浙江嵊泗貽貝養(yǎng)殖海域環(huán)境及貝體重金屬含量分布特征與潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分析

柴小平，何松琴，蔡惠文，王文娟，佘運(yùn)勇

(1.浙江省舟山海洋生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)站，浙江舟山 316021；2.浙江海洋學(xué)院海洋科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，浙江舟山市 316022)

浙江嵊泗貽貝養(yǎng)殖海域環(huán)境及貝體重金屬含量分布特征與潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分析

柴小平1，何松琴1，蔡惠文2，王文娟1，佘運(yùn)勇1

(1.浙江省舟山海洋生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)站，浙江舟山 316021；2.浙江海洋學(xué)院海洋科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，浙江舟山市 316022)

根據(jù)2012和2013年嵊泗枸杞貽貝養(yǎng)殖區(qū)的調(diào)查資料，著重對(duì)水體、沉積物以及養(yǎng)殖貝體內(nèi)重金屬分布特征和潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了分析，結(jié)果表明：(1)嵊泗枸杞貽貝養(yǎng)殖區(qū)海水中的重金屬含量水平總體較低，全部小于第一類《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》和《漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》限值，水體環(huán)境良好，適合貝類養(yǎng)殖。(2)表層沉積物中6種重金屬的綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)＜150，處于輕微污染水平，適合貝類養(yǎng)殖，但Hg潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)局部激增的特點(diǎn)需重點(diǎn)關(guān)注。(3)養(yǎng)殖貝類體內(nèi)重金屬殘留量低于《無(wú)公害食品水產(chǎn)品中有毒有害物質(zhì)限量》，食用安全良好，但Cd含量超過(guò)《海洋生物質(zhì)量》第一類標(biāo)準(zhǔn)限值，值得引起關(guān)注。

貽貝養(yǎng)殖海域；重金屬；分布特征；生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)

Key words:shellfish farming area;heavy metals;distribution pattern;potential ecological risk

近年來(lái)，隨著長(zhǎng)三角經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，大量的生活污水和工業(yè)廢水排放入海，給舟山漁場(chǎng)的生態(tài)環(huán)境帶來(lái)巨大壓力。重金屬及其化合物是蓄積性的有毒物質(zhì)，易在海洋生物體內(nèi)累積，特別是雙殼類軟體動(dòng)物，對(duì)重金屬有很高的積累能力[1]。嵊泗縣枸杞島位于舟山群島東北部，長(zhǎng)江南支水道入海口附近，是舟山漁場(chǎng)的重要組成部分。貽貝養(yǎng)殖是嵊泗水產(chǎn)養(yǎng)殖的支柱產(chǎn)業(yè)。目前，嵊泗貽貝養(yǎng)殖面積已超過(guò)2萬(wàn)畝，產(chǎn)量近8萬(wàn)噸左右，加工出口量穩(wěn)定在3 000 t左右，嵊泗轄區(qū)的貽貝出口量占了全國(guó)總量的一半以上。本文對(duì)嵊泗枸杞貽貝養(yǎng)殖區(qū)的海水、沉積物和養(yǎng)殖貝類體內(nèi)的重金屬含量水平及其潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了分析和評(píng)價(jià)，為枸杞貽貝養(yǎng)殖區(qū)的海洋生態(tài)環(huán)境保護(hù)和管理提供科學(xué)依據(jù)，同時(shí)也為貝類養(yǎng)殖環(huán)境評(píng)價(jià)提供參考。

1 材料與方法

1.1 樣品的采集與分析

調(diào)查范圍為枸杞西側(cè)海域，該區(qū)域養(yǎng)殖面積占整個(gè)枸杞鄉(xiāng)貽貝養(yǎng)殖面積的90%以上。鑒于養(yǎng)殖區(qū)為開放海區(qū)筏式養(yǎng)殖方式，在養(yǎng)殖區(qū)周圍海域設(shè)G1、G2、G3、G4共四個(gè)監(jiān)測(cè)站位，測(cè)點(diǎn)布置見圖1。海水重金屬樣品采樣時(shí)間為2013年5月29日，表層沉積物中重金屬樣品采樣時(shí)間為2012年4月27日至28日，并于2012年9月在養(yǎng)殖區(qū)采集貝類生物體樣品。

樣品采集、保存與分析均按《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范》(GB17378—2007)和《近岸海域環(huán)境監(jiān)測(cè)規(guī)范》（HJ442-2008）執(zhí)行。其中，Cu、Zn采用火焰原子吸收法測(cè)定；Pb、Cd采用無(wú)火焰原子吸收法測(cè)定；Hg、As采用原子熒光法測(cè)定。

圖1 枸杞貽貝養(yǎng)殖區(qū)監(jiān)測(cè)站位Fig.1 Sampling stations of Gouqi shellfish farming area

