2007－2010年浙江岱山赤潮監(jiān)控區(qū)表層沉積物重金屬污染狀況評(píng)價(jià)

蔣 紅，胡益峰,2

（1．國(guó)家海洋局東海分局舟山海洋工作站，浙江舟山 316104；2．中國(guó)海洋大學(xué)海洋環(huán)境學(xué)院，山東青島 266033）

20世紀(jì)90年代末期和本世紀(jì)初，由于赤潮災(zāi)害日趨嚴(yán)重，帶來了重大的經(jīng)濟(jì)損失，為此，國(guó)家海洋局在全國(guó)重點(diǎn)養(yǎng)殖海域建立赤潮監(jiān)控區(qū)，2002年開始全面開展赤潮監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)和預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)[1]，位于舟山群島的岱山縣大長(zhǎng)途島－小長(zhǎng)途島的東南部海域的岱山赤潮監(jiān)控區(qū)即是其中之一。對(duì)赤潮監(jiān)控區(qū)的環(huán)境狀況也隨之進(jìn)行了眾多研究，張麗旭等[2]對(duì)岱山赤潮監(jiān)控區(qū)的水質(zhì)狀況進(jìn)行了研究，另外，其他學(xué)者對(duì)天津近岸[3]、大鵬灣南澳[4]、渤海灣[5]、連云港[6]、福建三都灣[7]、象山港[8]等赤潮監(jiān)控區(qū)進(jìn)行了水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化等方面的研究。本文則根據(jù)2007－2010年的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，重點(diǎn)對(duì)近4年來岱山赤潮監(jiān)控區(qū)表層沉積物重金屬的污染狀況進(jìn)行了研究。

目前，國(guó)際上有關(guān)沉積物中重金屬研究的先進(jìn)方法主要有地積累指數(shù)法(Index of Geoaccumulation)、污染負(fù)荷指數(shù)法(The Pollution Load Index)、回歸過量分析法(Regression Excessive Analyse)、潛在生態(tài)危害指數(shù)法(The Potential Ecological Risk Index)等[9]。根據(jù)本文研究特點(diǎn)，對(duì)沉積物重金屬的含量水平進(jìn)行了分析并運(yùn)用瑞典科學(xué)家HAKANSON[10]提出的潛在生態(tài)危害指數(shù)法對(duì)重金屬的潛在污染狀況進(jìn)行了分析評(píng)價(jià)，應(yīng)用該方法，篩選出了主要的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因子，并對(duì)重金屬的綜合污染效應(yīng)進(jìn)行了分析評(píng)價(jià)。

1 材料和方法

1．1 采樣站位與樣品采集

岱山赤潮監(jiān)控區(qū)共布設(shè)8個(gè)沉積物監(jiān)測(cè)站位，2007－2010年每年的8月份進(jìn)行1次表層沉積物采樣，采樣后裝于用1:3 HNO浸泡的聚乙烯袋中，送回實(shí)驗(yàn)室以待檢測(cè)。

1．2 分析方法

沉積物Hg、As、Pb、Cu、Cd5種重金屬含量進(jìn)行分析。沉積物樣品的貯存及運(yùn)輸嚴(yán)格按照《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范》[11]第3部分（GB 17378．3）中的相關(guān)規(guī)定執(zhí)行，沉積物的預(yù)處理、重金屬分析嚴(yán)格按照《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范》第5部分（GB17378．5）的規(guī)定和分析方法進(jìn)行，其中，Hg和As用原子熒光法測(cè)定，Pb、Cu和Cd用原子吸收分光光度法測(cè)定。本實(shí)驗(yàn)所用試劑均為分析純或優(yōu)級(jí)純。

1．3 評(píng)價(jià)方法與評(píng)價(jià)等級(jí)

1．3．1 重金屬含量現(xiàn)狀評(píng)價(jià)

