湛江特呈島紅樹(shù)林濕地土壤重金屬含量特征及污染評(píng)價(jià)

陳碧珊，蘇文華，羅松英，吳增聰，莫瑩，李秋琴，黃仁儒

嶺南師范學(xué)院地理系，廣東 湛江 524048

湛江特呈島紅樹(shù)林濕地土壤重金屬含量特征及污染評(píng)價(jià)

陳碧珊，蘇文華，羅松英，吳增聰，莫瑩，李秋琴，黃仁儒

嶺南師范學(xué)院地理系，廣東 湛江 524048

近年來(lái)，隨著沿海地區(qū)工業(yè)化和城市化的進(jìn)程加快，人類(lèi)活動(dòng)產(chǎn)生的大量污染物匯集于河口和海灣地區(qū)，使得紅樹(shù)林濕地土壤污染日益嚴(yán)重。特呈島紅樹(shù)林是中國(guó)古老的紅樹(shù)林古樹(shù)群，由于養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展、旅游開(kāi)發(fā)等人類(lèi)活動(dòng)的加強(qiáng)，該地濕地土壤遭受了不同程度的影響。為了探討特呈島紅樹(shù)林濕地表層土壤重金屬的污染特征，于2015年7月沿特呈島南岸自西向東采集12個(gè)表層土壤樣品，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)室處理和測(cè)試，分析砷（As）、鎘（Cd）、鈷（Co）、鉻（Cr）、銅（Cu）、汞（Hg）、錳（Mn）、鎳（Ni）、鉛（Pb）、釩（V）、鋅（Zn）等11種重金屬的含量特征；并采用潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法進(jìn)行污染評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：（1）特呈島紅樹(shù)林濕地表層土壤11種主要重金屬元素的含量平均值均未超過(guò)國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值；（2）Cd、As、Co、Cu、Zn等5種重金屬元素的平均值均超過(guò)了環(huán)境背景值，其中Cd含量平均值是環(huán)境背景值的1.76倍；其次，As和Co含量平均值分別為環(huán)境背景值的1.39倍和1.37倍；（3）特呈島紅樹(shù)林濕地表層土壤潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)總體上屬于輕微-中等污染；其中，潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)較大的元素是Hg和Cd，屬于中等污染；其他9種重金屬元素屬于輕微污染；（4）從空間分布看，TCD3和TCD10等8個(gè)樣點(diǎn)屬于中等污染，TCD12和TCD4等4個(gè)樣點(diǎn)為輕微污染；（5）土壤重金屬污染主要來(lái)自特呈島居民和游客生活污水排放、農(nóng)業(yè)化肥農(nóng)藥的使用和漁民船舶涂料脫落，但具體成因仍有待進(jìn)一步研究。

紅樹(shù)林濕地；重金屬；污染評(píng)價(jià)；特呈島；湛江市

紅樹(shù)林分布于熱帶、亞熱帶海岸，是陸地向海洋過(guò)渡的特殊生態(tài)系統(tǒng)，具有防浪護(hù)岸、防風(fēng)緩流、固沙聚泥、凈化水質(zhì)、美化環(huán)境、維持海岸生物多樣性和漁業(yè)資源等多種生態(tài)功能。作為生態(tài)系統(tǒng)中的一個(gè)重要因素，土壤基質(zhì)對(duì)紅樹(shù)林生態(tài)系統(tǒng)功能具有重要影響（徐海等，2008）。由于紅樹(shù)林生長(zhǎng)于靜風(fēng)和弱潮的弱谷灣及河口灣環(huán)境，有利于重金屬元素的沉積和固定，往往成為潛在的重金屬富集區(qū)（辛琨等，2005）。金屬元素尤其是重金屬元素在紅樹(shù)林生態(tài)系統(tǒng)中被固定、轉(zhuǎn)移以及生物富集進(jìn)而威脅到陸地生物及人類(lèi)的健康（程皓等，2009）。我國(guó)紅樹(shù)林土壤重金屬研究始于20世紀(jì)50年代，特別是近20年來(lái)，隨著海岸環(huán)境污染的加劇和對(duì)紅樹(shù)林濕地保護(hù)的愈加重視，針對(duì)紅樹(shù)林濕地土壤重金屬元素的含量特征、污染評(píng)價(jià)、空間分布等方面開(kāi)展了大量研究。對(duì)不同地區(qū)紅樹(shù)林濕地主要重金屬含量的測(cè)定發(fā)現(xiàn)，一般紅樹(shù)林沉積物重金屬含量大體表現(xiàn)為Mn＞Zn＞Cr＞Ni＞Cu＞Pb＞Co＞As＞Cd＞Hg（趙廣孺等，2011；彭輝武等，2013；Dang et al.，2005）。由于來(lái)自環(huán)境條件及人類(lèi)活動(dòng)的影響存在差異，不同河口紅樹(shù)林區(qū)沉積物重金屬含量的變化范圍極大（Hsu，2008；劉景春，2006，丁振華等，2009）。在同一紅樹(shù)林區(qū)的不同群落分布區(qū)，沉積物重金屬含量也存在差異（彭輝武等，2013；Liu et al.，2015）。

