近a北部湾防城港近岸海水重金属的含量分布特征及影响因素

摘要根据 2009～2013年夏季北部湾防城港近岸海域环境调查资料，分析讨论了该海域海水中7种重金属的含量分布特征、年际变化趋势及影响因素。结果表明：防城港近岸海水近5a的Cu、Cr、Cd、Pb、As、Hg、Zn的平均浓度分别为2.73、1.08、0.137、1.25、1.43、0.042、21.8 μg/L，其中Hg、Cu、Cr、Cd、As符合一类海水水质标准，Zn、Pb属二类海水水质标准范围且接近二类标准下限。近5a各站位重金属综合污染指数绝大部分在0.4～0.7范围区间，重金属综合污染程度较低，总体属清洁水平；在年际变化方面，Zn呈现小幅度逐年下降趋势，Hg呈起伏线性上升趋势，Cu、Cr、Cd、Pb、As除2010年出现高浓度值外，其他年份变化不大；在水平分布方面，Cu、Cd呈东南高西北低的分布特点。Zn、Cr呈现从远岸向近岸湾内梯度递减的趋势，Pb、Hg、As呈现近岸湾内高至远岸湾外低的分布特点。分析控制防城港近岸重金属分布的因素主要有陆源输入影响、海水盐度影响、沉积物释放影响和本底环境影响等4个方面，研究发现防城港近岸海水Zn、Pb、Hg的本底污染值较高。

关键词重金属；分布特征；年际变化；海水；影响因素；防城港

中图分类号S181.3文献标识码A文章编号0517-6611（2014）23-07956-04

基金项目广西科技厅攻关科研项目（桂科攻089504-4）；广西近岸海洋环境趋势性监测项目（2009～2013）。

作者简介何祥英（1978- ），女，广西防城港人，工程师，从事海洋环境与生态研究。

收稿日期20140707重金属是环境中具有累积效应、毒性较强的污染物，可通过食物链直接或间接地进入人体，最终对人类健康产生影响。重金属可在海水、沉积物、固体悬浮颗粒和海洋生命物质中循环迁移，因此，海水中重金属的分布、变化、迁移及其与沉积物或生物的关系等一直是海洋环境科学界关注的课题[1-3]。

防城港市位于中国海岸线最南端，南濒北部湾，西南与越南交界于北仑河，东接广西钦州市。目前针对防城港近岸海域海水中重金属的研究鲜有报道。为此，笔者通过收集2009～2013年夏季的防城港近岸海域环境调查资料，分析评论了该海域水体中Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Hg、As的含量水平、分布特征、变化趋势及影响因素，为防城港重金属的进一步研究和污染防治提供参考。

1材料与方法

1.1分析项目 选取2009～2013年每年夏季7～8月防城港近岸海域16个监测站位的环境调查资料进行分析讨论。分析项目有重金属Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Hg、As和盐度（S）等，各项目的调查与分析均按文献[4]中的方法进行，站位设置如所示。

监测站位示意1.2数据处理该研究中的各重金属的平面分布图使用Surfer 11（美国Golden Software公司）绘制，使用克里格法（Kriging）网格化数据。

1.3评价方法

1.3.1评价标准。根据《广西壮族自治区海洋功能区域》（2011-2020），防城港近岸海域按功能区使用要求执行《海水水质标准》[5]中包括一类至四类4种水质标准，为便于评价各区污染程度，该研究统一采用第一类海水水质标准值作为评价指标。

1.3.2综合污染评价法。目前用于对海域重金属污染进行综合评价的方法多种多样，执行的标准也不统一，研究选用目前广泛应用的指数法对防城港近岸海水进行重金属污染综合评价，其计算公式如下：

Cif=Cis/Cin

WQI=1nni=1Cif

式中，Cif、Cis、Cin分别为某金属元素i的单项指数、第i测站重金属含量的实测值、一类重金属含量的标准限值，n为参与评价的金属元素种数；当Cif≤1时，表示海水中重金属含量符合标准，当Cif>1时，表示海水中重金属含量超过标准；WQI为海水重金属综合污染指数，参考文献[6]的判据，将防城港近岸的WQI值与海水污染程度的关系列于。

