黃河三角洲北部海域沉積物重金屬污染和生態(tài)風險評價

包敏 寧梓亨

摘要：為了解黃河三角洲北部海域沉積物中重金屬的污染狀況和生態(tài)風險，對2015年采集的34個站位表層沉積物中重金屬進行檢測和分析。結果顯示：僅1個站位Cr超標，其余站位的重金屬含量均符合一類標準要求;調查海域沉積物中重金屬綜合潛在生態(tài)風險為低風險;沉積物中重金屬含量因時間、空間不同而不同，本海域重金屬污染與黃河沿岸以及河口石油開采、工農業(yè)活動排放污染物有關，與沿海經濟的發(fā)展有著必然的聯系。

關鍵詞：黃河三角洲北部海域;重金屬;生態(tài)風險

中圖分類號：X820.4 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2020）11-000-03

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.11.001

Heavy metals pollution and ecological risk assessment in the sediments in the northern offshore area of the Yellow River Delta

Bao Min，Ning Ziheng

（Ocean University of China Qingdao Marine Energy Engineering Technology Co.，Ltd.，Qingdao Shandong 266100，China ）

Abstract：34 stations were surveyed and analyzed to analysis the pollution and ecological risks of heavy metals in the surface sediments in the northern offshore area of the Yellow River delta in 2015. The results showed that only one station exceeded the standard of Cr， and the others met the first level of the sea sediment quality specification standards. The comprehensive potential ecological risk of heavy metals in sediments met low levels. Heavy metal content varied with time and space. And heavy metal pollution in this area was closely related to oil exploitation along the Yellow River and estuaries as well as pollutant discharged from industrial and agricultural activities， and was inevitably related to the development of coastal economy.

Key words：The northern offshore area of the Yellow River Delta;Heavy metals;Ecological risk

眾所周知，重金屬污染物具有來源廣、殘毒時間長、難降解、易富集、易二次污染、可沿食物鏈轉移等特性，河口和近海是其主要的最終宿地[1]。當其最終進入海洋后一部分溶解于水體中，大部分沉淀在海底沉積物中，會對水生生物、生態(tài)環(huán)境、人群健康造成重大危害，如海洋生物中毒、水俁病、骨痛病等。因此，研究某一海域的重金屬含量、分布和污染程度對了解該海域的沉積物環(huán)境質量和生態(tài)風險具有重要意義。

1 海域概況

調查海域位于渤海灣東南部，黃河三角洲北部，萊州灣西北部，也是勝利油田勘探開發(fā)的主要區(qū)域。主要為埕島油田，發(fā)現于1988年，1993年投入開發(fā)，是我國建成的第一座200萬t級淺海大型油田。經過多年的海上油田勘探、開發(fā)和生產，該海域海洋生態(tài)環(huán)境明顯受到了人類活動的影響，其中，重金屬污染是該海域生態(tài)系統(tǒng)退化的一個重要驅動因素[2，3]。

2 沉積物調查及評價

2.1 調查和評價因子

根據2015年6月（34個站位）的沉積物現狀調查（見圖1），調查因子包括有機碳、硫化物、石油類、Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、Cr、As、粒度。選取有機碳、硫化物、石油類、Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、Cr、As10項作為評價因子。

2.2 評價方法與標準

目前，國內外關于沉積物重金屬評價方法主要有單因子標準指數法、綜合指數法、修正綜合指數法、地累積指數法、污染負荷指數法、回歸過量分析法、潛在生態(tài)風險指數法和底棲生物評價方法等[4]。本文采用單因子標準指數法進行重金屬污染程度進行分析，然后采用國內外采用最為廣泛的生態(tài)風險指數法對重金屬潛在污染狀況進行分析。

2.2.1 單因子污染標準指數法

當Ii>1時，含量超標。

Ii=Ci/Si

式中：Ii——i項污染物的質量指數;

Ci——i項污染物的實測濃度;

Si——i項污染物評價標準。

評價標準根據《海洋沉積物質量》（GBl8668-2002），對照《山東省渤海海洋生態(tài)紅線區(qū)劃定方案》和《山東省海洋功能區(qū)劃（2011-2020）》《東營市海洋功能區(qū)劃（2013-2020年）》中對海域功能區(qū)沉積物質量保護目標要求，確定各調查站位評價執(zhí)行標準（見表1）。

2.2.2 單因子潛在生態(tài)風險系數和綜合潛在生態(tài)風險系數

其中，Tri——重金屬i毒性響應系數，用于反應重金屬i的毒性水平和生物對污染物的敏感程度;

Cfi——重金屬i污染系數;

Ci——重金屬i實測濃度;

Cni——重金屬i背景參考值（見表2），一般具有較強的區(qū)域性，本研究中采用《中國海岸帶和海涂資源綜合調查專業(yè)報告集》[5]和《山東省海岸帶和海涂資源綜合調查報告》[6]的背景值;

Eri——單因子潛在生態(tài)風險系數;

ERI——綜合潛在生態(tài)風險系數（見表3）[7]。

2.3 評價結果

除D26站位Cr超標（三類標準要求）（見圖2），其余站位均符合相對應的環(huán)境質量保護目標要求，各重金屬的平均單因子標準指數排序為Hg>Cu>Zn=Cr>Cd>As>Pb。

