（环境工程专业论文）廉州湾入海排污口沉积物重金属污染与生态评价.pdf

廉州湾入海排污口沉积物重金属污染与生态评价 摘要 本文采用位于廉州湾沿岸的北海市金银鹰入海排污口和红坎入海排污口邻 近海域2 0 1 0 年8 月份水质、沉积物、生物体中的重金属污染( c u 、p b 、c d 、h g 和a s ) 监测数据，研究了沉积物及海水中重金属的分布规律，并且对两个排污口 邻近海域沉积物重金属污染状况应用单因子污染指数法、地累积指数法和 h a k a n s o n 潜在生态危害指数法进行综合评价，并结合海水及生物体重金属污染状 况对排污口重金属污染特征进行综合分析。该研究对探讨排污口邻近海域中重金 属的空间分布规律、潜在生态危害建立有效的评价思路，并且对北部湾经济区沿 海经济的可持续发展和保护廉州湾养殖区生态环境都有重要的科学意义。研究表 明： ( 1 ) 两个排污口邻近海域沉积物、海水中c u 、p b 、c d 、h g 和a s 含量顺序 均为c u p b c d h g a s ，顺序基本一致，c u 、p b 的含量都相对较大。 ( 2 ) 通过单因子评价，金银鹰排污口邻近海域沉积物5 种重金属污染指数( 以 海洋沉积物质量标准g b1 8 6 6 8 - - 2 0 0 2 中的一类指标为标准) 平均值依次为c 1 l ( 1 4 2 ) a s ( 0 7 1 ) p b ( o 5 6 ) h g ( 0 4 8 ) c d ( 0 2 6 ) ，表明只有c u 为中度 污染，p b 、c d 、h g 、a s 均为无污染：红坎排污口邻近海域沉积物中5 种重金属污 染指数( 以海洋沉积物质量标准g b1 8 6 6 8 - - 2 0 0 2 中的三类指标为标准) 平均值依 次为c u ( o 2 4 ) a s ( o 1 7 ) p b ( o 1 4 ) h g ( 0 1 4 ) c d ( o 0 4 ) ，均小于1 ， 均为无污染。 ( 3 ) 金银鹰排污口邻近海域沉积物中5 种重金属的地累积指数i g 平均值依 次为c u ( 1 4 8 ) p b ( - 0 3 0 ) a s ( - 0 7 0 ) h g ( - 0 8 1 ) c d ( 1 5 0 ) ，红坎排污 口邻近海域沉积物中5 种重金属的地累积指数i g 平均值依次为c u ( o 4 5 ) h g ( 0 3 3 ) a s ( - 0 5 9 ) h g ( - 0 3 3 ) c d ( - 0 8 0 ) ，均表明只有c u 为中度地累积 污染，p b 、c d 、h g 和a s 均无地累积污染。 ( 4 ) 金银鹰排污口邻近海域沉积物中5 种重金属的潜在生态危害顺序为h g ( 3 4 8 1 ) c u ( 2 2 5 5 ) c d ( 2 0 3 1 ) a s ( 9 4 2 ) p b ( 6 2 2 ) ，均为低潜在生 态危害。红坎排污口邻近海域沉积物中5 种重金属的潜在生态危害顺序为h g ( 5 1 9 6 ) c d ( 3 1 6 9 ) c u ( 2 1 5 4 ) a s ( 1 0 5 4 ) p b ( 6 2 7 ) ，h g 为中等潜 在生态危害，c u 、p b 、c d 、a s 均为低潜在生态危害。 ( 5 ) 金银鹰排污口和红坎排污口邻近海域沉积物所有站位潜在生态危害指 数肼平均值分别为9 3 2 9 和1 2 2 0 1 ，均属于低潜在生态危害的范畴。两排污口沉 积物中重金属总体分布特点均呈现靠近排污口的站点大于远离排污口站点的分 布趋势，这与单因子评价、地累积指数评价、潜在生态危害指数评价的结果相一 致；金银鹰排污口邻近海域沉积物中重金属含量均表现出东北向大于西南向的分 布特征，红坎排污口邻近海域则表现出东部近岸海域含量大于西部较远岸海域的 分布趋势，经分析与廉州湾海域水动力条件、潮流特点、泥沙运移等因素有关。 关键词：排污口；沉积物；重金属；潜在生态危害评价 a s s e s s m e n to nh e a v ym e t a l sp o l l u t i o ni ns e d i m e n t sf r o mt h e s e aa r e ao fo u t l e tb yl i a n z h o ub a yi nb e i h a i a b s t r a c t b a s e do nt h ei n v e s t i g a t i o nd a t ao ft h ec o n t e n t so fh e a v ym e t a l s ( c u ，p b ，c d ，h g ， a s ) i ns u r f a c es e d i m e n t s ，s e aw a t e ra n db i o l o g i c a lf r o mt h es e aa r e ao fj i n g y i n y i n g o u t l e ta n dh o n g k a no u t l e tb yl i a n z h o ub a yi nb e i h a ii na u g u s to f2 010 t h i sp a p e r d i s c u s s e dt h ed i s t r i b u t i o no ft h e s eh e a v ym e t a l s t e c h n i q u eo fs i n g l ef a c t o ri n d e x ， g e o a e c u m u l a t i o ni n d e x ) ，p o t e n t i a le c o l o g i c a l r i s ki n d e x ( r i ) a r ea p p l i e df o r a s s e s s i n gt h ep o l l u t i o no ft h e s eh e a v ym e t a l si ns e d i m e n t s ，a n dt h ep o l l u t i o no ft h e s e h e a v ym e t a l si ns e aw a t e ra n db i o l o g i c a la l s ob e e nc o n s i d e r e d e