2007－2010年浙江岱山赤潮监控区表层沉积物重金属污染状况评价

蒋 红，胡益峰,2

（1．国家海洋局东海分局舟山海洋工作站，浙江舟山 316104；2．中国海洋大学海洋环境学院，山东青岛 266033）

20世纪90年代末期和本世纪初，由于赤潮灾害日趋严重，带来了重大的经济损失，为此，国家海洋局在全国重点养殖海域建立赤潮监控区，2002年开始全面开展赤潮监测、预测和预报业务[1]，位于舟山群岛的岱山县大长途岛－小长途岛的东南部海域的岱山赤潮监控区即是其中之一。对赤潮监控区的环境状况也随之进行了众多研究，张丽旭等[2]对岱山赤潮监控区的水质状况进行了研究，另外，其他学者对天津近岸[3]、大鹏湾南澳[4]、渤海湾[5]、连云港[6]、福建三都湾[7]、象山港[8]等赤潮监控区进行了水质富营养化等方面的研究。本文则根据2007－2010年的监测数据，重点对近4年来岱山赤潮监控区表层沉积物重金属的污染状况进行了研究。

目前，国际上有关沉积物中重金属研究的先进方法主要有地积累指数法(Index of Geoaccumulation)、污染负荷指数法(The Pollution Load Index)、回归过量分析法(Regression Excessive Analyse)、潜在生态危害指数法(The Potential Ecological Risk Index)等[9]。根据本文研究特点，对沉积物重金属的含量水平进行了分析并运用瑞典科学家HAKANSON[10]提出的潜在生态危害指数法对重金属的潜在污染状况进行了分析评价，应用该方法，筛选出了主要的潜在生态风险因子，并对重金属的综合污染效应进行了分析评价。

1 材料和方法

1．1 采样站位与样品采集

岱山赤潮监控区共布设8个沉积物监测站位，2007－2010年每年的8月份进行1次表层沉积物采样，采样后装于用1:3 HNO浸泡的聚乙烯袋中，送回实验室以待检测。

1．2 分析方法

沉积物Hg、As、Pb、Cu、Cd5种重金属含量进行分析。沉积物样品的贮存及运输严格按照《海洋监测规范》[11]第3部分（GB 17378．3）中的相关规定执行，沉积物的预处理、重金属分析严格按照《海洋监测规范》第5部分（GB17378．5）的规定和分析方法进行，其中，Hg和As用原子荧光法测定，Pb、Cu和Cd用原子吸收分光光度法测定。本实验所用试剂均为分析纯或优级纯。

1．3 评价方法与评价等级

1．3．1 重金属含量现状评价

对岱山赤潮监控区表层沉积物重金属的含量状况进行分析，并根据《海洋沉积物质量》[12]采用污染指数法进行评价，其计算公式为Pi=Ci/Csi。式中，Pi为第i种重金属的污染指数，Ci为第i种重金属的实测值，Csi为第i种重金属的标准值。Pi≤1 时，符合标准，Pi＞1 时，含量超标。沉积物质量一类标准值 Hg≤0．20×10－6、As≤20．0×10－6、Cu≤35．0×10－6、Pb≤60．0×10－6、Cd≤0．50×10－6。

1．3．2 重金属的潜在生态风险评价

本文采用瑞典学者HAKANSON提出的潜在生态风险指数法对沉积物重金属的生态风险进行评价。

为定量表达单个重金属的潜在生态风险，定义单个重金属的潜在风险参数为：

5种重金属总的的潜在生态风险指数为：

图1 采样站位Fig．1 Distribution of sampling stations

RI为5种重金属的潜在生态风险指数，等级划分见表1。

表1 重金属潜在生态风险指标与分级关系Tab．1 indexes and grades of potential ecological risk of heavy metals

