2014年茅尾海海水及表層沉積物中6種重金屬污染及評價(jià)

李素霞，韋司棋，林俊良，王道波（1.廣西北部灣海洋生物多樣性養(yǎng)護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 欽州 535000；2.北部灣海洋生物資源開發(fā)與保護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 欽州 535000；3.欽州學(xué)院 資源與環(huán)境學(xué)院，廣西 欽州 535000；.安徽海峰分析測試科技有限公司，安徽 合肥 230000）

2014年茅尾海海水及表層沉積物中6種重金屬污染及評價(jià)

李素霞1，2，3，韋司棋4，林俊良1，2，3，王道波1，2，3
（1.廣西北部灣海洋生物多樣性養(yǎng)護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 欽州 535000；2.北部灣海洋生物資源開發(fā)與保護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 欽州 535000；3.欽州學(xué)院 資源與環(huán)境學(xué)院，廣西 欽州 535000；4.安徽海峰分析測試科技有限公司，安徽 合肥 230000）

采集了廣西欽州茅尾海12個(gè)海水樣品和對應(yīng)的海洋表層沉積物樣品，分析了茅尾海海水及表層沉積物中Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、As的含量，并利用單因子污染指數(shù)評價(jià)了海水及沉積物在該區(qū)的污染程度及利用地積累指數(shù)法評價(jià)了該區(qū)表層沉積物的重金屬污染程度。結(jié)果表明：海水中Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、As平均含量均符合海漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，但是Cu、Pb、Zn、Hg平均含量均超出第一類海洋水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，且Cu、Pb、Zn、Hg有超標(biāo)現(xiàn)象。表層沉積物重金屬平均污染指數(shù)均小于1，均符合一類標(biāo)準(zhǔn)，但是重金屬元素Cu、Pb、Zn、Cd、As有超標(biāo)現(xiàn)象。Pb、Zn、As的地積累指數(shù)均較小，Cu、Cd、Hg的地積累指數(shù)略大，污染多在欽江和大欖江的入?？诟浇?/p>

茅尾海；重金屬；污染評價(jià)；沉積物

茅尾海位于廣西欽州灣海域頂部，位于108°28′E～108°37′E、21°46′N～21°54′N之間，面積約135 km2，北有欽江、茅嶺江、大欖江注入，給茅尾海帶來豐富的營養(yǎng)物質(zhì)和礦物質(zhì)，使茅尾海的漁業(yè)資源非常豐富。但近年來隨著北部灣經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)的快速發(fā)展，茅尾海海洋工程的加速建設(shè)，養(yǎng)殖業(yè)的過渡發(fā)展，以及欽江、茅嶺江、大欖江帶來的工業(yè)污水和生活廢水，使茅尾海的污染日益加重［1］。茅尾海是欽州市重點(diǎn)保護(hù)的生態(tài)區(qū)，2008年經(jīng)國務(wù)院批復(fù)的《廣西北部灣經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)發(fā)展規(guī)劃》指出，要建設(shè)茅尾海海洋生態(tài)保護(hù)區(qū)，當(dāng)?shù)卣當(dāng)M加大整治力度，力求恢復(fù)該海域的生態(tài)功能。為此，相關(guān)專家學(xué)者積極響應(yīng)這一號(hào)召，對茅尾海生態(tài)環(huán)境的污染現(xiàn)狀做了調(diào)查及評價(jià)工作，研究結(jié)果表明茅尾海已受到一定程度重金屬污染［1-6］。但隨著該區(qū)域經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，人類活動(dòng)對其影響進(jìn)一步加劇，需要對茅尾海的環(huán)境狀況進(jìn)行即時(shí)更新調(diào)查和評估。因此，筆者于2014年11月對茅尾海海域表層海水及對應(yīng)的表層沉積物進(jìn)行采樣，系統(tǒng)分析了表層海水及對應(yīng)的表層沉積物6種重金屬元素（Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、As）含量，采用單因子污染指數(shù)評價(jià)及地積累指數(shù)評價(jià)對海水及表層沉積物進(jìn)行分析與評價(jià)，為茅尾海的環(huán)境保護(hù)及可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集及處理

基于茅尾海的水文水質(zhì)特點(diǎn)，海灣形狀、外流江分布，共設(shè)置12個(gè)采樣點(diǎn)采集海水和對應(yīng)的表層沉積物，采樣點(diǎn)主要分布在欽江、大欖江、茅嶺江的入?？诟浇约懊┪埠Ｖ醒?，具體采樣點(diǎn)見圖1。

