連云港市海域海洋傾倒疏浚物的重金屬污染及其潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)

吉會(huì)峰 劉吉堂 楊波 馬潤(rùn)美 丁言者 高清清

摘要：為加強(qiáng)連云港市海域的海洋傾廢管理和海洋生態(tài)環(huán)境保護(hù)，文章在該海域主要疏浚工程區(qū)的49個(gè)站位開展采樣調(diào)查，并采用潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法，評(píng)價(jià)表層疏浚物的重金屬污染程度及其潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。研究結(jié)果表明：連云港市海域疏浚物質(zhì)量總體較好，重金屬含量的變化范圍和分布的區(qū)域差異較小，其中含量最高的為鋅、最低的為汞;污染程度最大的重金屬為鎘，較小的重金屬為鉻;潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)由大到小的重金屬依次為鎘、汞、砷、銅、鉛、鉻和鋅，除鎘和汞（連云港港區(qū)）外，其余潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為低;潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)由大到小的區(qū)域依次為連云港港區(qū)、徐圩航道、外航道內(nèi)段、田灣核電站取水口和外航道外段，除連云港港區(qū)外，其余區(qū)域的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為低;應(yīng)高度關(guān)注鎘和汞等重金屬的污染狀況以及近岸區(qū)域的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。

關(guān)鍵詞：海洋傾廢;海洋環(huán)境;港口航道;疏浚工程;重金屬污染

中圖分類號(hào)：P76;U616? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? 文章編號(hào)：1005-9857（2019）06-0046-06

Heavy Metal Pollution and Potential Ecological Risk of Marine Dredged Materials in Lianyungang Sea Area

JI Huifeng，LIU Jitang，YANG Bo，MA Runmei，DING Yanzhe，GAO Qingqing

（Nantong Marine Environmental Monitoring Center，Nantong 226002，China）

Abstract： In order to strengthen the management of marine dumping and the protection of marine ecological environment in Lianyungang sea area，49 stations in the main dredging engineering areas were sampled and investigated.The potential ecological risk index method was used to evaluate the pollution degree and potential ecological risk of heavy metals in surface dredged materials.Results showed that the quality of dredged materials in Lianyungang sea area was better in general，and the variation range and distribution of heavy metals content were relatively small.The highest content of heavy metals was Zn，the lowest was Hg，the heaviest pollution was Cd，the smaller was Cr.The potential ecological risk indexes of heavy metals from large to small were Cd，Hg，As，Cu，Pb，Cr and Zn，and the potential ecological risk levels were low except Cd and Hg （Lianyungang port area）.The potential ecological risk indexes from large to small were Lianyungang port area，Xuwei channel，inner section of Lianyungang channel，water intake of Tianwan nuclear power station and outer section of Lianyungang channel，the potential ecological risk levels of other areas were low except Lianyungang port area.Pollution status of heavy metals and potential ecological risks in coastal areas should be highly concerned.

Key words： Marine dumping，Marine environment，Port and channel，Dredging engineering，Heavy metal pollution

0 引言

海洋傾廢是向海洋傾倒廢棄物以減少陸地環(huán)境污染的方法，其中疏浚物是傾倒量最大的類別，占比超過(guò)95%[1]。受工業(yè)廢水和城市污水的影響，疏浚物往往不同程度地被營(yíng)養(yǎng)鹽[2]、重金屬[3]和持久性有機(jī)物[4]等污染，其中重金屬污染備受關(guān)注[5]。被重金屬污染的疏浚物傾倒入海后，可能引起海洋環(huán)境的一系列變化，并對(duì)海洋生物造成一定的影響[6-8]。

連云港市地處江蘇省北部黃海海域的海州灣西南岸，是我國(guó)沿海地區(qū)中部能源和貿(mào)易運(yùn)輸?shù)闹匾诎冻鞘?。隨著連云港市海洋經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，港口、航道和海岸開發(fā)利用等工程不斷涌現(xiàn)，海洋傾廢活動(dòng)日益頻繁，其中傾倒疏浚物的主要包括連云港港30萬(wàn)噸級(jí)航道工程（連云港港外航道和徐圩航道）、田灣核電站取水明渠延伸工程和連云港港口碼頭維護(hù)性疏浚工程等。

目前關(guān)于連云港市海域海洋傾倒疏浚物的重金屬含量和分布及其潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)鮮有報(bào)道。本研究對(duì)連云港市海域主要疏浚物中的典型重金屬進(jìn)行采樣調(diào)查和潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，以期為該海域的傾廢管理和生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 樣品采集和處理

本研究于2017年8—9月分別在連云港港外航道、徐圩航道、田灣核電站取水口和連云港港區(qū)采樣，共采集表層疏浚物樣品49個(gè)，包括連云港港外航道內(nèi)段8個(gè)（編號(hào)1～8）、連云港港外航道外段14個(gè)（編號(hào)9～22）、徐圩航道7個(gè)（編號(hào)23～29）、田灣核電站取水口12個(gè)（編號(hào)30～41）和連云港港區(qū)8個(gè)（編號(hào)42～49）。所有采樣站位均沿工程區(qū)布設(shè)（圖1）。