1.2 參照標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)方法

1.2.1 海水和貝類體內(nèi)重金屬污染評(píng)價(jià)

海水重金屬采用《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB3097-1997)第一類和《漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB11607-89）分別進(jìn)行評(píng)價(jià)。貝類體內(nèi)重金屬殘留量采用《海洋生物質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB18421-2001）第一類和《無(wú)公害食品水產(chǎn)品中有毒有害物質(zhì)限量》(NY 5073-2001)標(biāo)準(zhǔn)分別進(jìn)行評(píng)價(jià)。

海水和貝類生物體殘留重金屬評(píng)價(jià)均采用單因子標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)法，即Pi=Ci/Si。式中，Pi為第i污染因子的質(zhì)量分指數(shù)，Ci為第i污染因子的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，Si為第i污染物的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值。

1.2.2 表層沉積物重金屬污染評(píng)價(jià)

沉積物評(píng)價(jià)采用Hankason潛在生態(tài)危害指數(shù)法。該法不僅考慮重金屬的含量水平，而且結(jié)合了重金屬不同的生態(tài)效應(yīng)和生物毒性[2]。根據(jù)Hankason指數(shù)法，區(qū)域內(nèi)單一重金屬的潛在生態(tài)危害系數(shù)和多種重金屬的潛在生態(tài)危害指數(shù)(RI)的計(jì)算公式如下[2-3]：

表1 沉積物重金屬的背景參比值(CiR)和毒性系數(shù)(Tir)Tab.1 The background value and toxicity coefficient of heavy metals in sediments

表2 沉積物重金屬潛在生態(tài)危害程度及分級(jí)Tab.2 Levels and grades of potential ecological risk of heavy metals in sediments

2 結(jié)果與討論

2.1 海水中重金屬分布及質(zhì)量評(píng)價(jià)

枸杞養(yǎng)殖區(qū)海水中的重金屬含量水平和分布見表3?？梢钥闯?，調(diào)查海域海水中的重金屬含量水平總體較低，全部小于《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》第一類和《漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》限值，海水養(yǎng)殖環(huán)境良好。這是因?yàn)橹亟饘龠M(jìn)入海域水體后，隨著鹽度的增加而絮凝沉積到海底，使水體中的有害金屬污染得到凈化[8]。

從表、底層比較上看，Hg、Zn含量表、底層差異較??；Cd、As、Cu和Pb四個(gè)金屬元素含量表層大于底層，與鹽度趨勢(shì)相反，表明徑流輸入對(duì)調(diào)查海域重金屬有一定的影響。

與其它養(yǎng)殖區(qū)比較，本研究區(qū)域海水中重金屬含量水平明顯低于江蘇如東貝類養(yǎng)殖區(qū)和廈門菲律賓蛤仔養(yǎng)殖區(qū)，這在一定程度上表明枸杞養(yǎng)殖區(qū)水質(zhì)環(huán)境良好，比較適合貝類養(yǎng)殖。

表3 枸杞養(yǎng)殖區(qū)海水重金屬含量及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Tab.3 Contents and standards of heavy metals in Gouqi seawater

2.2 表層沉積物重金屬含量水平及潛在生態(tài)危害評(píng)價(jià)

沉積物中的污染物特別是重金屬有3個(gè)主要來(lái)源，即工業(yè)排污、有機(jī)質(zhì)降解、巖石的自然風(fēng)化與侵蝕過(guò)程[11]，不同的重金屬，因來(lái)源不同，其含量水平和分布特征有較大差異。枸杞貽貝養(yǎng)殖區(qū)表層沉積物中重金屬含量分析結(jié)果見表4，可以看出：(1)Cu、Pb、Zn、Cd分布趨勢(shì)相似，各站位間差異不顯著；G4站位Hg含量明顯大于其他三個(gè)站位；As含量分布則有G1＞G2＞G4＞G3。(2)表層沉積物中6種重金屬含量均低于《海洋沉積物標(biāo)準(zhǔn)》(GB18668-2002)第一類限值。(3)從富集程度上看，Cd和Pb富集程度較低，四個(gè)站位含量均低于浙北海域背景值；Cu和Zn富集程度較高，四個(gè)站位含量均略高于背景值；Hg含量G1站位大幅高于背景值，其余低于背景值；As含量G1和G2高于背景值，G3和G4低于背景值。孫毅等研究表明，Cu、Pb、Zn、Cd受陸源徑流影響較大[12]，李玉等研究表明有機(jī)質(zhì)降解對(duì)Hg含量有較大貢獻(xiàn)，巖石風(fēng)化對(duì)As含量有較大貢獻(xiàn)[9]，這在一定程度上解釋了本調(diào)查區(qū)域表層沉積物中重金屬分布特征的形成原因。(4)與其它養(yǎng)殖區(qū)比較，Hg和Cd均值含量低于江蘇如東貝類養(yǎng)殖區(qū)，As、Cu、Pb、Zn均值含量高于江蘇如東貝類養(yǎng)殖區(qū)，Pb、Zn均值含量低于廈門菲律賓蛤仔養(yǎng)殖區(qū)。