試驗(yàn)于2014年11月進(jìn)行，采用2.5 dm3有機(jī)玻璃采水器采集表層海水，表層沉積物用抓斗式采泥器采集，采樣深度0～20 cm，樣品調(diào)查、采集、保存和預(yù)處理按照《海洋調(diào)查規(guī)范》［7］和《海洋監(jiān)測規(guī)范》［8］操作，表層沉積物采集后裝入樣品袋帶回實(shí)驗(yàn)室風(fēng)干、研磨過篩（200目）后進(jìn)行分析。

1.2 樣品檢測

樣品中的Cu、Pb、Cd、Zn采用原子吸收分光光度計(jì)測定，Hg采用冷原子吸收法測定，As采用原子熒光法測定。

1.3 評價(jià)方法

1）海水水質(zhì)和表層沉積物采用單項(xiàng)污染指數(shù)（Pi）［9］評價(jià)，以《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》［10］、《海洋沉積物質(zhì)量》［11］及《國家漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》［12］的一類標(biāo)準(zhǔn)限值作為評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，按Pi=Ci/C0進(jìn)行計(jì)算，式中:Ci為污染物實(shí)測濃度；C0為海水水質(zhì)（或海洋沉積物質(zhì)量）一類標(biāo)準(zhǔn)限值。超標(biāo)率%=超標(biāo)的采樣點(diǎn)數(shù)量÷12×100%。

2）表層沉積物重金屬污染評價(jià)方法采用地積累指數(shù)法，地積累指數(shù)法是德國MüLLER提出［13］，既考慮到地球化學(xué)背景值及人類造成污染的因素，還關(guān)注自然造巖成因可能引起的背景值的變動(dòng)因素。

其公式表達(dá)為

式中，BEn指重金屬地球化學(xué)背景值，mg/kg；1.5是常數(shù)，是考慮到由于成巖的作用可能會(huì)引起的背景值的變動(dòng)；Cn是指重金屬元素在沉積物中的含量，mg/kg。地積累指數(shù)共分為7級(jí)（0-6級(jí)），表示污染物程度由無至極強(qiáng)。表1采用2007年廣西北部灣沉積物中重金屬含量作為背景值［14］，表2列出了地積累指數(shù)與污染程度的關(guān)系。

表1 廣西北部灣重金屬地球化學(xué)背景值Tab.1 Geo-chemical background values of heavy metals in Guangxi Beibu Gulf

表2 地積累指數(shù)與地積累污染級(jí)數(shù)Tab.2 Indices of geo-accumulation and pollution grades

2 結(jié)果與分析

2.1 海水重金屬含量的分析與污染評價(jià)

海水中重金屬含量及海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)見表3。依據(jù)單因子污染指數(shù)評價(jià)結(jié)果，表層海水中Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、As單因子平均污染指數(shù)分別為1.12、2.7、2.42、0.38、1.36、0.021。其中Cu、Pb、Zn、Hg的單項(xiàng)平均污染指數(shù)均大于1，表明其平均含量均超過海水一類標(biāo)準(zhǔn)，各重金屬污染程度由高到底的排列順序分別是Pb＞Zn＞Hg＞Cu＞Cd＞As。

由表3可知，在12個(gè)采樣點(diǎn)中，以海水水質(zhì)一類標(biāo)準(zhǔn)為參考標(biāo)準(zhǔn)，Cu和Pb的超標(biāo)率達(dá)58.33%，Zn的超標(biāo)率達(dá)100%，Cd的超標(biāo)率達(dá)8.33%，Hg的超標(biāo)率為66.66%，As的超標(biāo)率為0。以漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為參考，僅Cu的超標(biāo)率達(dá)到8.33%（只有3號(hào)采樣點(diǎn)超標(biāo)），其余均未超標(biāo)。與雷富等［2，4］的兩次（2011年6月和2011年11月取樣）監(jiān)測結(jié)果以及田海濤等［3］的評價(jià)結(jié)果（2011年11月取樣）相比，各種污染物的超標(biāo)率及平均值有明顯的升高趨勢，尤其是靠近欽江、大欖江、茅嶺江的入?？诘炔蓸狱c(diǎn)超標(biāo)率及平均濃度顯著增高，這說明海水重金屬污染主要受人類活動(dòng)影響所致，這些河流攜帶上游大量的生活污水入海，再加之近幾年北部灣經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)的快速發(fā)展，大量的工業(yè)廢水也隨之排入，造成海水重金屬含量明顯升高。

2.2 表層沉積物重金屬含量的分析與污染評價(jià)

茅尾海表層沉積物中重金屬含量及評價(jià)結(jié)果見表4。由表4可知，在研究區(qū)域范圍內(nèi)6種（Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、As）重金屬單因子污染指數(shù)分別為0.87、0.54、0.73、0.64、0.35、0.67，其大小順序?yàn)镃u＞Zn＞As＞Cd＞Pb＞Hg。與海洋沉積物一類標(biāo)準(zhǔn)相比，Cu、Zn、Cd的超標(biāo)率均達(dá)到16.67%，Pb和As的超標(biāo)率均為8.33%，Hg在12個(gè)采樣點(diǎn)中沒有超標(biāo)現(xiàn)象，說明茅尾海沉積物相對比較安全。