廣東湛江國(guó)家級(jí)紅樹(shù)林自然保護(hù)區(qū)于1997年成立，是中國(guó)最大的紅樹(shù)林生長(zhǎng)基地（張偉等，2010）。其中，霞山區(qū)特呈島保護(hù)小區(qū)面積50.7 hm2，整個(gè)紅樹(shù)林已經(jīng)有500多年的歷史，有100年以上古樹(shù)510株，是中國(guó)古老的紅樹(shù)林古樹(shù)群。紅樹(shù)林沿特呈島南部、東南部潮間帶成片分布，主要樹(shù)種有白骨壤（Avicennia marina）、桐花樹(shù)（Aegicerascorniculatum）、紅海欖（Rhizophora stylosa）、秋茄（Kandelia candel）、海芒果（Cerbera manghas）等。由于特呈島位于內(nèi)灣，海水交換能力差，大量污染物滯留其中，紅樹(shù)林現(xiàn)已經(jīng)出現(xiàn)群落物種多樣性減少、群落矮化和稀疏、部分枯萎等現(xiàn)象，許多百年以上的古樹(shù)已漸次死亡（高秀梅等，2008；劉亞云，2012）。紅樹(shù)林的減少導(dǎo)致海岸地帶的生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重退化，原有動(dòng)植物資源衰退，風(fēng)暴潮等自然災(zāi)害增加。隨著湛江市“工業(yè)立市，以港興市”發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施，加上寶鋼湛江鋼鐵基地、中科煉化、晨鳴紙業(yè)等三大產(chǎn)業(yè)航母同時(shí)落戶(hù)湛江，湛江海岸帶生態(tài)環(huán)境將承受巨大的壓力；此外，旅游開(kāi)發(fā)、農(nóng)業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)、運(yùn)輸業(yè)和人類(lèi)生活廢水的排放也將給湛江紅樹(shù)林生態(tài)系統(tǒng)帶來(lái)強(qiáng)烈的沖擊。目前關(guān)于特呈島紅樹(shù)林濕地土壤重金屬方面的研究仍很缺乏，本研究試圖通過(guò)對(duì)特呈島紅樹(shù)林土壤重金屬元素含量測(cè)定和潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，深入了解特呈島紅樹(shù)林土壤重金屬現(xiàn)狀和潛在污染程度，以期為區(qū)域紅樹(shù)林濕地土壤保護(hù)和修復(fù)工作提供參考依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

特呈島是湛江港內(nèi)的一個(gè)小島，其地理位置如圖1所示，位于東經(jīng)110°25′～110°27′，北緯21°09′～21°10′，全島南北寬1.4 km，東西長(zhǎng)2.7 km，海岸線長(zhǎng)7.44 km，面積約3.6 km2。屬于北熱帶海洋性季風(fēng)氣候區(qū)，常年溫暖濕潤(rùn)，年平均氣溫22.3 ℃，年均降水雨量1800～2000 mm，年日照時(shí)數(shù)約2100 h。夏秋盛行偏南風(fēng)，常受到臺(tái)風(fēng)侵襲；冬、春季盛行偏北風(fēng)，受寒潮的影響較少。四周波浪全年浪高在0.5～1.4 m之間，以3級(jí)為主，潮間帶為半日潮，潮高變化-27～469 cm之間。陸地地勢(shì)平緩，有極厚的松散沉積層（許會(huì)敏等，2010）。特呈島屬湛江市霞山區(qū)海頭街道辦管轄，全島分為里村、東村、北邊門(mén)村、北宮村、后場(chǎng)村、新屋村、坡尾村等7個(gè)自然村。該島主要產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟(jì)來(lái)源是海洋捕撈及海水網(wǎng)箱養(yǎng)殖，兼有耕農(nóng)業(yè)，尚無(wú)工業(yè)企業(yè)（韓維棟，2007）。近年來(lái)，隨著特呈島基礎(chǔ)設(shè)施的不斷完善，加上特呈漁島度假村、特呈島紅樹(shù)林公園、陳武漢家等旅游景點(diǎn)的開(kāi)發(fā)，上島游客的數(shù)量逐年攀升（張俊等，2012）。

