廣東汕頭灣表層沉積物重金屬含量分布及風(fēng)險評價

趙晨輝，胡 佶，李發(fā)明，劉凌峰，陸文平，付 靜，周 軍，李冀剛*

(1. 國家海洋局汕尾海洋環(huán)境監(jiān)測中心站，廣東 汕尾 516600； 2. 自然資源部第二海洋研究所，浙江 杭州 310012)

河口灣是河流與海洋的交匯地帶，水文環(huán)境復(fù)雜、泥沙輸運頻繁，受人為影響顯著，具有典型的復(fù)合性和動態(tài)性特征[1]。沿岸城鎮(zhèn)排放的大量污染物會隨河流運移至河口區(qū)沉積，其中，重金屬因毒性大、難以降解、易沿食物鏈富集等特征受到人們重點關(guān)注[2-3]。重金屬來源廣泛，是評價區(qū)域環(huán)境質(zhì)量的主要因子之一，經(jīng)排放入海后會在吸附、絡(luò)合、沉淀等作用下存儲在沉積物中，當(dāng)水文動力、環(huán)境條件(如pH、鹽度、氧化還原電位)等因素改變時，這部分元素會重新回到上覆水體中，造成“二次污染”[4-5]。 表層沉積物作為海洋中物質(zhì)循環(huán)的重要節(jié)點，在不同相態(tài)的重金屬遷移轉(zhuǎn)化過程中既是“宿主”又是源頭[6]。因此，河口灣表層沉積物中重金屬的污染狀況及生態(tài)風(fēng)險評估一直是國內(nèi)外學(xué)者們的研究熱點[7-8]。

汕頭灣地處粵東北部沿海，臺灣海峽西南末端，素有“粵東之門戶、華南之要沖”之稱，擁有豐富的漁業(yè)資源和濱海旅游資源，在廣東省海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占據(jù)重要地位[9-10]。灣區(qū)周邊水系繁多，在汕頭東部由北向南分布有：韓江東溪下半段(蓮陽河)、韓江西溪后半段(外砂河、新津河、梅溪河)、榕江、練江，其中梅溪河縱貫汕頭市區(qū)與榕江匯合而流入汕頭灣，其余直接匯入，這些水系年徑流量大，深入內(nèi)陸很遠(yuǎn)，流域面積廣，為汕頭灣帶來了大量的內(nèi)陸物質(zhì)。隨著汕頭經(jīng)濟(jì)特區(qū)的快速發(fā)展，汕頭周邊城鎮(zhèn)的電子電路、印染業(yè)、礦產(chǎn)開發(fā)及填海圍墾等產(chǎn)業(yè)和工程建設(shè)的規(guī)模日益擴(kuò)大，多元的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)展已經(jīng)對汕頭灣及其周邊海域的海洋環(huán)境造成了巨大壓力[11]。位于榕江上游的貴嶼鎮(zhèn)自20世紀(jì)90年代起從事廢舊電子垃圾的回收，國內(nèi)外大量廢舊電子垃圾運至該地處理，落后的處理工藝如火法燃燒往往產(chǎn)生大量的廢渣、廢氣[12]。此外，練江、韓江上游的揭陽市、潮州市、蓮花山深斷裂帶周邊存在多個多金屬礦床，如揭東新寮崠銅多金屬礦、潮州厚婆坳錫鉛鋅銀礦等，這些礦床以開采Zn、Pb、Cu等金屬為主，礦產(chǎn)豐富，開發(fā)過程中的廢渣、廢液經(jīng)梅溪河、外砂河、蓮陽河等水系最終進(jìn)入汕頭灣[13-14]。喬永民等(2010)指出汕頭港沉積物的重金屬污染較強(qiáng)，周邊區(qū)域的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)特征是主要誘因[15]；張小華等(2013)通過對粵東典型海灣的調(diào)查指出在汕頭灣攔沙堤末端存在CCd的高值區(qū)，污染比較嚴(yán)重[16]；孫萍(2004)則發(fā)現(xiàn)汕頭港及南澳島周邊海域水相中微量金屬污染情況嚴(yán)重，生物相中多種金屬已超出食用標(biāo)準(zhǔn)，如太平洋牡蠣(Crassostreagigas)中的CCu最高超標(biāo)達(dá)7.3倍，口蝦蛄(Oratosquillaoratoria)、梭子蟹(Portunustrituberculatus)、近江牡蠣(Ostrearivularis)等經(jīng)濟(jì)海產(chǎn)品都受到了不同程度的重金屬污染[17]。汕頭灣的海洋生態(tài)環(huán)境已經(jīng)受到重金屬污染的較大影響，因此，對汕頭灣及周邊海域沉積物的重金屬含量分布、來源及生態(tài)風(fēng)險狀況進(jìn)行調(diào)查分析具有現(xiàn)實意義。