f f e c t i v ee v a l u a t i o no f t h et h r e a da l ee x p e c t e dt oe s t a b l i s h e db yt h ec h a r a c t e r i s t i c so fd i s t r i b u t i o na n d p o t e n t i a le c o l o g i c a lr i s ki n d e xo ft h eh e a v ym e t a l s ，a n dt h er e s e a r c hi sh e l p f u lf o rt h e s u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n to fc o a s t a le c o n o m i ca n dp r o t e c t i o no ft h ee c o l o g i c a l e n v i r o n m e n to fl i a n z h o ub a y ( 1 ) t h er e s u l t ss h o w e st h a tt h es e q u e n c eo ft h ea v e r a g ec o n c e n t r a t i o no fh e a v y m e t a l si ns e d i m e n t sa n di ns e aw a t e rb yt w oo u t l e ta r ea l lc u p b c d h g a s ，s h o w s t h a tp o l l u t i o no fc u ，a n dp bi sr e l a t i v e l ys e r i o u s ( 2 ) t h es e q u e n c eo fs i n g l ef a c t o ri n d e xb e l o n g st ois e d i m e n t si n s e aa r e ao f j i n g y i n y i n go u t l e ti sc u ( 1 4 2 ) a s ( 0 7 1 ) p b ( 0 5 6 ) h g ( 0 4 8 ) c d ( 0 2 6 ) ，s h o w st h a t t h ep o l l u t i o no fc ui sr e l a t i v e l ys e r i o u s ，t h ep o l l u t i o no fp b ，h g , a sa n dc di s e s s e n t i a l l yn o n - p o l l u t e d t h es e q u e n c eo fs i n g l ef a c t o ri n d e xb e l o n g st o s e d i m e n t s i ns e aa r e ao fh o n g k a no u t l e ti sc u ( o 2 4 ) a s ( 0 17 ) p b ( 0 14 ) h g ( 0 14 ) c d ( 0 0 4 ) ， s h o w st h a tt h ep o l l u t i o no fc u ，p b ，h g ，a sa n dc di sa l le s s e n t i a l l yn o n - p o l l u t e d ( 3 ) t h es e q u e n c eo fg e o a c c u m u l a t i o ni n d e x ) o fj i n g y i n y i n go u t l e ta n d h o n g k a no u t l e t i sc u ( 1 4 8 ) p b ( 一0 3 0 ) a s ( - 0 7 0 ) h g ( - 0 8 1 ) c d ( - i 5 0 ) ，a n d c u ( 0 4 5 ) h g ( 一0 3 3 ) a s ( 一0 5 9 ) h g ( 0 3 3 ) c d ( - 0 8 0 ) ，w h i c ha l ls h o w st h a tt h e g e o a c - c u m u l a t i o np o l l u t i o no fc ui sr e l a t i v e l ys e r i o u sc a l l i n go nm o r ca t t e n t i o n ，p b ， h g ，a sa n dc di sn o n - p o l l u t e d i i i ( 4 ) t h er e s u l t so fp o t e n t i a le c o l o g i c a lr i s ki n d e xa s s e s s m e n to fj i n g y i n y i n go u t l e t s h o wt h a tt h ep o l h t e dg r a d eo fp o t e n t i a le c o l o g i c a lr i s ki sh g ( 3 4 81 ) c u ( 2 2 5 5 ) c a ( 2 0 31 ) a s ( 9 。