2 樣品采集與研究方法

2.1 樣品采集

2015年7月對(duì)湛江紅樹(shù)林保護(hù)區(qū)特呈島保護(hù)小區(qū)進(jìn)行實(shí)地考察，結(jié)合特呈島紅樹(shù)林群落組成、潮位變化及人類(lèi)活動(dòng)影響等因素，沿特呈島南部海岸自西向東選取12個(gè)采樣點(diǎn)，每個(gè)樣點(diǎn)采用梅花采樣法采集樣品，采樣時(shí)先用塑料小鏟刮去土壤表層枯枝落葉，然后采用PVC管采集表層10 cm的土壤樣品，每個(gè)樣點(diǎn)的重量約1 kg，所采集的樣品裝入密封的乙烯封口袋中，帶回實(shí)驗(yàn)室。自西向東各樣點(diǎn)名稱(chēng)依次為T(mén)CD1、TCD2……TCD12。各樣點(diǎn)分布如圖1所示，樣點(diǎn)相關(guān)信息如表1所示。選取其中的6個(gè)樣點(diǎn)進(jìn)行酸堿性和粒度等理化性質(zhì)分析，結(jié)果表明特呈島紅樹(shù)林保護(hù)小區(qū)表層土壤呈酸性，pH值在5.5～7.8之間，平均值為6.4；表層土壤以砂為主，其次為粉砂，黏土含量最少。其中，砂含量為22.439%～98.811%，平均含量是56.642%；粉砂含量為1.189%～70.216%，平均含量是38.504%；黏土含量為0%～8.030%，平均含量是4.854%。

2.2 樣品實(shí)驗(yàn)室處理方法

野外采集的土壤樣品在實(shí)驗(yàn)室經(jīng)過(guò)自然風(fēng)干后，剔除樣品中的植物根系、有機(jī)殘?jiān)约翱梢?jiàn)侵入體后用瑪瑙研缽充分研磨，過(guò)100目篩；樣品經(jīng)初步處理后，送往澳實(shí)礦物實(shí)驗(yàn)室（廣州）進(jìn)行測(cè)

圖1 湛江特呈島的地理位置及采樣點(diǎn)分布圖Fig. 1 The geographical location of Techeng Island in Zhanjiang and the distribution of sampling points

試，其測(cè)試方法為：樣品經(jīng)過(guò)王水消解和四酸（高氯酸、硝酸、氫氟酸和鹽酸）消解處理后，采用ICP（電感耦合等離子體發(fā)射光譜）和MS（電感耦合等離子體質(zhì)譜儀）測(cè)試，獲得12個(gè)樣點(diǎn)中砷（As）、鎘（Cd）、鈷（Co）、鉻（Cr）、銅（Cu）、汞（Hg）、錳（Mn）、鎳（Ni）、鉛（Pb）、釩（V）、鋅（Zn）11種重金屬元素的含量。

表1 特呈島紅樹(shù)林濕地表層土壤重金屬樣點(diǎn)信息Table 1 Sampling points information of heavy metals in the surface sediment of mangrove wetland in Techeng Island

2.3 數(shù)據(jù)處理方法

目前，土壤重金屬污染評(píng)價(jià)主要采用富集指數(shù)法、內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法、地累積指數(shù)法、潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法等方法。其中，潛在生態(tài)危害指數(shù)法是瑞典科學(xué)家Hakanson于1980年提出的，是評(píng)價(jià)沉積物污染程度及其潛在生態(tài)危害的一種相對(duì)快速、簡(jiǎn)便和標(biāo)準(zhǔn)的方法，也是濱海濕地土壤污染相對(duì)較理想的一種評(píng)價(jià)方法，被廣泛應(yīng)用于土壤重金屬污染評(píng)價(jià)（Hakanson，1980；黃建國(guó)，2007）。其計(jì)算過(guò)程如下：

（1）單個(gè)重金屬污染物富集系數(shù)的確定（enrichment coefficient of contamination），簡(jiǎn)稱(chēng)