目前，關(guān)于汕頭灣表層沉積物重金屬的研究較少，僅有的報道多集中在榕江流域，區(qū)域較為狹窄。本研究選取汕頭灣及周邊海域表層沉積物作為研究對象，對沉積物的重金屬含量CZn、CCu、CCr、CCd、CPb、CHg、CAs及相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了測定和統(tǒng)計分析，并結(jié)合地累積指數(shù)法和潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)法對重金屬的生態(tài)危害程度進(jìn)行了評價，以期全面了解汕頭市東部近海表層沉積物中重金屬的污染狀況，為粵東海域海洋可持續(xù)發(fā)展和海洋生態(tài)文明建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 站位布設(shè)與樣品分析

在汕頭灣及周邊區(qū)域(23°14′52.800″～23°26′40.092″N，116°41′31.92″～116°56′34.44″E)布設(shè)29個站位(圖1)，并于2018年11月29日至12月2日進(jìn)行了一個航次的調(diào)查。沉積物樣品使用抓斗式重力采泥器采集，并以塑料勺刮取中央0～2 cm未受干擾的表層樣品裝于潔凈聚乙烯封口袋中冷凍保存，帶回實驗室解凍后，取一部分測試粒度，另一部分于55 ℃下烘干，研磨，過120目篩后保存待測。

圖1 汕頭灣采樣站位分布Fig.1 Location of sampling sites in Shantou Bay

調(diào)查項目主要有粒度、有機(jī)碳含量(CTOC)、硫化物含量、CZn、CCu、CCr、CCd、CPb、CHg、CAs。其中粒度采用TopSizer激光粒度儀(珠海歐美克公司SCF-108型)及篩分沉析法測定；沉積物有機(jī)碳含量采用重鉻酸鉀氧化還原容量法測定，硫化物含量采用碘量法測定[18]。

取0.25 g過篩后沉積物，加酸(VHNO3∶VHF=9∶3)后于微波消解儀(美國CEM公司MARS 6型)中消解，完成后趕酸(溫度140 ℃)至液滴呈黃豆大小，稍冷后定容至50.0 mL，用原子吸收光譜儀(德國耶拿公司ZEEnit 700P型)測定重金屬Zn、Cu、Cr、 Pb、Cd的含量(以干重計，下同)；Hg、As的前處理及測定參考《海洋監(jiān)測規(guī)范》[18]，用原子熒光光度儀(北京吉天儀器AFS-8330型)進(jìn)行測試。

沉積物的重金屬含量分布圖采用Surfer 11.0繪制；數(shù)據(jù)分析軟件為Origin 2018、SPSS 19.0。

1.2 數(shù)據(jù)質(zhì)量控制

沉積物重金屬的消解、測試采用近海海洋沉積物標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(GBW07314，自然資源部第二海洋研究所)全程監(jiān)控，平行雙樣。重金屬元素的標(biāo)準(zhǔn)值及不確定度(mg/kg)、實測值(mg/kg)和回收率(%)結(jié)果見表1，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)各重金屬實測值均在不確定度范圍內(nèi)，回收率在86.0%～110.0%之間，平行樣相對偏差均小于10%，數(shù)據(jù)結(jié)果可靠。