2 结果与讨论

2．1 沉积物重金属含量分析

由表2岱山赤潮监控区沉积物的监测结果可以看出，2007－2010年岱山赤潮监控区表层沉积物重金属 Hg、As、Cu、Pb 和 Cd 的含量变化范围分别为 （0．028～0．089）×10－6、（5．6～13．6）×10－6、（16．1～32）×10－6、（12．8～28．0）×10－6、（0．03～0．28）×10－6，与国家海洋沉积物质量相比，5 种重金属的含量均符合一类标准。在含量大小上，Cu和Pb的含量相差不大，且含量明显高于其它3种重金属元素，其次是As＞Cd＞Hg，这与嵊泗赤潮监控区表层沉积物重金属含量大小的排序相同[13]。

表2 岱山赤潮监控区沉积物重金属的含量（×10－6）Tab．2 Concentration of heavy metals of sediment in red tide monitoring area of Daishan（×10－6）

沉积物重金属含量年际变化情况如图2、图3所示。从图2和图3可以看出，5种重金属含量的年际变化不尽相同。Hg和As含量较稳定，无明显变化；Cd含量2007年和2009年高于其它两个年份，是其它两个年份含量的2倍左右，但年际变化趋势不明显；Cu含量则有逐年略有降低的趋势；Pb含量则是前两年高于后两年的含量。

图2 沉积物Hg和Cd含量的变化Fig．2 Concentration changes of Hg and Cd

图3 沉积物As,Cu和Pb含量的变化Fig．3 Concentration changes of As,Cu and Pb

沉积物重金属污染指数大小分析见表3。由表3可以看出，2007－2010年岱山赤潮监控区沉积物重金属平均污染指数大小排序为Cu＞As＞Pb＞Cd＞Hg，与其含量大小排序略有不同。重金属的污染指数均小于1，再次表明沉积物质量状况良好，符合国家海洋沉积物质量一类标准。相对其它4种重金属，Cu的污染指数较高，近4年来污染指数均大于0．6，尤其是2007年污染指数达到了0．80，应引起重视。

表3 岱山赤潮监控区表层沉积物重金属年平均污染指数Tab．3 Pollution indexes of heavy metals in surface sediment

2．2 重金属潜在生态风险状况分析

岱山赤潮监控区沉积物重金属的潜在生态风险评价结果见表4。由表4可以看出，2007－2010年5种重金属的单个潜在生态风险参数均小于40，属于低风险；5种重金属的综合潜在生态风险指数RI小于150，5种重金属对岱山赤潮监控区表层沉积物的综合潜在生态风险也为低水平，且年际变化不显著。5种重金属在2007－2010年连续4年的平均潜在生态风险参数大小排序为Hg＞As＞Cd＞Cu＞Pb，这与该5种重金属含量大小排序不同，这可能是因为有些污染要素具有亲颗粒性，虽然其污染程度较高，但却容易被悬浮物迁移而进入沉积物中被矿化埋藏，降低了对生物的毒性，从而降低了其潜在的生态风险程度[9]。

研究海域不同，重金属的潜在风险也不同。根据蒋红等[14]的研究，舟山南部近岸海域重金属的潜在风险大小排序为Hg＞Cd＞Cu＞Pb＞As，与本文的排序不同。这主要是因为重金属在沉积物中的蓄积、释放、迁移等是个复杂的过程，廉雪琼等[15]的研究表明沉积物重金属含量与有机质存在一定的相关性，另外，还与沉积物的粒度、物理化学性质、物质组成等有关[16]。因此，只有把各污染物在沉积环境中的累积程度与其对海洋生态系统的潜在生态危害程度结合起来进行分析，才能全面判断出表层沉积物中污染物的污染程度和污染状况。

表4 岱山赤潮监控区沉积物重金属潜在生态风险评价结果Tab．4 Potential ecological risk assessment results of heavy metals in red tide monitoring area of Daishan

2．3 沉积物重金属来源分析

沉积物对重金属具有“源”和“汇”的双重特性，沉积物中重金属含量大小受多种因素的影响。根据孙毅等[17]对长江口及邻近海域沉积物重金属的分析研究，岱山岛北部海域重金属含量低于杭州湾北部和长江口南入海口，长江径流对沉积物重金属含量产生了一定的影响。另外，养殖饵料、鱼药等的投放也会增加养殖海域沉积物重金属的含量[18]，岱山赤潮监控区位于大长途岛－小长途岛的东南部海域，该两岛为自然海岛，岛上无化工企业，无陆源污染源，基本不受人类活动影响。此外，还受大气沉降等地球化学循环的影响。