對(duì)于參比值，Hakanson提出以現(xiàn)代工業(yè)化前沉積物中重金屬的最高背景值作為參比值；但不同研究區(qū)沉積物中重金屬含量差異明顯，故滕彥國(guó)等（2002）認(rèn)為應(yīng)以研究區(qū)沉積物背景值作為計(jì)算地質(zhì)累積指數(shù)的地球化學(xué)背景值。由于本研究區(qū)典型地帶性土壤為磚紅壤性紅壤，因此本研究采用廣東省土壤環(huán)境背景值中的磚紅壤重金屬含量作為背景值。

（2）土壤重金屬的毒性響應(yīng)系數(shù)（the toxic response factor），簡(jiǎn)稱(chēng)值，采用Hakanson制定的標(biāo)準(zhǔn)化重金屬毒性響應(yīng)系數(shù)為評(píng)價(jià)依據(jù)，其毒性響應(yīng)系數(shù)見(jiàn)表2（徐爭(zhēng)啟等，2008）。

（3）單個(gè)重金屬的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)（the potential ecological risk factor），簡(jiǎn)稱(chēng)值，按下列公式確定：

（4）多種重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)（the potential ecological risk index），簡(jiǎn)稱(chēng)RI值，等于所有重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)的總和。按下列公式確定：

表2 不同重金屬的毒性系數(shù)Table 2 The toxicity factor of different heavy metals

表3 重金屬污染潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)和分級(jí)分析Table 3 Indices and grades of potential ecological risk index of heavy metal pollution

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 表層土壤重金屬含量特征

特呈島紅樹(shù)林濕地12個(gè)樣點(diǎn)表層土壤的11種重金屬元素含量的平均值如表4所示。由表可知，特呈島紅樹(shù)林濕地11種重金屬含量大體表現(xiàn)為Mn＞V＞Zn＞Cr＞Pb＞Cu＞As＞Ni＞Co＞Cd＞Hg。通過(guò)與國(guó)家《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB15618—1995）中一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及雷州半島土壤環(huán)境背景值的對(duì)比可知，特呈島11種重金屬元素的含量平均值都沒(méi)有超過(guò)國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；但是As、Cd、Co和Cu在個(gè)別樣點(diǎn)接近國(guó)家環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)限值。與雷州半島土壤環(huán)境背景值對(duì)比可知，Cd、As、Co、Cu、Zn等5種重金屬元素的平均值均超過(guò)環(huán)境背景值。其中，Cd的平均值是環(huán)境背景值的1.76倍；其次是As和Co，分別是環(huán)境背景值的1.39倍和1.37倍。Hg、Mn、Ni等元素僅在個(gè)別樣點(diǎn)含量高于環(huán)境背景值；Cr、Pb、V等 3種元素的含量比較低，所有樣點(diǎn)的含量均沒(méi)有超過(guò)環(huán)境背景值。

與湛江高橋紅樹(shù)林濕地沉積物重金屬含量進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，特呈島除Cd外，其他重金屬As、Cr、Cu、Pb、Zn含量均低于高橋紅樹(shù)林保護(hù)區(qū)，主要原因可能是受到土壤粒度的影響，特呈島表層土壤總體上以砂為主，顆粒較粗，不利于重金屬的沉積和富集；而高橋紅樹(shù)林分布區(qū)的土壤主要以粉砂、粘土為主，其表面積大、有機(jī)質(zhì)含量高因而較易富集重金屬，更有利于重金屬的沉積（李柳強(qiáng)等，2008）。與福建泉州灣、海南東寨港、廣東福田等其他紅樹(shù)林分布區(qū)進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，特呈島11種重金屬元素含量明顯偏低，主要與湛江市經(jīng)濟(jì)相對(duì)發(fā)展落后，區(qū)內(nèi)污染工業(yè)和企業(yè)分布較少有關(guān)。而珠江三角洲地區(qū)，特別是深圳福田重金屬含量高，主要原因是深圳福田紅樹(shù)林保護(hù)區(qū)內(nèi)工業(yè)發(fā)達(dá)，陸源污染嚴(yán)重（李瑞利等，2012）。海南東寨港周邊水產(chǎn)養(yǎng)殖發(fā)達(dá)，含重金屬的化肥、農(nóng)藥等農(nóng)業(yè)污水的匯入，使海南東寨港紅樹(shù)林濕地的重金屬平均含量偏高（季一諾，2016）。與印度、巴拿馬、巴西和墨西哥等地區(qū)相比，特呈島表層土壤重金屬含量總體上也偏低，僅Cd、Cr、Ni、Pb等4種重金屬含量略高于印度海岸；As高于巴西地區(qū)海岸。