樣品的采集、存儲(chǔ)和運(yùn)輸均按《海洋調(diào)查規(guī)范》（GB/T 12763—2007）執(zhí)行。樣品測(cè)定參考《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范》（GB 17378.5—2007），主要采用火焰原子吸收分光光度法（鋅）、無(wú)火焰原子吸收分光光度法（銅、鉛、鎘和鉻）和原子熒光法（汞和砷），所用儀器為Varian AA-240原子吸收分光光度計(jì)和AFS-930原子熒光光度儀。

1.2 潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

目前重金屬的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法主要包括地累積指數(shù)法、沉積物富集指數(shù)法、潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法和回歸過(guò)量分析法等[9-13]。本研究采用潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法，該方法兼顧不同重金屬的毒性特征和重金屬在表層沉積物中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，可整體反映表層沉積物中的重金屬對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境的綜合潛在影響，同時(shí)適用于大尺度下非同源沉積物的評(píng)價(jià)和比較[14]，是表層沉積物質(zhì)量評(píng)價(jià)的最常用方法[15-16]。

單種重金屬污染指數(shù)（Cif）反映某種重金屬的污染程度，單種重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)（Eir）反映某種重金屬的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，多種重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)（RI）反映多種重金屬的綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，計(jì)算公式分別為：

式中：CiD為重金屬的實(shí)測(cè)值;CiR為重金屬的背景值，為提高評(píng)價(jià)結(jié)果的可比性，選用中國(guó)大陸沉積物背景值[17];Tir為重金屬的毒性系數(shù)。

參考已有研究成果[18-19]，結(jié)合連云港市海域的特點(diǎn)，確定各指數(shù)的等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（表1）。

2 評(píng)價(jià)結(jié)果

2.1 重金屬含量和分布

連云港市海域疏浚物的重金屬含量和分布如表2所示。

由表2可以看出，各區(qū)域疏浚物重金屬的含量均不超過(guò)《海洋傾倒物質(zhì)評(píng)價(jià)規(guī)范 疏浚物》（GB 30980—2014）的限值，表明連云港市海域疏浚物質(zhì)量總體較好;從變異系數(shù)來(lái)看，重金屬含量的變化范圍較小;從平均值來(lái)看，重金屬分布的區(qū)域差異較小，但汞和砷含量近岸高、遠(yuǎn)岸低的分布趨勢(shì)明顯，近岸區(qū)域（連云港港區(qū)）是遠(yuǎn)岸區(qū)域（外航道外段）的2倍左右;重金屬中含量最高的為鋅，其次為鉻，含量最低的為汞。

2.2 重金屬污染程度和潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)

2.2.1 單種重金屬污染

連云港市海域疏浚物的單種重金屬污染指數(shù)的計(jì)算結(jié)果如表3所示。

由表3可以看出，各區(qū)域疏浚物污染程度最大的重金屬為鎘;污染程度其次的重金屬，近岸區(qū)域（連云港港區(qū)和田灣核電站取水口）為砷，遠(yuǎn)岸區(qū)域（外航道和徐圩航道）為銅;污染程度較小的重金屬為鉻;污染程度為中的重金屬，連云港港區(qū)為銅、鎘、鋅、汞和砷，田灣核電站取水口、徐圩航道和外航道內(nèi)段為銅、鎘、鋅和砷，外航道外段為銅、鎘和鋅。

2.2.2 潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)

連云港市海域疏浚物的單種重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)的計(jì)算結(jié)果如表4所示。

由表4可以看出，潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)由大到小的重金屬依次為鎘、汞、砷、銅、鉛、鉻和鋅;鎘在各區(qū)域的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為中，汞在連云港港區(qū)的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為中，其余潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為低。

從采樣站位來(lái)看，鉻、銅、鉛、鋅和砷在所有站位的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為低;鎘在外航道外段1個(gè)站位的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為低，在其余站位的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為中;汞在12個(gè)站位（連云港港區(qū)7個(gè)、田灣核電站取水口和徐圩航道各2個(gè)、外航道內(nèi)段1個(gè)）的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為中，在其余站位的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為低。

多種重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)的計(jì)算結(jié)果如表5所示。

根據(jù)表5的數(shù)據(jù)，繪制連云港市海域疏浚物多種重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)的箱形示意圖（圖2）。

由表5和圖2可以看出，潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)由大到小的區(qū)域依次為連云港港區(qū)、徐圩航道、外航道內(nèi)段、田灣核電站取水口和外航道外段;連云港港區(qū)的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為中，其余區(qū)域的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為低。

從采樣站位來(lái)看，外航道外段所有站位的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為低;19個(gè)站位（連云港港區(qū)7個(gè)、田灣核電站取水口3個(gè)、徐圩航道5個(gè)、外航道內(nèi)段4個(gè)）的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為中。

3 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)連云港市海域海洋傾倒疏浚物的重金屬污染及其潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)結(jié)果，該海域疏浚物質(zhì)量整體較好，但應(yīng)高度關(guān)注鎘和汞等重金屬的污染狀況以及近岸區(qū)域的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，通過(guò)加強(qiáng)海洋傾廢管理和海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)，保障海洋可持續(xù)發(fā)展。

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