表4 枸杞養(yǎng)殖區(qū)表層沉積物重金屬含量及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Tab.4 Contents and standards of heavy metals in Gouqi surface sediments

表5 表層沉積物單一重金屬的潛在生態(tài)危害系數(shù)(Eir)和多種重金屬潛在生態(tài)危害指數(shù)(RI)Tab.5 Potential ecological risk factors and risk indices of heavy metals in surface sediments

根據(jù)調(diào)查海域沉積物重金屬含量水平，結(jié)合表1中不同金屬的區(qū)域背景值、毒性系數(shù)，計(jì)算得到潛在生態(tài)危害系數(shù)和潛在生態(tài)危害程度指數(shù)(RI)，結(jié)果見表5。依據(jù)表2對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，可以看出，(1) 6種重金屬中，Cd、As、Cu、Pb、Zn的值均小于40，處于輕微生態(tài)危害水平。對(duì)于Hg元素，G1、G2、G3三個(gè)站位值小于40，但G4站位值為92.9，表現(xiàn)為強(qiáng)危害水平。(2)6種重金屬元素對(duì)研究區(qū)域潛在生態(tài)綜合危害的貢獻(xiàn)大小比較，Hg和Cd較大，Cu和Pb次之，Zn最小，而As在各站位間有所波動(dòng)，在G1和G2站位貢獻(xiàn)率較大，在G3和G4站位貢獻(xiàn)率相對(duì)較小。(3)從多種重金屬的綜合潛在生態(tài)危害程度角度上看，整個(gè)枸杞貽貝養(yǎng)殖區(qū)RI值為87.8，低于150，處于輕微危害水平，表明沉積物養(yǎng)殖環(huán)境良好，適合貝類養(yǎng)殖。但受Hg的高值的貢獻(xiàn)，G4站位的RI值達(dá)到了130，已接近中等危害水平限值，需引起關(guān)注。

2.3 養(yǎng)殖貝類重金屬含量及評(píng)價(jià)

枸杞養(yǎng)殖貝類重金屬含量監(jiān)測(cè)結(jié)果如表6所示。參照《海洋生物質(zhì)量》(GB 18421-2001)第一類標(biāo)準(zhǔn)和《無(wú)公害食品水產(chǎn)品中有毒有害物質(zhì)限量》(NY 5073-2001)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)，Hg和Cu含量均遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)限值，As和Zn含量接近但并未超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)限值。Pb含量則正好達(dá)到《海洋生物質(zhì)量》第一類標(biāo)準(zhǔn)限值，但低于《無(wú)公害食品水產(chǎn)品中有毒有害物質(zhì)限量》標(biāo)準(zhǔn)限值。Cd含量為0.560 mg/kg，超過(guò)《海洋生物質(zhì)量》第一類標(biāo)準(zhǔn)限值的1.8倍，但仍然低于《無(wú)公害食品水產(chǎn)品中有毒有害物質(zhì)限量》標(biāo)準(zhǔn)限值，食用安全良好。但其中元素Cd含量雖低于食用安全標(biāo)準(zhǔn)，卻超過(guò)《海洋生物質(zhì)量》第一類標(biāo)準(zhǔn)限值，且高于廈門養(yǎng)殖區(qū)菲律賓蛤仔體內(nèi)的Cd含量，表明枸杞養(yǎng)殖貝類體內(nèi)有一定程度的鎘污染，需引起重點(diǎn)關(guān)注。

表6 枸杞養(yǎng)殖區(qū)貝體重金屬含量及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Tab.6 Contents and standards of heavy metals in Gouqi shellfish

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)嵊泗枸杞貽貝養(yǎng)殖區(qū)海水、沉積物以及貽貝體內(nèi)重金屬的含量分布以及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析可以得出結(jié)論如下：

(1)嵊泗枸杞貽貝養(yǎng)殖區(qū)海水中的重金屬含量水平總體較低，全部小于《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》第一類和《漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》限值，水體環(huán)境良好，適合貝類養(yǎng)殖。

(2)通過(guò)潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法對(duì)表層沉積物污染程度的分析結(jié)果表明：枸杞養(yǎng)殖區(qū)沉積物環(huán)境良好，但沉積物中Hg的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)局部激增的特點(diǎn)值得重點(diǎn)關(guān)注。

(3)嵊泗枸杞養(yǎng)殖區(qū)貝類體內(nèi)重金屬殘留量低于無(wú)公害水產(chǎn)品食用標(biāo)準(zhǔn)，食用安全良好。但Cd含量超過(guò)《海洋生物質(zhì)量》第一類標(biāo)準(zhǔn)限值，需適當(dāng)引起關(guān)注。

[1]許章程,洪麗卿,鄭邦定.重金屬對(duì)幾種海洋雙殼類和甲殼類生物的毒性[J].臺(tái)灣海峽,1994,13(4)：381-387.