表4 特呈島與其他典型紅樹(shù)林濕地重金屬元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)比Table 4 Comparison of heavy metal element mass fraction in mangrove sediments of Techeng Island and other mangrove wetlands

3.2 表層土壤重金屬富集程度及潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分析

通過(guò)采用潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法計(jì)算潛在生態(tài)富集系數(shù)、潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)及潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)值（RI），獲得特呈島紅樹(shù)林濕地表層土壤重金屬富集程度和潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度。

3.2.1 表層土壤重金屬元素富集程度分析

特呈島紅樹(shù)林濕地表層土壤不同重金屬元素潛在生態(tài)富集系數(shù)如表5所示，其中，As、Cd、Co、Cu、Hg、Zn等6種金屬，屬于中等污染；Cr、Ni、Pb、V、Mn等5種金屬，屬于輕微污染。11種重金屬元素污染程度排序如下：Hg＞Cd＞As＞Co＞Zn＞Cu＞Mn＞Ni＞Pb＞Cr＞V。

從不同樣點(diǎn)看，Hg有10個(gè)樣點(diǎn)為中等污染，2個(gè)樣點(diǎn)為輕微污染，以TCD10污染最為嚴(yán)重。As有9個(gè)樣點(diǎn)屬于中等污染，3個(gè)樣點(diǎn)為輕微污染，以TCD5污染最為嚴(yán)重。Zn有8個(gè)樣點(diǎn)屬于中等污染，4個(gè)樣點(diǎn)為輕微污染。Cd有2個(gè)樣點(diǎn)屬于強(qiáng)污染，分別是TCD10和TCD11，7個(gè)樣點(diǎn)為中等污染，3個(gè)樣點(diǎn)屬于輕微污染。Cu在TCD3樣點(diǎn)屬于強(qiáng)污染，有6個(gè)樣點(diǎn)屬于中等污染，5個(gè)樣點(diǎn)為輕微污染。Mn有2個(gè)樣點(diǎn)屬于中等污染，其他10個(gè)樣點(diǎn)為輕微污染。Co和Ni均有11個(gè)樣點(diǎn)屬于輕微污染，以TCD10污染最嚴(yán)重，表現(xiàn)為強(qiáng)污染；Ni以TCD2污染最嚴(yán)重，為中等污染；Cr、Pb和V等3種元素屬于輕微污染。

3.2.2 表層土壤重金屬元素潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分析

特呈島紅樹(shù)林濕地表層土壤11種重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)如表6所示。由表可知，Hg和Cd潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)平均值在40～80之間，屬于中等污染；其中，以Hg的污染最嚴(yán)重，潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)在80～160之間的有6個(gè)樣點(diǎn)，污染程度表現(xiàn)為T(mén)CD5=TCD1＞TCD3＞TCD7＞TCD9＞TCD2，屬于強(qiáng)污染。其他9種重金屬元素潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)平均值均小于40，均屬于輕微污染，污染程度表現(xiàn)為As＞Co＞Cu＞Ni＞Pb＞Zn＞Cr＞Mn＞V。

從多個(gè)重金屬的綜合潛在生態(tài)危害指數(shù)來(lái)看，特呈島紅樹(shù)林濕地潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)值在35.692～246.312之間，平均值為164.856，屬于輕微污染。對(duì)各個(gè)樣點(diǎn)潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)TCD2、TCD3、TCD5、TCD7、TCD8、TCD9、TCD10和TCD11等8個(gè)樣點(diǎn)屬于中等污染，TCD1、TCD4、TCD6和TCD12等4個(gè)樣點(diǎn)為輕微污染。其中樣點(diǎn)TCD1～TCD3處于耕地附近，耕作過(guò)程常用到有機(jī)肥、堆肥、糞便和化肥農(nóng)藥等，導(dǎo)致土壤中As、Cd、Cu、Hg、Zn等重金屬含量較高。樣點(diǎn)TCD5～TCD11靠近居民點(diǎn)，附近為生活污水排放和當(dāng)?shù)貪O民出海捕魚(yú)漁船?？康牡胤?，野外調(diào)研中也見(jiàn)有污水排污管和廢棄的漁船。由于污水排放和廢棄漁船涂料脫落，導(dǎo)致As、Cd、Hg、Zn等元素含量較高。樣點(diǎn)TCD4和TCD12遠(yuǎn)離耕地和居民點(diǎn)，土壤重金屬含量受到人為干擾很少，表現(xiàn)為輕微污染。