表1 近海海洋沉積物重金屬含量分析結(jié)果及回收率

1.3 主成分分析法

主成分分析(Principal Component Analysis，PCA)是一種掌握主要矛盾的統(tǒng)計學(xué)方法，能夠通過簡化數(shù)據(jù)(即用較少的綜合指標(biāo)代替原來具有一定相關(guān)性的多項指標(biāo))來反映原來多變量的大部分信息，該方法在分析海洋沉積物中元素的來源及影響因素方面得到了廣泛應(yīng)用[19-20]。

1.4 生態(tài)風(fēng)險評價方法

1.4.1 地累積指數(shù)法 地累積指數(shù)法(Geo-accumulation Index)由德國海德堡大學(xué)科學(xué)家Müller于1969年提出[21]，其計算公式如下：

Igeo=log2[Cn/(k·Bn)]

(1)

式(1)中：Igeo為計算所得的地累積指數(shù)，Cn為所測得的元素含量，Bn為普通頁巖中元素的地球化學(xué)本底值，因不同巖石之間存在差異，k為不同巖石背景值的校正系數(shù)，一般為1.5。根據(jù)Igeo值可將污染程度劃分為7個等級(表2)。

表2 指標(biāo)與重金屬污染程度對應(yīng)關(guān)系

1.4.2 潛在生態(tài)風(fēng)險系數(shù)法(Potential Ecological Risk Index) 該方法由瑞典學(xué)者Hakanson于1980年提出，是一種基于沉積學(xué)原理和生物毒性效應(yīng)對重金屬污染及其生態(tài)危害進(jìn)行評價的方法[22]。

(2)

本研究所測沉積物的重金屬種類與Hakanson提出的污染物不完全一致，在進(jìn)行評價時應(yīng)對本研究評價指標(biāo)的分級標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整[23-24]，調(diào)整后的重金屬潛在生態(tài)危害系數(shù)和潛在生態(tài)危害指數(shù)RI分級標(biāo)準(zhǔn)見表3。

表3 重金屬潛在生態(tài)危害等級劃分標(biāo)準(zhǔn)

2 結(jié)果與討論

2.1 汕頭灣表層沉積物地球化學(xué)參數(shù)

如圖2所示，汕頭灣表層沉積物主要分為3種類型：粘土質(zhì)粉砂、砂-粉砂-粘土、砂，這與陳翰等(2014)的研究結(jié)果較為一致[25]。

圖2 研究區(qū)域表層沉積物的粒度分布Fig.2 Distribution of granularity in surface sediments from study area

表層沉積物中有機(jī)碳的含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))在0.04%～1.59%之間，均值為0.70%，高值區(qū)出現(xiàn)在榕江珠池肚區(qū)域S1、S2站位，從平面分布(圖3)上看，榕江入海口至攔沙堤末端處存在有機(jī)碳高值區(qū)，外砂河入?？谔幊霈F(xiàn)區(qū)域富集，其余區(qū)域相對含量較低[圖3(h)]，整體呈現(xiàn)近岸及入?？谔幐叨鉃车偷姆植继卣?，以《海洋沉積物質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》[26]來看，汕頭灣表層沉積物中的有機(jī)碳含量低，屬于一類海洋沉積物。

汕頭灣表層沉積物硫化物含量在4.0～1 319.0 mg/kg之間，整體分布上呈現(xiàn)攔沙堤西側(cè)海域含量高而東側(cè)低，且相差較大[圖3(i)]，高值區(qū)在榕江的牛田洋區(qū)域。

2.2 表層沉積物重金屬含量分布

汕頭灣表層沉積物中的CZn變化范圍為15.3～280.4 mg/kg，平均值為110.3 mg/kg；CCu在2.0～84.6 mg/kg之間，平均值為21.2 mg/kg；CCr在3.0～130.8 mg/kg之間，平均值為38.0 mg/kg；CCd在 0.05～1.07 mg/kg之間，平均值為0.21 mg/kg；CPb在12.97～39.31 mg/kg之間，平均值為25.61 mg/kg；CHg在0.008～0.171 mg/kg之間，平均值為0.069 mg/kg；CAs在1.60～16.50 mg/kg之間，平均值為8.62 mg/kg(表4)。

