秦皇岛近岸海域沉积物重金属污染研究-畜牧渔业论文.doc

秦皇岛近岸海域沉积物重金属污染研究-畜牧渔业论文秦皇岛近岸海域沉积物重金属污染研究 张永丰1,2，张万磊1,2，李欣阳1,2，张建乐1,2，李铁军3 （1.国家海洋局秦皇岛海洋环境监测中心站, 河北 秦皇岛，066002；2.河北省海洋环境监测中心, 河北 秦皇岛 066002； 3.浙江省海洋水产研究所, 浙江 舟山 316100） 摘要：分析了秦皇岛近岸海域沉积物重金属（Cu、Pb、Cd、Zn、Hg、As）的分布特征，研究了各项重金属因子的相互关系，并应用潜在生态风险指数法评价了重金属潜在生态风险。研究结果表明重金属总体含量处在较低的水平，各项重金属之间表现出显著的相关性，重金属平面分布基本上呈现自北向南逐渐降低、至滦河口海域又有所升高的趋势，调查海域重金属总的潜在生态风险低。 关键词：秦皇岛近岸；沉积物；重金属；分布特征；潜在生态风险 引言 秦皇岛市位于河北省东北部，北纬3924 4037，东经11833 11951之间。秦皇岛沿海地处渤海西海岸中部，海岸线长162.7 km。秦皇岛市是我国首批全国沿海开放城市，坐拥秦皇岛港，是我国北方重要的港口城市；同时，优美的岸线和独特的海岸带环境又使其成为全国著名的旅游胜地；近年来，浅海扇贝养殖业迅猛发展，秦皇岛近海又迅速发展成为河北省重要的水产养殖基地。目前，秦皇岛的海洋资源与环境正处于全面开发的状态。 与之相对应的是关于秦皇岛海洋环境的相关研究较少，尤其是对于近岸海域重金属的系统研究更为少见，本文以秦皇岛近海表层沉积物中重金属污染物为研究对象，系统研究了Cu、Pb、Cd、Zn、Hg、As等重金属污染物的分布特征，分析其相互之间的相关性，评价重金属潜在生态风险，以期增加该海域重金属研究成果，为该海域海洋环境综合研究及促进区域经济的可持续发展等提供科学依据。 1材料与方法 1.1采样时间与站位 2011年5月，在秦皇岛近岸海域设置46个站位对秦皇岛近岸海域进行了表层沉积物重金属取样调查。调查站位见图1。 现场调查、样品的预处理及分析测定均按照海洋监测规范（GB17378-2007）1提供的方法进行。其中Cu、Pb、Cd、Zn采用原子吸收分光光度法，Hg、As采用原子荧光法。 2结果与讨论 2.1重金属含量水平 秦皇岛近海表层沉积物中重金属元素含量情况见表1，总体而言，重金属元素在不同区域的含量差异较大，Cu、Pb、Cd、Zn、As的最大含量达到最小含量的6倍左右，而Hg更是达到了15倍，说明本海域重金属含量分布不均衡，分析其原因主要受排污、海洋开发利用等人类活动影响所致。对照海洋沉积物质量（GB18668-2002），本海域各项重金属均优于一类沉积物质量标准值，重金属含量整体处于较低的含量水平。 2.2重金属平面分布特征 由图2分析可见，重金属Cu、Pb、Cd、As的分布规律基本相似，高值区主要出现在海港区近岸以及海域的东北部，含量水平整体上自东北向西南逐渐降低，滦河口附近又出现了一定程度升高。分析其原因，一是海港区是秦皇岛市的核心区域，其工业生产活动比较集中，通过陆源排污、地面径流等进入海域的工业废水随着生物吸收、吸附、沉降等物理化学过程逐渐进入到表层沉积物中；二是秦皇岛港主要港区均位于该区，秦皇岛港是我国最大的煤炭输出港口，大量的港口作业和船舶运输活动对于海域重金属污染都带来了一定的贡献；同时海域东北部重金属元素含量高也反映了秦皇岛海域受到东北部邻近海域重金属较高的影响；滦河口附近出现的小高值区可能是由于滦河入海污染物在水动力作用下扩散至该区并不断富集在沉积物中所致。