4 結(jié)論

本文對(duì)湛江特呈島紅樹(shù)林濕地表層土壤重金屬元素進(jìn)行含量測(cè)定，并采用潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法對(duì)表層土壤重金屬污染程度進(jìn)行評(píng)價(jià)，得到以下結(jié)論：

（1）由特呈島表層土壤11種重金屬元素含量可知，特呈島紅樹(shù)林濕地11種重金屬含量大體表現(xiàn)為Mn＞V＞Zn＞Cr＞Pb＞Cu＞As＞Ni＞Co＞Cd＞Hg，均沒(méi)有超過(guò)國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；Cd、As、Co、Cu、Cu等5種重金屬元素的平均值均超過(guò)環(huán)境背景值，其中Cd污染最嚴(yán)重，平均值為背景值的1.76倍；As和Co平均值分別是環(huán)境背景值的1.39倍和1.37倍。與世界其他典型紅樹(shù)林濕地沉積物重金屬含量進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，重金屬含量總體上保持較低的水平。

表5 特呈島紅樹(shù)林濕地表層土壤重金屬元素富集系數(shù)Table 5 The heavy metal element enrichment coefficient of contamination in the surface sediment of the mangrove wetland in Techeng Island

表6 特呈島紅樹(shù)林濕地表層土壤重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)和潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)Table 6 The potential ecological risk facter and potential ecological risk index of heavy metals in the surface sediment of the mangrove wetland in Techeng Island

（2）由特呈島表層土壤重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果可知，特呈島紅樹(shù)林濕地總體上屬于輕微-中等污染，其中潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)較大的是元素Hg和Cd，屬于中等污染，其余重金屬元素屬于輕微污染；其中TCD2、TCD3、TCD5、TCD7、TCD8、TCD9、TCD10和TCD11等8個(gè)樣點(diǎn)存在中等污染，TCD1、TCD4、TCD6和TCD12等4個(gè)樣點(diǎn)存在輕微污染。

（3）重金屬元素主要受區(qū)域沉積環(huán)境和物質(zhì)來(lái)源的影響，就特呈島紅樹(shù)林濕地而言，特呈島上沒(méi)有工業(yè)、礦業(yè)和企業(yè)，重金屬主要污染源是農(nóng)業(yè)化學(xué)農(nóng)藥殘留、居民生活污水排放和漁船涂料脫落。其中，TCD1～TCD3樣點(diǎn)位于耕地附近，主要污染源為農(nóng)業(yè)污染；TCD5～TCD11靠近居民點(diǎn)，主要污染源為生活污水及船舶涂料；采樣點(diǎn)TCD4和TCD12遠(yuǎn)離耕地和居民點(diǎn)，土壤污染程度低。

DANG T C, BAYEN S, WURL O, et al. 2005. Heavy metal contamination in mangrove habitats of Singapore [J]. Marine Pollution Bulletin, 50(12): 1732-1738.

HAKANSON L. 1980. An ecological risk index for aquatic pollution control. a sediment logical approach [J]. Water research, 14(8): 975-1001.

HSU M J. 2008. Threat of heavy metal pollution in halophytic and mangrove plants of Tamil Nadu, India [J]. Environmental Pollution, 155(2): 320-326.

JARA-MARINI M E, SOTO-JIMéNEZ M F, PáEZ-OSUNA F. 2008. Bulk and bioavailable heavy metals (Cd, Cu, Pb and Zn) in surface sediments from Mazatlán Harbor ( SE Gulf of California) [J]. Reviews of Environmental Contamination & Toxicology, 80(2): 150-153.

KEHRIG H A, PINTO F N, MOREIRAL I, et al. 2003. Heavy metals and methylmercury in a tropical coastal estuary and a mangrove in Brazil [J]. Organic Geochemistry, 34(5): 661-669.

LI Q S, WU Z F, CHU B, et al. 2007. Heavy metals in coastal wetland sediments of the Pearl River Estuary, China [J]. Environmental Pollution, 149(2): 158-164.

LIU J, MA K, QU L. 2015. Ecological risk assessments and context-dependence analysis of heavy metal contamination in the sediments of mangrove swamp in Leizhou Peninsula, China [J]. Marine Pollution Bulletin, 100(1): 224-230.