防城港近岸海水中重金属综合污染指数与污染程度的关系

污染程度综合污染指数（WQI）范围清洁WQI≤1轻度污染13

2結果与分析

2.1防城港近岸海水重金属的含量水平列举了近5a防城港近岸海域16个站位水质7种重金属年平均浓度（由于As的性质类似重金属，研究中与重金属一同讨论），Cu、Cr、Cd、Pb、As、Hg、Zn等的年平均浓度范围为1.82～4.79、0.55～1.72、0.013～0.391、0.59～2.75、0.72～2.49、0.012～0.088、16.9～24.9 μg/L，5a平均浓度分别为2.73、1.08、0.137、1.25、1.43、0.042、21.8 μg/L。比较近5a防城港近岸海水7种重金属平均含量，Zn、Pb的5a平均浓度属二类海水水质标准范围且接近二类标准下限，Hg的平均浓度属一类海水标准范围且趋近一类海水标准上限，Cu、Cr、Cd、As的5a平均浓度均符合一类海水水质标准，从近5a重金属平均浓度可知，防城港近岸海水中重金属总体处于良好水平。

由于各站位受生物地球化学影响不同，其重金属的污染情况也各不相同，从各站位近5a的重金属综合污染指数变化情况可以看出，除2009年6号站（WQI=1.02）、2010年5号站（WQI=1.03）和8号站（WQI=3.44）的重金属综合污染指数超过1外，其他年份各站综合污染指数均小于1，且大部分在0.4～0.7范围区间，说明近5a防城港近岸海水中重金属污染程度较低，整体属于清洁水平。

防城港近岸海水重金属浓度μg/L

年份CuCrCdPbAsHgZn来源2009年平均1.76 ND0.013 0.90 1.62 0.028 24.9 该研究2010年平均4.79 1.72 0.391 2.75 2.49 0.012 23.8 该研究2011年平均1.82 0.55 0.087 1.14 1.13 0.030 21.0 该研究2012年平均3.04 1.05 0.104 0.59 1.17 0.088 22.5 该研究2013年平均2.26 1.11 0.092 0.86 0.72 0.051 16.9 该研究5a平均2.73 1.08 0.137 1.25 1.43 0.042 21.8 该研究1984～1989年珍珠湾3.53-0.0672.601.080.39063.5[6]1984～1989年防城湾3.98-0.0331.070.490.48081.88[6]第一类海水水质标准≤5.0≤50.0≤1.0≤1.0≤20.0≤0.050≤20.0[1]注：ND为未测定。

各站位近5a的重金属综合污染指数变化情况2.2年际变化趋势5a间防城港近岸海水7种重金属变化趋势不尽相同，列出了各项重金属的年际变化，其中Cu、Cr、Cd、Pb、As这 5种重金属均在2010年出现最高浓度值，其他各年平均浓度变化不大；Zn的年均浓度在近5a来呈现小幅度逐年线性下降趋势，其线性渐变为y=-0.001 7x+0.027（R2=0.769 6），2009～2012年Zn年均浓度符合二类海水水质标准，2013年为一类海水水质标准范围；Hg的年均浓度呈起伏线性上升趋势，其线性渐变为y=0.012 2x+0.005 3（R2=0.432 7），Hg的年均浓度在2009～2011年符合一类海水水质标准，在2012年和2013年超过一类标准，属二类水质标准。

2.3重金属的水平分布特征列出了防城港近岸7种重金属近5a平均浓度分布，其中Cu和Cd在水平分布上比较相似，从东南向西北呈由高到低的趋势，主要浓度高值区均在企沙半岛南海域、企沙钢铁基地西侧近岸海域，而低值区均在近岸海湾及河口区；Zn和Cr的分布与Cu、Cd分布有一定相似性，明显呈现从远岸向近岸湾内河口梯度递减的趋势，但平均高值区有所不同，Zn的平均高值区在企沙半岛和江山半岛的南侧远岸海域，Cr的平均高值区在江山半岛的西南侧远岸海域，而且Zn、Cr都是2010年和2012年在企沙半岛和江山半岛南侧的远岸测站出现高浓度值，其他年份这些测站的浓度与其他测站浓度相当；Pb、Hg和 As的水平分布与Zn、Cr相反，总体呈现近岸湾内浓度高，远岸湾外低的分布特点；此外，Cu、Pb、Cd 3种金属元素均在企沙钢铁基地西侧的东湾湾口出现浓度高值区，这主要是由于该海域8号测站Cu、Pb、Cd同时在2010年出现异常高值，从而使该测站的5a平均浓度也相应比周边海域高。

2009～2013年防城港近岸海水重金属的浓度变化防城港近岸海水中7种重金属平均浓度（mg/L）分布示意2.4控制重金属分布的因素重金属的来源广而复杂，在河口混合过程中，重金属的环境行为受各种化学反应、生物活动和水文运动的物理迁移、pH、盐度、温度等多种因素共同影响[7]，因而不同的重金属表现出不同的分布特征，但在局部海域、特定时间段某个因素可能对重金属起主要控制作用。结合近5a防城港近岸重金属含量分布情况，分析控制重金属分布的主要因素有以下几点。