在平面分布[圖3(a-g)]上，Zn、Cu、Cr、Cd的含量均有相似的分布特征，表現(xiàn)為榕江入?？谔嶴1～S8站位為高值區(qū)，而低值區(qū)在S25站位周邊海域；S1～S8站位與其他站位區(qū)域的金屬含量，以攔沙堤為界對比明顯，這可能是攔沙堤在懸沙的運移過程中起了阻攔的作用；Pb在S1～S8站位區(qū)域含量較高，沿東北方向含量緩慢降低，在南澳島附近的S28、S29站位區(qū)域又有微弱回升，低值區(qū)出現(xiàn)在S22～S25站位區(qū)域；Hg在榕江的珠池肚區(qū)域、新津河的入海口與海水交匯區(qū)域含量較高，而隨方向愈向東北含量逐漸降低；Zn、Cd、Pb、As的含量在攔沙堤的末端區(qū)域都存在一個高值區(qū)域，As含量在S28站位附近也出現(xiàn)了微弱的回升現(xiàn)象。

2.3 不同海域沉積物重金屬含量的比較

紅海灣、大亞灣、珠江口區(qū)域是廣東典型的海灣、河口，周邊工業(yè)狀況、養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)及海區(qū)結(jié)構(gòu)與汕頭灣相似，為衡量汕頭灣沉積物中重金屬的含量水平，本研究將四者做了比較。結(jié)果表明：除Pb外，汕頭灣的Zn、Cu、Cr、Cd、Hg、As的平均含量均高于紅海灣和大亞灣，所有元素的平均含量都低于珠江口區(qū)域。與南海陸架區(qū)背景值、廣東省沿海沉積物及中國淺海沉積物的重金屬平均含量相比，研究區(qū)域的Zn、Cu、Cd均高于前三者，Pb、Hg、As處于三者之間，Cr則低于前三者。Cu、Hg的平均含量約為南海陸架區(qū)背景值的3倍，Zn約為2倍，Pb約為1.5倍，Cd與Cr的平均含量接近于南海陸架區(qū)背景值，由此說明除Cr外，汕頭灣表層沉積物中金屬元素表現(xiàn)出富集效應(yīng)，含量較高，在廣東各港灣中處于中等及以上水平。

2.4 相關(guān)性與主成分分析

通過與特征參數(shù)的相關(guān)性分析，我們可以得到影響沉積物重金屬的來源和遷移過程的控制因素等信息[34]。本研究將各元素與粒度、有機(jī)碳、硫化物做了相關(guān)性分析，獲得了相關(guān)關(guān)系矩陣(表5)。

7種金屬元素與有機(jī)碳、硫化物均呈極顯著相關(guān)關(guān)系，說明有機(jī)碳和硫化物是影響元素含量分布的重要環(huán)境因子。Zn、Cu、Cr、Pb 4種元素與粘土之間呈極顯著相關(guān)(p<0.01)，Cd與粘土呈顯著相關(guān)(p<0.05)，Hg、As則與粘土無明顯相關(guān)關(guān)系，此外，Zn、Pb、Hg與粉砂呈顯著相關(guān)，7種金屬均與砂呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，說明金屬元素更易結(jié)合在細(xì)粒級的沉積物中，粘土吸附運移是造成Zn、Cu、Cr、Pb、Cd分布的主要因子，Hg的分布則受粉砂的運移影響，As與粒度參數(shù)無明顯相關(guān)關(guān)系，粒度不是影響其分布的環(huán)境因子。