對(duì)岱山赤潮監(jiān)控區(qū)表層沉積物重金屬的含量狀況進(jìn)行分析，并根據(jù)《海洋沉積物質(zhì)量》[12]采用污染指數(shù)法進(jìn)行評(píng)價(jià)，其計(jì)算公式為Pi=Ci/Csi。式中，Pi為第i種重金屬的污染指數(shù)，Ci為第i種重金屬的實(shí)測(cè)值，Csi為第i種重金屬的標(biāo)準(zhǔn)值。Pi≤1 時(shí)，符合標(biāo)準(zhǔn)，Pi＞1 時(shí)，含量超標(biāo)。沉積物質(zhì)量一類標(biāo)準(zhǔn)值 Hg≤0．20×10－6、As≤20．0×10－6、Cu≤35．0×10－6、Pb≤60．0×10－6、Cd≤0．50×10－6。

1．3．2 重金屬的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

本文采用瑞典學(xué)者HAKANSON提出的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法對(duì)沉積物重金屬的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

為定量表達(dá)單個(gè)重金屬的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，定義單個(gè)重金屬的潛在風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)為：

5種重金屬總的的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)為：

圖1 采樣站位Fig．1 Distribution of sampling stations

RI為5種重金屬的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，等級(jí)劃分見表1。

表1 重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)與分級(jí)關(guān)系Tab．1 indexes and grades of potential ecological risk of heavy metals

2 結(jié)果與討論

2．1 沉積物重金屬含量分析

由表2岱山赤潮監(jiān)控區(qū)沉積物的監(jiān)測(cè)結(jié)果可以看出，2007－2010年岱山赤潮監(jiān)控區(qū)表層沉積物重金屬 Hg、As、Cu、Pb 和 Cd 的含量變化范圍分別為 （0．028～0．089）×10－6、（5．6～13．6）×10－6、（16．1～32）×10－6、（12．8～28．0）×10－6、（0．03～0．28）×10－6，與國(guó)家海洋沉積物質(zhì)量相比，5 種重金屬的含量均符合一類標(biāo)準(zhǔn)。在含量大小上，Cu和Pb的含量相差不大，且含量明顯高于其它3種重金屬元素，其次是As＞Cd＞Hg，這與嵊泗赤潮監(jiān)控區(qū)表層沉積物重金屬含量大小的排序相同[13]。

表2 岱山赤潮監(jiān)控區(qū)沉積物重金屬的含量（×10－6）Tab．2 Concentration of heavy metals of sediment in red tide monitoring area of Daishan（×10－6）

沉積物重金屬含量年際變化情況如圖2、圖3所示。從圖2和圖3可以看出，5種重金屬含量的年際變化不盡相同。Hg和As含量較穩(wěn)定，無明顯變化；Cd含量2007年和2009年高于其它兩個(gè)年份，是其它兩個(gè)年份含量的2倍左右，但年際變化趨勢(shì)不明顯；Cu含量則有逐年略有降低的趨勢(shì)；Pb含量則是前兩年高于后兩年的含量。

圖2 沉積物Hg和Cd含量的變化Fig．2 Concentration changes of Hg and Cd

圖3 沉積物As,Cu和Pb含量的變化Fig．3 Concentration changes of As,Cu and Pb

沉積物重金屬污染指數(shù)大小分析見表3。由表3可以看出，2007－2010年岱山赤潮監(jiān)控區(qū)沉積物重金屬平均污染指數(shù)大小排序?yàn)镃u＞As＞Pb＞Cd＞Hg，與其含量大小排序略有不同。重金屬的污染指數(shù)均小于1，再次表明沉積物質(zhì)量狀況良好，符合國(guó)家海洋沉積物質(zhì)量一類標(biāo)準(zhǔn)。相對(duì)其它4種重金屬，Cu的污染指數(shù)較高，近4年來污染指數(shù)均大于0．6，尤其是2007年污染指數(shù)達(dá)到了0．80，應(yīng)引起重視。

表3 岱山赤潮監(jiān)控區(qū)表層沉積物重金屬年平均污染指數(shù)Tab．3 Pollution indexes of heavy metals in surface sediment

