yè)區(qū)，大量裝卸鐵礦石和硫黃礦等，而且礦石中含有少量的鋅和鉻，在裝卸時有粉塵或少量礦石掉到海里，在海流的作用下被海水溶解、顆粒物吸附和沉降到海底，以及6站附近的排污入海口和漁船甲板污水的排放，所以造成總鋅和總鉻的含量偏高。

（2）湛江港海水中總鋅和總鉻含量各站位表層和底層水的含量呈現(xiàn)基本相同的變化趨勢，但各站位底層水含量略高于表層水含量，這與湛江港為半月潮，潮汐活動較頻繁，水動力作用較強有關(guān)。

（3）海水中總鋅和總鉻的季節(jié)變化不一，總鋅平均含量由大到小依次為：春季、冬季、夏季、秋季，總鉻平均含量由大到小依次為：秋季、冬季、春季、夏季；總鋅表層含量與底層四季含量中春季大于冬季，夏秋兩季不明顯，總鉻表層含量與底層四季含量規(guī)律明顯，與平均含量規(guī)律相同，由大到小依次為為：秋季、冬季、春季、夏季。

（4）總鋅總鉻的含量平面分布大體表現(xiàn)為：灣內(nèi)大于灣外，總鋅含量最為明顯，位于湛江港核心作業(yè)區(qū)的站6最高，灣外站13最低，這表明湛江港海域海水中的總鋅和總鉻主要來源于陸源排放。

（5）單因子污染指數(shù)法評價結(jié)果表明，2009年湛江港灣水體中的總鋅和總鉻含量均低于國家二類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值，水質(zhì)比較好。

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廣東省海洋漁業(yè)科技推廣專項（A200899J01）.