重金属Zn的分布更明显地体现了海域重金属自北向南逐渐递减的趋势，在滦河口附近海域也出现了一个小高值区，说明海域Zn污染外部来源为含量相对较高的东北部邻近海域，而内部来源可能是滦河携带入海。重金属Hg的分布主要出现了三个高值区，一个出现在东北部海域，一个出现在海港区近岸，一个出现在洋河口和戴河口附近海域，说明海域Hg污染来源主要为海港区工业污水的排放、洋戴河口的污染物排放以及东北部海域较高的重金属含量。 2.3重金属元素相互关系 通过计算表层沉积物各项重金属因子的皮尔森相关系数表明，各项重金属之间有显著的正相关性，其他学者也有过与此相类似的研究成果2-3，这与重金属元素在地球化学过程中具有相似的性质有关。其中Cu、Pb、Cd、Zn由于其性质更为相近，相关系数较高，As与各元素之间的相关系数次之，Hg与各元素之间的相关系数相比最小，见表2。 2.4秦皇岛海域重金属的潜在生态风险分析 采用潜在生态风险指数法4-5对邻近海域沉积物中重金属进行分析评价，计算公式为： 式中：Ci为表层沉积物重金属含量的实测值，Cin为相应的重金属含量参比值，Cif为某一重金属的污染系数，Tir为各重金属的毒性相应系数，Eir为第i种重金属的潜在生态风险因子，RI为沉积物中总的重金属潜在生态风险指数。 目前，国内外学者对于参比值的选择上各有不同的见解，本文参照Hakanson提出的以工业化以前全球沉积物重金属最高背景值为参比值进行评价，见表3。 评价指标分为单因子污染生态危害和总的潜在生态风险两个层次，对于单项污染因子，分为低、中、较重、重、严重五个等级，其对应的Eir值分别为小于40、4080、80160、160320和大于等于320；将各单项重金属因子的Eir值加和即为该站位总的潜在生态风险（RI），分为四个等级，低、中等、重、严重，对应的RI值分别为小于150、150300、300600、大于等于600。 根据各站位重金属实测数据计算出的潜在生态风险指数列于表4。计算结果显示，各站位单项重金属的潜在生态风险指数均小于40，处于“低”水平，秦皇岛近岸海域沉积物中各项重金属潜在生态风险程度依次为HgCdAsCuPbZn。秦皇岛近岸海域表层沉积物中重金属总的潜在生态风险处于“低”的水平，研究海域的东北部潜在生态风险相对较高，研究海域的中部偏南重金属潜在生态风险最低。 3结论 秦皇岛近岸海域表层沉积物中重金属污染物分布不均衡，各项重金属含量基本处于较低的含量的水平，满足一类海洋沉积物质量标准的要求。 各项重金属元素之间由于地球化学过程中的性质相近，在该海域呈现显著相关性。 重金属平面分布基本上呈现自北向南逐渐降低，至滦河口海域又有所升高的趋势，分析其原因，主要受海港区工业生产、港口运输等人类活动和辽东湾海域重金属含量较高以及滦河携带入海的影响。 重金属潜在生态风险评价表明，调查海域重金属总的潜在生态风险低，研究海域的东北部潜在生态风险相对较高，研究海域的中部偏南重金属潜在生态风险最低。 参考文献： 1 国家海洋局.海洋监测规范M.北京：海洋出版社，2007 2秦延文，苏一兵，郑丙辉，等. 渤海湾表层沉积物重金属与污染评价J.海洋科学,2007, 31(12): 28-33 3黄向青,梁开,刘雄，等，珠江口表层沉积物有害重金属分布及评价J.海洋湖沼通报,2006（3）: 29-31 4Hakanson L. An ecological risk index for aqu