2.3 茅尾海表層沉積物重金屬的地積累指數(shù)和級(jí)別

利用地積累指數(shù)和級(jí)別評價(jià)茅尾海表層沉積物重金屬污染結(jié)果見表5，在12個(gè)采樣點(diǎn)中，Pb、Zn、As的地積累指數(shù)均較小，地積累污染級(jí)別大部分為0或1，處于無污染至中度污染之間。Cu、Cd、Hg的地積累指數(shù)分別有0、1、2、3，地積累指數(shù)最高的是采樣點(diǎn)3的Cd和Hg，地積累指數(shù)最高的是Cd，在所有的采樣點(diǎn)均在1～3，其中采樣點(diǎn)3是中-強(qiáng)污染程度，采樣點(diǎn)1、2、4、5、6、8、9的地積累指數(shù)為2，屬于中污染程度，7、10、11、12的地積累指數(shù)為1，屬于無-中污染程度。其次Hg的地積累指數(shù)較高，在12個(gè)采樣點(diǎn)中，采樣點(diǎn)3地積累指數(shù)為3，屬于中-強(qiáng)度污染，采樣點(diǎn)1、2、4地積累指數(shù)為2，屬于中污染程度，采樣點(diǎn)5、6、7、8地積累指數(shù)為1，屬于無-中污染程度，9、10、11、12地積累指數(shù)為0，屬于無污染程度。Cu的地積累指數(shù)最高的是3號(hào)采樣點(diǎn)，屬于中污染程度，1、2、4、5、6、7、8、9號(hào)采樣點(diǎn)的地積累指數(shù)均為1，屬于無-中污染程度，10、11、12號(hào)采樣點(diǎn)的地積累指數(shù)均為0，屬于無污染程度?？傮w來看，茅尾海表層沉積物重金屬地積累指數(shù)相對偏低，但是與田海濤等［3］的研究成果相比有顯著提高，表明茅尾海周圍工礦企業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)、上游陸源污染物質(zhì)等排放在逐年增加。

表3 茅尾海海水重金屬含量及評價(jià)結(jié)果Tab.3 Concentration and quality assessment results of heavy metals in water of Maowei Sea /（mg·L-1）

表4 茅尾海表層沉積物中重金屬含量及評價(jià)結(jié)果Tab.4 Heavy metals'concentration and evaluation results in surface sediments of Maowei Sea w/×10-6

表5 茅尾海沉積物重金屬的地積累指數(shù)和級(jí)別Tab.5 Indices of geo-accumulation and pollution grades of heavy metals in Maowei Sea

2.4 重金屬來源的分析

表3和表4顯示6種重金屬元素的最大值均出現(xiàn)在采樣點(diǎn)3，結(jié)合圖1可知，采樣點(diǎn)3恰好是欽江的入海口處，其次污染比較嚴(yán)重的是5號(hào)采樣點(diǎn)，由圖1可知，這是大欖江的入海口處。另外，6種重金屬元素的最小值9、10、11、12采樣點(diǎn)，這些采樣點(diǎn)基本分布在茅尾海的中央部位，這種分布模式主要是受人類活動(dòng)影響的體現(xiàn)，靠近欽江、大欖江、茅嶺江入?？诟浇亟饘俸棵黠@升高。由評價(jià)結(jié)果及圖1分布可以看出欽江和大欖江入?？诟浇暮Ｋ氨韺映练e物重金屬元素含量明顯較其他區(qū)域高，表明此區(qū)域人類活動(dòng)頻繁，直接影響了海洋生態(tài)的重金屬污染。

由表3和表4還可知，無論是海水還是表層沉積物，濃度較高者均出現(xiàn)在欽江、大攬江、茅嶺江入?？诘?、5、8號(hào)采樣點(diǎn)，這說明茅尾海近年來重金屬急劇上升的主要原因是人類活動(dòng)所致，主要是上游的生活污水、工礦企業(yè)的三廢排放（由于北部灣的快速發(fā)展，工礦企業(yè)快速入駐，環(huán)保工作沒有及時(shí)跟上）、養(yǎng)殖業(yè)以及游輪船只所致。

2.5 海水重金屬含量與沉積物重金屬相關(guān)性分析

海水重金屬與表層沉積物重金屬相關(guān)性分析見表6。由表6可知，海水中重金屬含量與相對應(yīng)的表層沉積物重金屬含量呈不同程度的相關(guān)性，其中Zn、Cd、Hg、As呈顯著性相關(guān)，重金屬Cu和Pb雖然沒有達(dá)到顯著相關(guān)，但其相關(guān)系數(shù)也趨于顯著。這可能是由于海水中重金屬鉛的來源主要受人類活動(dòng)影響所致，例如游輪、船只的漏油，生活污水的排放所致。而其他幾種重金屬元素一方面受人類活動(dòng)的影響，另一方面主要受自然發(fā)育的巖性所致。