單因子潛在生態(tài)風險系數均<40，低風險，綜合潛在生態(tài)風險系數均<130，低風險，各金屬潛在生態(tài)風險依次為Hg>Cd>As>Cu>Pb>Cr>Zn（見圖3）。對比不同學者在渤海海域沉積物重金屬和生態(tài)影響研究結果[1，8]，各重金屬生態(tài)風險在時間和空間上，排序存在差異性。

3 重金屬含量相關性和來源分析

3.1 重金屬含量相關性分析

根據相關性分析結果，重金屬含量之間以及與沉積物組分、有機碳含量、硫化物等的相關性各不相同（見表4），結果顯示：Cu與Cd、Zn含量呈中度正相關，與Pb、Cr含量呈低度正相關;Pb與Cu、Cd、Zn、Cr含量呈低度正相關;Cd與Cr含量呈中度正相關;Hg與其他重金屬含量呈低度負相關或相關性不明顯;硫化物與重金屬含量的相關性不明顯。沉積物中有機碳含量與Pb、Zn含量呈低度正相關，其他相關性不明顯。沉積物組分中砂（>0.063mm）含量除與Hg含量呈低度正相關，與其他重金屬呈負相關，其中與Cu、Cd、Zn呈中度負相關;粉砂（0.004～0.063mm）除與Hg含量呈低度負相關，與其他重金屬呈正相關;黏土（<0.004mm）除與Hg含量呈中度負相關，與其他重金屬均呈正相關。

3.2 重金屬含量影響因素分析

沉積物中重金屬的含量受來源、沉積物組分、河流重金屬排放以及環(huán)渤海經濟增長等因素的影響，是自然因素和人為因素共同作用的結果[8，9-11]。

3.2.1 與來源影響因素分析

根據相關性顯著的重金屬具有相同來源的原則來判斷[12，13]，本次調查海域Cu、Cd、Cr、Zn來源相同或相近;As與其他重金屬的相關性都不明顯，說明As與其他重金屬的來源可能不同。根據田莉萍研究認為黃河口及近岸海域沉積物中Cr、Cu、As、Pb來源一致或相近，主要為黃河沿岸以及河口三角洲石油開采、化石燃料燃燒、礦石開采和自然來源的復合污染源;Cd與其他重金屬的來源不同，主要為生活污水、農業(yè)活動、電鍍工業(yè)、船舶航行、大氣沉降和溢油事故的復合污染;Zn主要來源于生活污水的排放[11]。黎靜等認為河口區(qū)表層沉積物中重金屬主要來源于石油開采、船舶航運和硫化物[14]。周軍等認為多數工業(yè)活動會同時引起Cd、Cr污染[15]。傅曉文研究認為東營市石油資源豐富地區(qū)，沉積物中Cu含量與油井密度有關[16]。張俊等認為河口區(qū)的Pb主要來源于石油工業(yè)、上游的工業(yè)排放、船舶運輸和機動車輛大量使用等排放的污染物，最終匯入海洋或直接排進河口區(qū)[17]。

3.2.2 與沉積物組分影響因素分析

沉積物組分對重金屬含量具有明顯的影響，粒徑小的沉積物具有更大的比表面積利于吸附，隨著黏土含量的增加，而Hg相對其他重金屬在該海域表現出相反特性。根據高亞青等的研究成果，近岸河口海域是咸水與淡水交匯混合的區(qū)域，吸附了Hg的泥沙容易在河口處凝聚和沉降，高值區(qū)集中在黃河口區(qū)域，由河口向外逐漸降低，而渤海中部泥質區(qū)Hg含量也出現相對高值區(qū)[18-20]?？梢姵练e物組分、河流輸入等因素為影響Hg含量的重要因素，其他重金屬含量與沉積物粒徑主要呈負相關性，主要受表層沉積物組分的影響。

3.2.3 與經濟發(fā)展影響因素分析

據調查，埕島油田海域沿岸分布著石油開采、石油化工、機械制造、金屬加工、塑料加工、電鍍、制革、制藥等眾多工業(yè)企業(yè)以及多家大型畜禽養(yǎng)殖業(yè)，所排廢水經沿岸河流輸送入海[21]?；羲叵嫉日J為經濟的增長并不直接通過影響重金屬的河流排放量來影響重金屬在沉積物中的含量，但Hg、Cd在沉積物中的含量可能是由經濟發(fā)展所產生的河流排污造成的[11，12]。田莉萍也認為隨著時間的變化重金屬含量與沿岸河流的重金屬排放狀況和環(huán)渤海經濟增長（GDP）緊密關聯[11]。

綜上，筆者認為不同學者對于沉積物中重金屬含量的調查和分析結果存在差異性，說明調查結果因時間、空間不同而不同，本海域的重金屬污染與黃河沿岸以及河口石油開采、工農業(yè)活動排放污染物有關，與沿海經濟的發(fā)展有著必然的聯系。

4 結論

（1）除D26站位Cr超標（三類標準），其余站位的重金屬含量和評價指標均符合一類沉積物標準要求。（2）調查海域沉積物中重金屬單因子潛在生態(tài)風險和綜合潛在生態(tài)風險均為低風險。（3）沉積物中重金屬含量體現了時空差異性，受沉積物組分、黃河沿岸以及河口石油開采、工農業(yè)活動排放污染物等的影響，與沿海經濟的發(fā)展有著必然的聯系。

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收稿日期：2020-09-27

作者簡介：包敏（1985-），女，碩士，工程師，研究方向為海洋地質、海域使用論證、海洋環(huán)境影響評價。