各金屬之間相關(guān)性顯著，7種金屬元素具有一定的同源特性。主成分分析的結(jié)果見表6，成分1和成分2能夠解釋所產(chǎn)生現(xiàn)象的82.014%，其中成分1占65.492%，成分2占16.521%。主成分1代表了有機(jī)碳、硫化物、Zn、Cu、Cr、Cd、Pb、Hg、As這9個變量，有機(jī)碳、硫化物的載荷較高，這也進(jìn)一步支持了有機(jī)碳、硫化物作為金屬離子結(jié)合物起著重要作用，有機(jī)質(zhì)降解而伴隨的金屬離子釋放以及與硫離子結(jié)合固定是沉積物中重金屬的2個重要來源[35]。孫萍(2004)對該區(qū)水相、生物相的金屬含量調(diào)查指出，Cr、Cu、Zn、Pb等均在榕江入?？赟5～S8區(qū)域存在含量高值區(qū)，而離岸較遠(yuǎn)處含量較低[17]，與周邊城鎮(zhèn)工業(yè)區(qū)、人口結(jié)構(gòu)組成的分布狀況相一致。

圖3 研究區(qū)域表層沉積物中重金屬、有機(jī)碳、硫化物含量分布Fig.3 Distribution of total contents of heavy metals， TOC and sulfide in surface sediments from study area

表4 不同區(qū)域沉積物中重金屬含量的比較

7種元素之間存在一定的同源性，綜合考慮汕頭東部沿海河流排污、沿岸工業(yè)發(fā)展及城鎮(zhèn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)分布，本研究將第一主成分認(rèn)定為人為來源，即反映了工業(yè)廢水與城市排污是海洋沉積物中重金屬的主要來源；主成分2代表了粒度參數(shù)粘土、粉砂、砂，粘土、粉砂為高正載荷，砂為高負(fù)載荷，說明泥沙中細(xì)粒級組分的搬移輸運是該區(qū)域重金屬的主要分配方式。

表5 沉積物地球化學(xué)性質(zhì)與重金屬總量間的相關(guān)性分析

表6 汕頭灣表層沉積物重金屬主成分分析

2.5 生態(tài)風(fēng)險評價

地累積指數(shù)法計算結(jié)果見表7，研究區(qū)域的Pb、As表現(xiàn)為輕微到偏中等的污染，Cr表現(xiàn)為輕微到中等的污染，Zn、Cd表現(xiàn)為輕微到偏重的污染，Cu、Hg表現(xiàn)為輕微到嚴(yán)重的污染，從整體平均值來看，Cr、Cd、As均屬于輕微污染程度，Zn、Cu、Pb屬于偏中等程度，Hg則最高，屬于中等污染程度。

綜合兩種生態(tài)風(fēng)險評價方法來看，研究區(qū)域存在重金屬污染現(xiàn)象，榕江入?？谔嶴1～S8站位海區(qū)為主要污染區(qū)域，重金屬Hg、Cu、Cd表現(xiàn)出中等甚至強(qiáng)的生態(tài)風(fēng)險，是主要污染元素。

表7 研究區(qū)域表層沉積物重金屬的地累積指數(shù)

表8 研究區(qū)域表層沉積物重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險評價結(jié)果

2.6 討論

2.6.1 重金屬來源分析 河口灣處于咸淡水交界，灣內(nèi)的重金屬來源廣泛，不僅有地表徑流、城鎮(zhèn)排污等直接輸入，更可經(jīng)大氣沉降、外海輸入等方式進(jìn)入。汕頭灣地處韓江、榕江出?？?，有梅溪河、外砂河、新津河等多條水系匯入，這些河流深入內(nèi)陸，流域面積覆蓋汕頭、潮州、揭陽、梅州等市區(qū)。發(fā)達(dá)的水系為污染物的運移提供了通道，潮陽紡織印染廢水、汕頭貴嶼電子垃圾場廢物、火法燃燒垃圾及沿岸城鎮(zhèn)的生活污水等廢水、廢物、廢氣均含有大量重金屬，這些污染物經(jīng)榕江、韓江的支流輸運到入?？谔幣c海水相遇，又因榕江珠池肚區(qū)域的特殊藕節(jié)狀地形，污染物易在此循環(huán)、淤積，造成榕江入?？谔幒Ｋ|(zhì)量下降，這也是S1～S8站位出現(xiàn)金屬含量高值區(qū)的原因[17, 37-39]。