表6 海水重金屬含量與表層沉積物重金屬含量相關(guān)性分析Tab.6 Correlation analysis of heavy metal content in seawater and heavy metal content in surface sediments in Maowei Sea

3 結(jié)論

1）茅尾海海水中，在采樣區(qū)域的12個(gè)采樣點(diǎn)中，6種（Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、As）重金屬元素含量中除As元素含量外，其余5種（Cu、Pb、Zn、Cd、Hg）重金屬元素含量均不同程度地超過海水水質(zhì)第一類標(biāo)準(zhǔn)。且Cu元素含量有8.33%超出漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

2）茅尾海表層沉積物重金屬Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、As的平均單因子污染指數(shù)均小于1。但是，在采樣的12個(gè)采樣點(diǎn)中，除Hg元素含量外，其余5種重金屬元素含量均有部分超過海洋沉積物的一類標(biāo)準(zhǔn)。

3）根據(jù)地積累指數(shù)（Igeo）評價(jià)結(jié)果，Pb、Zn、As地積累指數(shù)較小，均為0和1，除3號(hào)采樣點(diǎn)外，Cu的地積累指數(shù)也為0和1；Cd、Hg的污染程度略大，地積累指數(shù)為0、1、2、3，從無到強(qiáng)度污染不等。在采樣的12個(gè)采樣點(diǎn)中，污染最嚴(yán)重的出現(xiàn)在3號(hào)采樣點(diǎn)，Cd和Hg的地積累污染指數(shù)為3，達(dá)到中-強(qiáng)度污染。

4）茅尾海海水重金屬含量與相對應(yīng)的表層沉積物重金屬含量呈不同程度的正相關(guān)，且重金屬Zn、Cd、Hg、As達(dá)顯著性相關(guān)水平。

綜上所述，廣西茅尾海海域正在遭受重金屬元素的危害，尤其是欽江和大攬江入?？谔幬廴緡?yán)重，需及時(shí)采取措施以降低重金屬對生態(tài)和人類健康可能帶來的危害。

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［8］ 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB 17378-2007海洋監(jiān)測規(guī)范［S］.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

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［12］中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB 11607-1989國家漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1989.

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（責(zé)任編輯:胡燕梅）

Pollution Evaluation of Heavy Metals in Sea Water and Surface Sediments in Maowei Sea

LI Suxia1，2，3，WEI Siqi4，LIN Junliang1，2，3，WANG Daobo1，2，3
（1.Guangxi Key Laboratory of Beibu Gulf Marine Biodiversity Conservation，Qinzhou 535000，Guangxi，China；2.Key Laboratory of Exploitation and Protection of Beibu Gulf Marine Biological Resources，Qinzhou 535000，Guangxi，China；3.College of Resources and Enviroment of Qinzhou University，Qinzhou 535000，Guangxi，China；4.Anhui Haifeng Analysis Testing Technology Co.，Ltd.，Hefei 230000，Anhui，China）

The author collected 12 seawater samples and the corresponding marine surface sediments samples from Maowei Sea.The heavy metals content such as Cu，Pb，Zn，Cd，Hg，As in seawater and surface sediments were determined.The index of single factor and geo-accumulation were used to assess heavy metals pollution.The results showed the average concentration of Cu，Pb，Zn，Cd，Hg，As were up to the second-class seawater quality standard and water puality standard for fisheries.But the average concentration of Cu，Pb，Zn，Hg were higher than the first-class seawater quality standard and Cu，Pb，Zn，Hg have exceeded the standard.The average pollution level of heavy metals were lower than 1 from the surface sediments，but the heavy metal Cu，Pb，Zn，Cd，As have exceeded the standard.The geoaccumulation index of Pb，Zn，As were smaller，and the geo-accumulation Index of Cu，Cd，Hg were larger.Pollution sites were found nearby Qin River and Tai Lam River estuary.

Maowei Sea；heavy metals；pollution assessment；sediments

X834

A

1673-0143（2015）05-0471-06

10.16389/j.cnki.cn42-1737/n.2015.05.018

2015-06-24

廣西北部灣海洋生物多樣性養(yǎng)護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、北部灣海洋生物資源開發(fā)與保護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合資助項(xiàng)目（2015ZC05；2015ZD02）；廣西省教育廳高校科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目（KY2015LX514）

李素霞（1976—），女，副教授，碩士，研究方向：海洋及海岸帶生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)研究。