长江河口外海柱状沉积物重金属来源判别*

薛 彬，郑 刚，李铁军，丁跃平

(1 浙江省海洋水产研究所，农业部重点渔场渔业资源科学观测实验站, 浙江省海洋渔业资源可持续利用技术研究重点实验室, 浙江 舟山 316100；2 浙江大学舟山海洋研究中心，浙江 舟山 316021)



环境保护

长江河口外海柱状沉积物重金属来源判别*

薛 彬1，郑 刚2，李铁军1，丁跃平1

(1 浙江省海洋水产研究所，农业部重点渔场渔业资源科学观测实验站, 浙江省海洋渔业资源可持续利用技术研究重点实验室, 浙江 舟山 316100；2 浙江大学舟山海洋研究中心，浙江 舟山 316021)

调查采集了长江口外嵊泗群岛海域4个站位的沉积物柱状样品，对其Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、As等6种重金属含量以及农药、大肠菌群等参数进行了分析评价，研究认为：(1)综合输入通量和重金属富集因子，该区的沉积物来源主要为长江；(2)Zn 污染来源有可能是橡胶和轮胎制造和机油使用等；(3)Cd 污染主要来源于电镀工业及有色金属生产，也有杀虫剂的使用和生活污水排放、垃圾焚烧等；(4)Hg 主要来源于电子工业，是当今信息产业发展的必然产物。

长江口 沉积物 重金属 来源分析

海洋是大气与陆源污染物最终的汇，近海沉积物是众多污染物在环境中迁移转化的主要载体、归宿地和积蓄库。它们不仅含有未受工业污染影响的化学元素和化合物环境背景值，同时也记录了各种污染物的人为活动工业和生活的来源、迁移和转化的历史河口区是陆地与海洋之间相互作用最活跃的地带，其环境与生态系统受到陆地和海洋的双重作用，与水体相比，沉积物中的重金属具有丰度高、易于准确检测等特点，柱状沉积物中重金属进行研究有助于明确环境的污染状况。

泗礁岛是嵊泗群岛主岛，位于中国第一大河长江入海口东南，受长江径流和近岸潮流共同作用影响。同时，该区域渔业资源丰富，是重要的渔场，同时以贻贝等品种为主的人工水产养殖业发达[1-3]。明确区域重金属污染物分布特征及其来源，有助于针对性的采取海域及渔场的保护策略措施，具有重要的现实意义。

近海沉积物中不同来源的重金属往往叠加在一起，给海洋污染评价带来了一定的难度。传统的判别重金属来源的方法，例如重金属浓度校正[2]和聚类分析[3]法等很难同时排除重金属自然来源变化和沉积物粒度对重金属含量的影响，重金属在沉积物中的含量往往随粒度的增大而减小[4]。为了明确重金属的有效来源，人们用参照元素归一化的方法来排除沉积物粒度的干扰[5-6]，同时，参照元素与目标元素之间的相关性则用来判别自然背景值和人为原因导致的元素累积[7-10]。同时，结合了硫化物、石油类、农药残留及大肠菌群等污染因子进行参考判定污染源。

1 材料与方法

1.1 采样

样品采集要求根据GB 30736-2014附录A的要求执行。采样工具用柱状采样器、采样铲、柱状样采样器、样品袋。于2016年4月5～7日，租用“苏如渔养08327”调查船，在嵊泗泗礁岛东南海域布设4个沉积物柱状样调查站位，平均水深20 m，样品长度2 m，分为0～1 m和1～2 m两部分进行样品保存。具体位置见图1。

1.2 测试

测试项目包括硫化物、石油类、有机碳、重金属(Cu、Cr、Cd、Pb、Zn、Hg、As)、有机氯农药(六六六、滴滴涕)、多氯联苯、大肠菌群。测试方法及标准见表1。

表1 海源性围填海工程填充物质调查项目的分析方法

图1 调查站位图

2 检测结果

检测结果见表3。4个沉积物柱状样调查站位，每个柱状样分表底层，共8个样品。除D01底层样品的Pb超标外(且符合二类标准)，其余站位均符合海洋沉积物一类标准。从表中可以看到海域沉积物重金属分布差别不大，靠近和远离河口其均值没有显著差异。同时考虑各元素的自然背景值，可见铜铅锌的相对富集，而镉铬砷则较为离散。

表3 检测结果

3 讨论与结论

根据张经主编的《中国主要河流/河口地球化学》，钱塘江、黄浦江和长江对照来讨论各重金属的富集因子。综合输入通量和重金属富集因子，该区的沉积物来源主要为长江。

表4 区内河流体系沉积物中重金属的富集因子(EF)