汕頭灣上潮流作用強(qiáng)烈，咸水向灣內(nèi)深入很遠(yuǎn)，榕江水流進(jìn)入開闊海域前需經(jīng)過濠江區(qū)東側(cè)海域，該區(qū)域是港灣潮汐通道，航道疏浚及水動力條件變化復(fù)雜，攜帶金屬的懸沙、生物碎屑等在上潮流及攔沙堤的作用下會停留、沉降在濠江區(qū)東側(cè)海域，在攔沙堤的末端形成一個匯聚，這可能是Zn、Cd、Pb、As含量在該區(qū)域出現(xiàn)高值區(qū)的原因?；洊|地區(qū)是廣東省的六大礦區(qū)之一，礦產(chǎn)資源豐富。潮州厚婆坳錫鉛鋅銀礦、揭東新寮崠銅多金屬礦、揭西五經(jīng)富稀土礦、澄海蓮花山鎢礦等多個典型礦床都處于榕江、韓江上游地區(qū)，含量高的重金屬礦產(chǎn)殘渣經(jīng)地表徑流或地下水匯入汕頭灣也是該區(qū)域重金屬的來源[13, 40]。除陸源輸入外，大氣輸送也是鉛的主要運移方式，陳耿(2016)對廣東省煤電行業(yè)鉛排放量調(diào)查指出，燃煤機(jī)組大氣鉛排放量由高到低為珠三角>粵東>粵西>粵北，鉛集中排放強(qiáng)度較高的城市中包括潮州、揭陽[41]。汕頭區(qū)域大氣污染的擴(kuò)散條件較好[42]，環(huán)境大氣中重金屬含量濃度同時受到了冶煉廠和鉛鋅礦一定程度的影響，因此，來自煤電、金屬冶煉、交通運輸?shù)榷鄠€行業(yè)排放的鉛經(jīng)大氣輸送會沉降在汕頭灣，造成該區(qū)域的金屬鉛富集現(xiàn)象。As在自然界中存在較少，是農(nóng)藥、化肥的主要成分，牛田洋農(nóng)業(yè)區(qū)生產(chǎn)及周邊養(yǎng)殖區(qū)作業(yè)殘留的農(nóng)藥、化肥經(jīng)水土流失進(jìn)入河流，最終進(jìn)入汕頭灣是研究區(qū)域As的可能來源[43]。韓江過潮州市流入汕頭市區(qū)和澄海區(qū)域，具有豐富的過境水量，會攜帶大量的沿岸城鎮(zhèn)有機(jī)污染物進(jìn)入出?？冢芯勘砻?，水體中Hg易與有機(jī)質(zhì)發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)[44]，因此，除直接排污口排放外，韓江攜帶含Hg有機(jī)物質(zhì)輸入可能是該區(qū)域Hg的來源。

此外，汕頭灣周邊有著密集的養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)，北側(cè)的柘林灣是廣東省最大規(guī)模的增養(yǎng)殖海灣和養(yǎng)殖示范區(qū)，牡蠣養(yǎng)殖極具規(guī)模，東北側(cè)南澳島周邊的港灣也散布著以龍須菜、紫菜、貝類等為主的各類養(yǎng)殖區(qū)，而在榕江西側(cè)的牛田洋區(qū)域是目前中國最大的青蟹產(chǎn)地之一，口蝦蛄、鋸緣青蟹(Scyllaserrate)、梭子蟹、扇貝、南美白對蝦(Penaeusvanname)等也是該海區(qū)養(yǎng)殖戶的養(yǎng)殖對象。簡單的漁排、網(wǎng)箱養(yǎng)殖方式結(jié)合冰凍的紅肉藍(lán)蛤(Potamocorbularubromuscula)、小雜魚肉、動物尸骸作為飼料是該區(qū)域的主要養(yǎng)殖模式，雖然該模式成本低，但在養(yǎng)殖過程中細(xì)菌的滋生、水產(chǎn)飼料添加劑的使用使得污染物易進(jìn)入海洋，富集在生物體內(nèi)，生物死亡后則轉(zhuǎn)移進(jìn)沉積相[17]。研究區(qū)域大部分重金屬的含量均高于南海陸架區(qū)背景值及廣東沿海沉積物重金屬平均含量，體現(xiàn)了汕頭灣沉積物中重金屬的富集現(xiàn)象，相關(guān)性分析和主成分分析也說明了工業(yè)污水、城鎮(zhèn)廢水、養(yǎng)殖廢水排放等人為活動是主要來源。