[2]HAKANSON L.An ecological risk index for aquatic pollution control:a sedimentological approach[J].Water Res,1980,14(8): 975-1 001.

[3]唐 銀.Hakanson指數(shù)法評(píng)價(jià)水體沉積物重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的應(yīng)用進(jìn)展[J].環(huán)境科學(xué)導(dǎo)刊,2008,27(3)：66-68.

[4]佘運(yùn)勇,王曉華,母清林,等.舟山群島潮間帶表層沉積物中重金屬污染現(xiàn)狀及潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J].海洋科學(xué)進(jìn)展, 2012,30(4)：567-574.

[5]張志忠,李雙林,董巖翔,等.浙江近岸海域沉積物沉積速率及地球化學(xué)[J].海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì),200,25(3)：15-24.

[6]徐爭(zhēng)啟,倪師軍,庹先國(guó),等.潛在生態(tài)危害指數(shù)法評(píng)價(jià)中重金屬毒性系數(shù)計(jì)算[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2008,31(2)：112-115.

[7]劉芳文,顏 文,王文質(zhì),等.珠江口沉積物重金屬污染及其潛在生態(tài)危害評(píng)價(jià)[J].海洋環(huán)境科學(xué),2002,21(3)：34-38.

[8]吳瑜端.長(zhǎng)江口海域有害重金屬的轉(zhuǎn)移機(jī)理I.轉(zhuǎn)移規(guī)律的調(diào)查研究[J].海洋與湖沼,1978,9(2)：169-182.

[9]廖 勇,黃厚見,李 磊,等.江蘇如東貝類養(yǎng)殖區(qū)重金屬的含量分布特征及潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J].中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè),2012, 28(6)：5-9.

[10]阮金山.廈門貝類養(yǎng)殖區(qū)海水、沉積物和養(yǎng)殖貝類體內(nèi)重金屬含量的初步研究[J].熱帶海洋學(xué)報(bào),2008,27(5)：47-54.

[11]李 玉,俞志明,宋秀賢.運(yùn)用主成分分析(PCA)評(píng)價(jià)海洋沉積物中重金屬污染來(lái)源[J].環(huán)境科學(xué),2006,27(1)：138-141.

[12]孫 毅,母清林,佘運(yùn)勇,等.長(zhǎng)江口及鄰近海域沉積物中金屬分布特征及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià) [J].浙江海洋學(xué)院學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2011,30(2):108-112.

The Distribution of Heavy Metals and Potential Ecological Risk Assessment around Shellfish Farming Area of Shengsi,Zhejiang

CHAI Xiao-ping1,He Song-qin1,CAI Hui-wen2,et al
(1.Zhoushan Marine Ecological Environment Monitoring Station,Zhoushan 316021;2.Marine Science and Technology School of Zhejiang Ocean University,Zhoushan 316022,China)

According to the 2012 and 2013 survey data of Gouqi shellfish farming area,the distribution of heavy metals in the seawater and surface sediments were analyzed.Eco-environmental quality and potential ecological risk in the shellfish farming area were also assessed.The results showed that:(1)In seawater,the levels of heavy metals were all less than the first degree of"Sea Water Quality Standard"and"Fishing Water Quality Standard"limit.(2)In surface sediments,the potential ecological risk indices(RI)of 6 kinds of heavy metals was less than 150,in the light pollution levels.But,the potential ecological risk factor of Hg in G4 showed strong hazard level.(3)The contents of heavy metals in shellfish were below the"Free Food Aquatic Hazardous substances",showing good food safety.But,the content of Cd was over the first degree"Marine Biological Quality"standard.

X55

A

1008－830X(2014)04－0337－05

2014-03-20

國(guó)家自然基金委青年科學(xué)基金項(xiàng)目（41206088）；浙江省自然科學(xué)基金委青年科學(xué)基金資助（LQ12D06001）；浙江海洋學(xué)院青年教師資助項(xiàng)目

柴小平（1982-），女，浙江衢州人，工程師，研究方向：海洋生態(tài).E-mail:46968738@qq.com

蔡惠文.E-mail:caihuiwen1977@hotmail.com