2．2 重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)狀況分析

岱山赤潮監(jiān)控區(qū)沉積物重金屬的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果見表4。由表4可以看出，2007－2010年5種重金屬的單個(gè)潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)均小于40，屬于低風(fēng)險(xiǎn)；5種重金屬的綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)RI小于150，5種重金屬對(duì)岱山赤潮監(jiān)控區(qū)表層沉積物的綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)也為低水平，且年際變化不顯著。5種重金屬在2007－2010年連續(xù)4年的平均潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)大小排序?yàn)镠g＞As＞Cd＞Cu＞Pb，這與該5種重金屬含量大小排序不同，這可能是因?yàn)橛行┪廴疽鼐哂杏H顆粒性，雖然其污染程度較高，但卻容易被懸浮物遷移而進(jìn)入沉積物中被礦化埋藏，降低了對(duì)生物的毒性，從而降低了其潛在的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度[9]。

研究海域不同，重金屬的潛在風(fēng)險(xiǎn)也不同。根據(jù)蔣紅等[14]的研究，舟山南部近岸海域重金屬的潛在風(fēng)險(xiǎn)大小排序?yàn)镠g＞Cd＞Cu＞Pb＞As，與本文的排序不同。這主要是因?yàn)橹亟饘僭诔练e物中的蓄積、釋放、遷移等是個(gè)復(fù)雜的過程，廉雪瓊等[15]的研究表明沉積物重金屬含量與有機(jī)質(zhì)存在一定的相關(guān)性，另外，還與沉積物的粒度、物理化學(xué)性質(zhì)、物質(zhì)組成等有關(guān)[16]。因此，只有把各污染物在沉積環(huán)境中的累積程度與其對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)的潛在生態(tài)危害程度結(jié)合起來進(jìn)行分析，才能全面判斷出表層沉積物中污染物的污染程度和污染狀況。

表4 岱山赤潮監(jiān)控區(qū)沉積物重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果Tab．4 Potential ecological risk assessment results of heavy metals in red tide monitoring area of Daishan

2．3 沉積物重金屬來源分析

沉積物對(duì)重金屬具有“源”和“匯”的雙重特性，沉積物中重金屬含量大小受多種因素的影響。根據(jù)孫毅等[17]對(duì)長(zhǎng)江口及鄰近海域沉積物重金屬的分析研究，岱山島北部海域重金屬含量低于杭州灣北部和長(zhǎng)江口南入?？?，長(zhǎng)江徑流對(duì)沉積物重金屬含量產(chǎn)生了一定的影響。另外，養(yǎng)殖餌料、魚藥等的投放也會(huì)增加養(yǎng)殖海域沉積物重金屬的含量[18]，岱山赤潮監(jiān)控區(qū)位于大長(zhǎng)途島－小長(zhǎng)途島的東南部海域，該兩島為自然海島，島上無化工企業(yè)，無陸源污染源，基本不受人類活動(dòng)影響。此外，還受大氣沉降等地球化學(xué)循環(huán)的影響。

3 結(jié)論

（1）2007－2010年岱山赤潮監(jiān)控區(qū)表層沉積物重金屬Hg、As、Cu、Pb和Cd的含量符合國(guó)家海洋沉積物質(zhì)量一類標(biāo)準(zhǔn)。含量大小上，Cu和Pb的含量相差不大，且含量明顯高于其它3種重金屬元素，其次是As＞Cd＞Hg，5種重金屬含量的年際變化各不相同。

（2）5種重金屬的污染指數(shù)大小排序?yàn)镃u＞As＞Pb＞Cd＞Hg，相對(duì)其它4種重金屬，Cu的污染指數(shù)較高，近4年來污染指數(shù)均大于0．6，Cu的污染指數(shù)最大，應(yīng)引起重視和加強(qiáng)監(jiān)測(cè)。

（3）岱山赤潮監(jiān)控區(qū)Hg、As、Cu、Pb和Cd5種重金屬的各自的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)均為低，潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)大小排序?yàn)镠g＞As＞Cd＞Cu＞Pb，5種重金屬的綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)水平也為低。

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