3 结论

（1）2007－2010年岱山赤潮监控区表层沉积物重金属Hg、As、Cu、Pb和Cd的含量符合国家海洋沉积物质量一类标准。含量大小上，Cu和Pb的含量相差不大，且含量明显高于其它3种重金属元素，其次是As＞Cd＞Hg，5种重金属含量的年际变化各不相同。

（2）5种重金属的污染指数大小排序为Cu＞As＞Pb＞Cd＞Hg，相对其它4种重金属，Cu的污染指数较高，近4年来污染指数均大于0．6，Cu的污染指数最大，应引起重视和加强监测。

（3）岱山赤潮监控区Hg、As、Cu、Pb和Cd5种重金属的各自的潜在生态风险均为低，潜在生态风险参数大小排序为Hg＞As＞Cd＞Cu＞Pb，5种重金属的综合潜在生态风险水平也为低。

[1]林凤翱,关春江,卢兴旺．近年来全国赤潮监控工作的成效以及存在问题与建议[J]．海洋环境科学,2010,29(1):148－151．

[2]张丽旭,蒋晓山,马 越．东海四个赤潮监控区水质状况比较的初步研究[J]．海洋通报,2004,23(4):44－49．

[3]屠建波,张秋丰,胡延忠,等．天津近岸海域赤潮监控区富营养化状况评价[J]．海洋环境科学,2008,27(6):592－594．

[4]池缔萍,郭翔宇,钟仕花．近5 a来深圳大鹏湾南澳赤潮监控区营养盐变化[J]．海洋环境科学,2010,29(4):564－569．

[5]石海明,尹翠玲,张秋丰．近年来渤海湾赤潮监控区营养盐变化及其结构特征分析[J]．海洋环境科学,2010,29(2):246－249．

[6]李 华,张 晴．连云港市赤潮监控区水环境质量评价与污染防治建议[J]．海洋开放与管理,2008,25(11):114－118．

[7]陈国斌,戴 红,李伏庆．福建省三都湾赤潮监控区福宁湾浮游植物的生态[J]．台湾海峡,2004,23(4):469－480．

[8]张丽旭,蒋晓山,蔡燕红,等．近4年来象山港赤潮监控区水质状况综合评价[J]．海洋湖沼通报,2007(4):98－103．

[9]贾振邦,梁 涛,林健枝,等．香港河流重金属污染及其潜在生态危害研究[J]．北京大学学报:自然科学版,1997,33(4):485－492．

[10]HAKANSON L．An ecological risk index for aquatic pollution control－A sediment logical approach[J]．Water Research，1980,14:975－1 001．

[11]GB17378－2007 海洋监测规范[S]．2007

[12]GB18668－2002 海洋沉积物质量[S]．2002．

[13]胡益峰,蒋 红,徐灵燕,等．嵊泗赤潮监控区表层沉积物和紫贻贝（Mytilus edulis）重金属含量分析[J]．福建水产,2011(2):6－9．

[14]蒋 红,胡益峰,徐灵燕,等．舟山近岸海域表层沉积物中5种重金属元素的污染及其潜在生态风险评价[J]．海洋学研究,2011,29(1):56－60．

[15]廉雪琼,王运芳,陈群英．广西近岸海域海水和沉积物及生物体中的重金属[J]．海洋环境科学,2001,20(2):59－62．

[16]栗 俊,鲍永恩,刘广远,等．东海陆架沉积物中重金属地球化学研究[J]．海洋环境科学,2007,26(1):63－66．

[17]孙 毅,母清林,佘运勇,等．长江口及邻近海域沉积物重金属分布特征及生态风险评价[J]．浙江海洋学院学报:自然科学版,2011,30(2):107－112．

[18]蔡继晗,李 凯,郑向勇,等．水产养殖重金属污染现状及治理技术研究进展[J]．水产科学,2010,29(12):749－752．