YU R, HU G R, ZHAO J X, et al. 2013. Distribution, transfer and stock of heavy metals in Kandeliacandel mangrove situated in Quanzhou Bay wetland, southeast coast of China [J]. Environmental Chemistry, 32 (1): 125-131.

DEFEW L H, MAIR J M, GUZMAN H M. 2005. An assessment of metal contamination in mangrove sediments and leaves from Punta Mala Bay, Pacific Panama [J]. Marine Pollution Bulletin, 50(5): 547-552.

VANE C H, HARRISON I, KIM A W, et al. 2009. Organic and metal contamination in surface mangrove sediments of South China [J]. Marine Pollution Bulletin, 58(1): 134-144.

HARIKUMAR P S, JISHA T S. 2010. Distribution pattern of trace metal pollutants in the sediments of an urban wetland in the southwest coast of India [J]. International Journal of Engineering Science and Technology, 2(5): 840-850.

程皓, 陳桂珠, 葉志鴻, 等. 2009. 紅樹(shù)林重金屬污染生態(tài)學(xué)研究進(jìn)展[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào), 29(7): 3893-3900.

丁振華, 劉金鈴, 李柳強(qiáng), 等. 2009. 中國(guó)主要紅樹(shù)林濕地沉積物中汞的分布特征[J]. 環(huán)境科學(xué), 30(8): 2210-2215.

傅楊榮. 2014. 海南島土壤地球化學(xué)與優(yōu)質(zhì)農(nóng)業(yè)研究[D]. 武漢: 中國(guó)地質(zhì)大學(xué): 51-52.

高秀梅, 韓維棟. 2008. 特呈島白骨壤古樹(shù)群的調(diào)查分析[J]. 防護(hù)林科技, 82(1): 6-8.

韓維棟, 高秀梅. 2007. 特呈島紅樹(shù)林資源保護(hù)與利用研究[J]. 林業(yè)資源管理, (2): 77-81.

何斌源, 戴培建, 范航清. 1996. 廣西英羅港紅樹(shù)林沼澤沉積物和大型底棲動(dòng)物中重金屬含量的研究[J]. 海洋環(huán)境科學(xué), 15(1): 35-41.

黃建國(guó). 2007. 福建主要濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)重金屬污染特征及評(píng)價(jià)[D].福州: 福建農(nóng)林大學(xué): 4.

季一諾, 趙志忠, 吳丹, 等. 2016. 海南東寨港紅樹(shù)林沉積物中重金屬的分布及其生物有效性[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 27(2): 593-600.

李麗琳, 莫莉萍, 陸媛. 2014. 欽州港紅樹(shù)林濕地沉積物重金屬含量研究[J]. 西部交通科技, 82(5): 76-80.

李柳強(qiáng), 丁振華, 劉金玲, 等. 2008. 中國(guó)主要紅樹(shù)林表層沉積物中重金屬的分布特征及影響因素[J]. 海洋學(xué)報(bào), 30(5): 159-164.

李瑞利, 柴民偉, 邱國(guó)玉, 等. 2012. 近50年來(lái)深圳灣紅樹(shù)林濕地Hg、Cu累積及其生態(tài)危害評(píng)價(jià)[J]. 環(huán)境科學(xué), 33(12): 4276-4283.

劉景春. 2006. 福建紅樹(shù)林濕地沉積物重金屬的環(huán)境地球化學(xué)研究[D].廈門(mén): 廈門(mén)大學(xué): 1-2.

劉亞云. 2012. 特呈島紅樹(shù)林自然保護(hù)區(qū)水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)[J]. 海洋湖沼通報(bào), (3): 115-116.

彭輝武, 李釗, 李瑞良, 等. 2013. 珠海淇澳島紅樹(shù)林對(duì)重金屬吸附能力的研究[J]. 林業(yè)實(shí)用技術(shù), (9): 15-18.

滕彥國(guó), 度先國(guó), 倪師軍, 等. 2002. 應(yīng)用地質(zhì)累積指數(shù)評(píng)價(jià)沉積物中重金屬污染: 選擇地球化學(xué)背景的影響[J]. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù), 25(2): 7-9.

辛琨, 趙廣孺, 孫娟, 等. 2005. 紅樹(shù)林土壤吸附重金屬生態(tài)功能價(jià)值估算[J]. 生態(tài)學(xué)雜志, 24(2): 206-208.

徐海, 陳少波. 2008. 紅樹(shù)林土壤基本特征及發(fā)展前景[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué), 36(4): 1496-1497.