2.6.2 影響重金屬分布的環(huán)境因子分析 ① 水動力作用與細(xì)粒級組分的影響。水動力條件和粒度是影響重金屬分布的主要因素已是共識。研究區(qū)域水深1～20 m，外海傳來的協(xié)振潮進(jìn)入近岸，潮波在榕江入?？诟浇虻匦斡绊懠昂０兜姆瓷渥饔茫韺雍偷讓佑嗔髁飨蚓鶠檠匕毒€走向，且流向灣內(nèi)[25]，這導(dǎo)致懸沙在該區(qū)域停留沉降，金屬元素在珠池肚、入?？趨^(qū)域出現(xiàn)富集；其次，在汕頭港外水深10 m以上的海區(qū)，上升流和漲潮流的流路均隨沿岸流向東北方向運動，經(jīng)觀測表明，表層海流中常年存在東北向背景流，且在上?？寺鼘右陨顚哟瘟飨虺Ｄ晗虮保喾N水動力模式是該海區(qū)沉積物呈現(xiàn)出明顯東北向輸運現(xiàn)象的原因所在，沉積物的輸運帶動金屬元素的遷移，呈現(xiàn)出的分布特征也與水動力變化趨勢一致[25]，而由于攔沙堤的阻擋作用，攔沙堤兩側(cè)的金屬含量有較大差別。

重金屬排入水體中，大部分結(jié)合在懸浮沉積物表面，顆粒物作為重金屬的載體，其吸附、絮凝、沉積和遷移過程決定著重金屬的去向和歸宿。不同粒徑沉積物對同種金屬的吸附量隨粒徑增大而減小，沉積物粒級越細(xì)，表面積越大，對重金屬的吸附、結(jié)合能力一般越強(qiáng)[45]。根據(jù)前文得知粒度參數(shù)與重金屬有著顯著相關(guān)性，能夠很好地反映重金屬分布特征。汕頭港航道回淤泥沙的來源主要來自韓江的兩個支流：新津河和外砂河，底沙輸運及波浪潮流共同作用的懸沙輸運是該區(qū)泥沙運動的2個主要方式，泥沙運動主要有4條路徑[46]，其中外砂河出來的底沙在沿岸輸沙作用下與新津河口底沙匯合，在新津河口堆積，這導(dǎo)致Zn、Pb、Hg、As在韓江入海口處含量較高，而Cu、Cd、Cr在韓江入海口僅出現(xiàn)微弱的含量富集，這可能與其他環(huán)境因子的影響有關(guān)，需要進(jìn)一步研究確認(rèn)；另外，離岸較遠(yuǎn)的底沙在波浪潮流作用下，一只指往待狎金沙嘴方向，另一支指向攔江沙航道附近，還有一只則指向岸邊，這些泥沙的運移路徑導(dǎo)致了在濠江區(qū)東側(cè)、攔沙堤末端附近出現(xiàn)Zn、Cu、Cr、Cd、Pb、Hg、As的富集。