Cd 以人为活动污染来源为主。该处柱芯 Cd 的含量比本底值高出了约一个数量级，表明深度对应的这段时间有大量的 Cd 污染，Cd 污染主要来源于电镀工业及有色金属生产，也有杀虫剂的使用和生活污水排放、垃圾焚烧等。

Zn 因子分析表明 Zn 受到三种因子共同的影响，每种因子对 Zn来源的贡献相近。 Zn 含量高出下层 。这很可能是从历史某年开始至今该处一直受到严重的人为 Zn 污染所致，也可能由于 Zn 是生物所需的微量元素之一，易受到生物扰动，潮间带生物从海水或深层沉积物中吸收大量的Zn而居留在较上层，更有可能是人为与生物原因共同作用的结果。这与因子分析的结论相对一致。

Cr, Pb 较为离散，没有出现明显群组分布的情形，这说明这些元素的来源较为复杂。相对少量的人为输入，这与因子分析得到的结论一致。对于第三因子，可以认为在沉积物次表层氧化作用下，三价铬被氧化为六价，形成铬酸络合离子。同时 Cr 也是生物必需的微量元素，微生物携载着它向沉积物上层搬运，使其在上层某些区域有所增加。Pb 样点的分布情形与 Cr 相似，说明来自于人为污染的贡献更大。

Hg 在沉积物中的含量低于报道的背景值，可能因为 Hg 是易挥发性的金属，而且该处沉积物粒度较粗，Hg 通过缝隙和间隙水向外扩散。Hg 主要来源于电子工业，是当今信息产业发展的必然产物。

[1] 孟伟,翟圣佳,秦延文,等. 渤海湾潮间带(大沽口)柱状沉积物中的重金属来源判别[J]. 海洋通报, 2006, 25(1):62-69.

[2] Valette-Silver N J. Historical reconstruction of contamination using sediment cores: a review.NOAA TechnicalMemorandum NOS/ORCA, 1992, 66: 1-40.

[3] Trefry J H, Sadoughi M, Sullivan M D, et al. Trace metals in the Indian River Lagoon, Florida: the copper story [J]. Florida Scientist, 1983, 46:415-427.

[4] Gibbs R J. Metals in the sediments along the Hudson River estuary[J]. Environment International(United States), 1994, 20:4(4):507-516.

[5] Presley B J, Taylor R J, Boothe P N. Trace metal concentrations in sediments of Eastern Mississippi Bight [J]. Marine Environment Research, 1992, 33:267-282

[6] Tkalin A V, Presley B J, Boothe P N. Spatial and temporal variations of trace metals in bottom sediments of Peter the great Bay. the Sea of Japan [J]. Environ. Pollut,1996,92:73-78

[7] 刘红. 长江口表层沉积物分布特性研究[D]. 上海:华东师范大学, 2006.

[8] 徐琳. 长江口及邻近海域表层沉积物组成和来源研究[D]. 青岛:中国海洋大学, 2008.

[9] 董爱国,翟世奎,Matthias ZABEL,等. 长江口及邻近海域表层沉积物中重金属元素含量分布及其影响因素[J]. 海洋学报:中文版, 2009, 31(6):54-68.

[10]薛彬,郭远明,李铁军,等. 一种锚式表层沉积物采集装置[J]. 现代农业科技,2013,54(20):191-192.

Sources Identification of Heavy Metals of Changjiang Estuary*

XUEBin1,ZHENGGang2,LITie-jun1,DINGYue-ping1

(1 Marine Fisheries Research Institute of Zhejiang Province, Key Research Station for Fisheries Resources of Main Fishing Ground Ministry of Agriculture, Key Laboratory of Sustainable Utilization of Technology Research for Fishery Resource of Zhejiang Province, Zhejiang Zhoushan 316021；2 Ocean Research Center of Zhoushan,Zhejiang University, Zhejiang Zhoushan 316021, China)

The research on four kinds of heavy metals including Cu,Pb,Zn,Cd,Hg and As in sediments was presented in south estuary of the Changjiang River in spring and 4 samples were conducted. It comparesd the difference of Cu,Pb,Zn,Cd,Hg and As of sediments in time and space, at the same time considered dynamic conditions, results showed that some conclusions were as follows: the area was not evidently polluted by heavy metals except for light contaminated of Cu with the first sediment quality standard. Cu was the dominate contaminated factor in surface sediments. The lower contaminated of surface sediments was showed offshore of north estuary of Changjiang in space. Compared with the 2011’s data, the heavy metals contents was decreased except for Pb which hints surface sediments quality was improved.

Changjiang river estuary; sediment; heavy metals; sources identification

浙江省重大科技专项计划项目(No：2012C13005)；舟山科技计划项目(2014C51020)。

薛彬(1983-)，男，硕士，工程师，主要从事海洋渔业环境方面的研究。

X824

A

1001-9677(2016)020-0119-03