徐爭(zhēng)啟, 倪師軍, 庹先國(guó), 等. 2008. 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), 31(2): 112-115.

許會(huì)敏, 葉蟬, 張冰, 等. 2010. 湛江特呈島紅樹(shù)林植物群落的結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)特征[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào), 19(4): 864-865.

許煉烽, 劉騰輝. 1996. 廣東土壤環(huán)境背景值和臨界含量的地帶性分異[J]. 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 17(4): 58-62.

張俊, 楊鵬樺. 2012. 特呈島: 為了那殷切的囑托[N]. 中國(guó)旅游報(bào). 2012-8-15 (第015版).

張偉, 張義豐, 張宏業(yè), 等. 2010. 生態(tài)城市建設(shè)背景下湛江紅樹(shù)林的保護(hù)與利用[J]. 地理研究, 29(4): 608-610.

趙廣孺, 王軍廣, 趙志忠, 等. 2011. 海南島北部紅樹(shù)林區(qū)沉積物中微量元素含量及垂直分布特征[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué), 39(26): 16097-16099.

The Features and the Pollution Assessments of Heavy Metals in the Surface Sediments of Mangrove Wetland in Techeng Island, Zhanjiang

CHEN Bishan, SU Wenhua, LUO Songying, WU Zengcong, MO Ying, LI Qiuqin, HUANG Renru
Department of Geography, Lingnan Normal University, Zhanjiang 524048, China

In recent years, as the process of industrialization and urbanization in coastal areas are speeding up, a large number of pollutants produced by human activities are found in estuaries and bays, making the soil pollution of mangrove wetland become increasingly serious. Being known as the oldest and most beautiful ancient mangrove floral in China, the Techeng Island mangrove wetland has actually suffered from varying degrees of influence due to the intensification of human activities like aquaculture development, tourism development and so on. In order to research the pollution features of heavy metals in surface soils of Techeng mangrove wetland, 12 surface sediment samples were collected along the south bank of Techeng Island from west to east in July 2015. Based on pretreatment and laboratory test, the characteristics of 11 kinds of heavy metals were analyzed; and the potential ecological risk index method was used to evaluate the level of pollution. The results are as follows: (1) The average concentrations of 11 major heavy metal elements in the surface sediment did not exceed the National soil environment quality level standard; (2) The average concentrations of Cd, As, Co, Cu and Zn had exceeded the environment background value; among them, the average concentration of Cd element was1.76 times of the environment background value; Followed by the average concentration of As and Co was1.39 and 1.37 times respectively of the environment background value; (3) In general, the potential ecological risk of surface sediment in Techeng Island mangrove wetland was mild-moderate pollution. Among them, the Hg and Cd element got higher potential risk, belong to the medium pollution; and the other 9 kinds of heavy metal elements belong to the slight pollution; (4) From the spatial distribution, 8 samples, such as TCD3 and TCD10, belong to the medium pollution; the other 4 samples, like TCD12 and TCD4, belong to the slightly pollution. And (5) the heavy metal pollution in the surface sediment mainly resulted from the discharge of domestic sewage, the use of agricultural chemical fertilizer and the fishermen ship paint off, and this caused by the residents and tourists of Techeng Island, but this still needs further study.

mangrove wetland; heavy metal; pollution assessment; Techeng Island; Zhanjiang

10.16258/j.cnki.1674-5906.2017.01.024

X144; X825

A

1674-5906（2017）01-0159-07

陳碧珊, 蘇文華, 羅松英, 吳增聰, 莫瑩, 李秋琴, 黃仁儒. 2017. 湛江特呈島紅樹(shù)林濕地土壤重金屬含量特征及污染評(píng)價(jià)[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào), 26(1): 159-165.

CHEN Bishan, SU Wenhua, LUO Songying, WU Zengcong, MO Ying, LI Qiuqin, HUANG Renru. 2017. The features and the pollution assessments of heavy metals in the surface sediments of mangrove wetland in Techeng Island, Zhanjiang [J]. Ecology and Environmental Sciences, 26(1): 159-165.

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41606053）；廣東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（2016A030310364）；“攀登計(jì)劃”廣東大學(xué)生科技創(chuàng)新培育項(xiàng)目（pdjh2016b0302）；嶺南師范學(xué)院人才引進(jìn)專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目（ZL11701）

陳碧珊（1982年生），女，講師，博士，主要從事環(huán)境演變、氣候變化等研究。

2016-10-14