② 有機(jī)碳與硫化物的影響。有機(jī)碳是影響重金屬元素分布的重要因素之一，元素可通過表面吸附、絡(luò)合、螯合等多種形式結(jié)合在有機(jī)碳的特殊位點上[47]。有機(jī)碳的含量越高，所能提供的結(jié)合位點越多，能結(jié)合的金屬量越大[48]。根據(jù)前文得知，研究區(qū)域的沉積物有機(jī)碳與金屬Zn、Cu、Cr、Cd、Hg、As呈現(xiàn)出相似的含量分布狀況，并具備顯著相關(guān)性，說明研究區(qū)域沉積物中的有機(jī)碳為金屬元素提供了豐富的結(jié)合位點，是影響該區(qū)重金屬元素分布特征的重要因素。韓江、榕江上游城鎮(zhèn)工農(nóng)業(yè)和生活污水給汕頭灣帶來了大量的有機(jī)污染物，東北方向的柘林灣和南澳縣水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)達(dá)，且濠江區(qū)東側(cè)近岸也分布有多個養(yǎng)殖區(qū)，養(yǎng)殖區(qū)動植物源生物殘骸、碎屑等輸入是該區(qū)域有機(jī)碳的重要來源[49]。養(yǎng)殖作業(yè)會造成海水養(yǎng)殖底泥中富含有機(jī)質(zhì)及硫化物，隨著有機(jī)質(zhì)被降解，結(jié)合的重金屬被釋放，會產(chǎn)生重金屬碳酸鹽和硫化物，因此南澳島周邊的養(yǎng)殖廢水是導(dǎo)致Pb、As含量在S25、S28站位附近區(qū)域出現(xiàn)回升現(xiàn)象的可能原因。

硫化物也是影響沉積物重金屬行為的主要因子之一，從上覆水沉淀、硫酸鹽被還原是沉積物中硫化物的2個主要來源[35]。汕頭灣的沉積物硫化物表現(xiàn)出與Zn、Cu、Cr、Cd、Pb、Hg、As相似的含量平面分布狀況，說明兩者存在相同的來源及運移路徑。約8 km的攔沙堤一方面阻隔了懸沙的進(jìn)一步擴(kuò)散遷移，另一方面為泥沙淤積在這片區(qū)域提供了屏障，在海水與淡水交匯的環(huán)境下，淤積在此的泥沙、生物碎屑等物質(zhì)會影響海水鹽度、間隙水pH、沉積物氧化還原電位等環(huán)境因子，當(dāng)沉積物的氧化還原電位Eh<-150 mV，底泥中的有機(jī)質(zhì)、硫酸鹽、氫氧化物會和重金屬離子(M2+)發(fā)生化合反應(yīng)，二價離子Zn2+、Cu2+、Hg2+、Cd2+、Pb2+等易與硫離子結(jié)合形成不溶或難溶的硫化物[50]，相關(guān)性分析結(jié)果也說明硫化物是控制汕頭灣海域沉積物中重金屬行為的重要環(huán)境因子。

3 結(jié)論

(1)研究區(qū)域的表層沉積物中金屬元素含量較高，在廣東各港灣中處于中等以上水平，分別為CZn(15.3～280.4 mg/kg)、CCu(2.0～84.6 mg/kg)、CCr(3.0～130.8 mg/kg)、CCd(0.05～1.07 mg/kg)、CPb(12.97～39.31 mg/kg)、CHg(0.008～0.171 mg/kg)、CAs(1.60～16.50 mg/kg)。榕江入?？谔幒Ｓ驗槎鄠€元素的高值區(qū)，攔沙堤兩側(cè)的元素Zn、Cu、Cr、Cd含量差別較大。

(2)根據(jù)相關(guān)性分析和主成分分析，研究區(qū)域表層沉積物中重金屬主要來自工業(yè)廢水和城市排污等人類活動輸入，有機(jī)碳、硫化物及細(xì)粒級組分是影響金屬元素來源和分布特征的主要環(huán)境因子。

(3)研究區(qū)域表層沉積物的重金屬在榕江入?？诟浇霈F(xiàn)富集現(xiàn)象，表現(xiàn)出強(qiáng)的生態(tài)風(fēng)險， Hg、Cu、Cd是主要污染元素，具有很高的潛在生態(tài)危害，需要引起有關(guān)部門的重點關(guān)注。