2.4.1陆源输入影响。防城港沿岸有防城江、江平江、北仑河等河流常年输入近岸海湾，监测季节正值夏季雨水丰沛期，冲刷陆域岩矿土的雨水及河水携带的重金属最终流入海洋，此外部分排入海的生活污水和工业废水含有重金属，这些重金属污染物首先进入近岸海域，当某种元素受海水中的化学作用影响较少时，往往体现出物理扩散的分布形态，即在近岸形成重金属浓度高值区，特别是水流缓慢、稀释自净能力相对较弱的海湾，随着海水稀释作用的增强，重金属质量浓度由近岸至远岸逐渐减少，中Hg、Pb明显呈现海水稀释扩散的分布特点，主要是因为其在水体中的迁移形态和化学性质较稳定，而对于Zn、Cd、Cu等与pH、S、COD等环境要素相关相关较密切的元素[6]，则没有体现出陆源输入的明显作用。

2.4.2海水盐度影响。对河口混合过程的试验模拟显示[7]，Zn和Cd在河口混合过程中，固-液分配系数Kd随盐度的增大而减少，即倾向于从颗粒态转移到溶解态中，同样情况也发生在防城港近岸海域Cu、Zn、Cr的离岸高值分布，从近5a重金属与盐度之间的相关分析结果（见）显示，Cr与盐度连续4年相关系数r>0.5，有稳定良好的相关性，Zn 与盐度在2010、2012和2013年均为相关系数r>0.4，有高度线性相关；Cu 与盐度在2012年（r=0.669）和2013年（r=0.466）有良好线性相关，说明盐度已成为控制Cr、Zn、Cu吸附作用的显著因子，其作用盐度升高，离子间吸附竞争加剧，吸附剂电性也会发生改变，重金属发生解吸作用，部分颗粒态重金属转换成溶解态，因此，Cr、Zn、Cu高值区主要在远岸海域。安徽农业科学2014年

2.4.3沉积物释放的影响。离岸高值区的重金属可能来自悬浮体的解析和海底沉积物的釋放[8]，从可见，Cu、Cd的总体呈现出东南向离岸区高、西北向近岸区的分布走向，这与防城港离岸区海流场走向相同，防城港离岸区的涨急流场主要方向为SSE-NNW，此时海底沉积物在潮流动力作用下向上悬浮，沉积物释放出的重金属受潮流动力作用也形成东南高西北低的浓度分布渐变方向。此外，企沙钢铁基地西侧的东湾海域的Cu、Pb、Cd、Hg的浓度同时出现小范围高值区，原因可能是由于近几年企沙钢铁基地进行大面积的填海工程，围堤及填土施工过程产生的泥沙悬浮水带入部分重金属，同时施工扰动的海底沉积物也向水体释放部分重金属，从而使该海域部分重金属较周边海域浓度高。

2.4.4本底环境因素。选择1983年至1989年珍珠湾及防城湾的重金属调查数据[9]作为防城港市大开发前期环境重金属参考值，分析该时期防城港两个主要港湾的6种重金属中，Cu、Cr、As的含量符合一类海水水质标准，Pb含量属于二类海水水质标准并接近下限值，Zn、Hg浓度达三类海水水质标准，由此说明在开发前期防城港近岸海水Zn、Pb、Hg的含量就比较高。该研究统计了防城港的各海湾及湾外近岸海域近5a水质重金属，结果也明显呈现出Zn、Pb、Hg污染程度较其他重金属高，这与1989年以前的调查一致，由此说明防城港近岸海水中Zn、Pb、Hg的环境本底污染值较高。

3结论

（1）防城港近岸海水近5a的Cu、Cr、Cd、Pb、As、Hg、Zn的平均浓度范围为1.82～4.79、0.55～1.72、0.013～0.391、0.59～2.75、0.72～2.49、0.012～0.088、16.9～24.9 μg/L，5a平均浓度分别为2.73、1.08、0.137、1.25、1.43、0.042、21.8μg/L，其中Hg、Cu、Cr、Cd、As的5a平均浓度均符合一类海水水质标准，Zn、Pb属二类海水水质标准范围且接近二类标准下限。近5a各站位重金属综合污染指数除2009年6号站和2010年5号及8号站超过1外，其他年份均小于1，且大部分在0.4～0.7范围区间，因此近5a防城港重金属综合污染程度较低，整体属于清洁水平。

（2）5a间防城港近岸海水重金属年际变化趋势不尽相同，Zn的年均浓度在近5a来呈现小幅度逐年线性下降趋势，Hg的年均浓度呈起伏线性上升趋势，Cu、Cr、Cd、Pb、As元素除均在2010年出现最高浓度值，其他各年平均浓度变化不大。