4 2 ) p b ( 6 2 2 ) ，w h i c hs h o w st h a tt h e s eh e a v ym e t a l sh a v el o w p o t e n t i a le c o l o g i c a lr i s k t h er e s u l t so fp o t e n t i a le c o l o g i c a lr i s ki n d e xa s s e s s m e n to f h o n g k a no u t l e ts h o wt h a tt h ep o l l u t e dg r a d eo fp o t e n t i a le c o l o g i c a l r i s ki s h g ( 51 9 6 ) c d ( 31 6 9 ) c u ( 21 5 4 ) a s ( 1o 5 4 ) p b ( 6 2 7 ) ，w h i c hs h o w st h a th g h a v e m i d d l ep o t e n t i a le c o l o g i c a lr i s ka n dc u , p b ，c a , a sh a v el o wp o t e n t i a le c o l o g i c a lr i s k ( 5 ) t h ea v e r a g ep o t e n t i a le c o l o g i c a lr i s ko fj i n g y i n y i n go u t l e ta n dh o n g k a n o u t l e tw a s9 3 2 9a n d1 2 2 ，0 1 ，w h i c hi n d i c a t e dt h a tt h es e aa l c ao fj i n g y i n y i n go u t l e t a n dh o n g k a no u t l e ta l lh a sl o wp o t e n t i a le c o l o g i c a lr i s k t h ed i s t r i b u t i o no fh e a v y m e t a l si ns e d i m e n t so ft o wo u t l e ti sa l lm a i n l yt h a tc o n c e n t r a t i o no fh e a v ym e t a l sa t t h ea r e am o r ec l o s et ot h ep o l l u t i o ns o u f c 总i sl a r g e r , t h er e s u l t so fs i n g l ef a c t o ri n d e x , g e o a c c u m u l a t i o ni n d e x ) ，a n dp o t e n t i a le c o l o g i c a lr i s ki n d e x ( r i ) i l l u s t r a t et h i s c o n c l u s i o na 1 1 t h ed i s t r i b u t i o no ft h e s eh e a v ym e t a l si ns u r f a c es e d i m e n t s ，s e aw a t e r i nt h es e aa r e ao fj i n g y i n y i n go u t l e ti st h a tc o n t e n t sa tt h en o r t h e a s ts e aa r e ai s g r e a t e rt h a na tt h es o u t h w e s ts e aa r e a , a n dt h ed i s t r i b u t i o no fh 0 n g k a no u t l e ti st h a t c o n t e n t sa tt h ee a s ts e aa r e ai sg r e a t e rt h a na tt h ew e s ts e aa r e a t h ed i s t r i b u t i o n c h a r a c t e r i s t i c ss h o u l db ei nc o n n e c t i o nw i t ht h eh y d r o d y n a m i cc o n d i t i o n s ，t i d e c h a r a c t e r i s t i c sa n ds e d i m e n tt r a n s p o r t a t i o no fl i a n z h o ub a y k e y w o r d s ：o u t e r ；s e d i m e n t ；h e a v ym e t a l ；p o t e n t i a le c o l o g i c a lr i s ka s s e s s m e n t i v 廉州湾入海排污口沉积物重金属污染与生态评价 1 绪论 1 1 研究背景 密度在5 以上的金属统称为重金属，有4 5 种之多，从环境污染方面所说，主 要是指生物毒性显著的汞、镉、铅、铬、砷等和具有一定毒性的锌、铜、钻、镍、 锡等，其主要来源有化工、金属冶炼及加工、电镀、采矿、农用杀虫剂以及城 市生活污水。重金属污染的特点是，即使排出的浓度很小，也可能造成污染甚至 很大的危害。近年来，随着工农业以及经济的迅猛发展，不论是国外还是国内， 重金属污染都日趋加剧。发生在日本的水俣病和骨痛病即为由汞污染和镉污染造 成的公害病。在美国与墨西哥交界带的r i o g r a n d e 流域，由于沿河两岸冶炼废水 和矿产开采的污染，水体及沉积物中重金属含量严重超标【1 1 。据k g 】m i z 【2 】等报 道，多瑙河匈牙利境内的重金属污染也较为严重，尤其是z n ，h g ，c a ，c r ，在 靠近城市、工业区及主要支流的重金属浓度尤其高。据研究统计，我国受镉污染 农田面积达1 2 7 y h r a t 引，其他重金属污染也相当严重。 沉积物是重金属污染物的载体和“蓄积库”。研究表明，在受纳水体中，重金属 污染物在水体中不易被降解，其大多数均能迅速地与悬浮物和沉积物结合，而结 合到悬浮物中的重金属在被水流搬运过程中，当其负荷量超过搬运能力时，便最 终进入沉积物中【4 】。在受重金属污染的水体中，水相中的重金属含量很少，且常 受排放状况、水力学、水化学等条件的影响，含量分布往往十分复杂，即使在接 近污染物排放口处，水中重金属的含量也不高。但沉积物中的重金属含量由于累 积作用往往比相应水相中的含量要高，且表现出较强分布规律【5 6 】。在水一沉积物 体系中，沉积物是污染物比较稳定的归宿，也是与水体进行物质交换的界面，许 多物理化学过程和生物化学过程都通过这个界面进行。沉积物中某些化学成分的 含量及其变化常被作为衡量环境变化过程的重要因素 7 1 。重金属污染具有来源 广、易蓄积、残毒时间较长、污染后不易发现且难于恢复等特征。并且蓄积在沉 积物中的重金属通过再悬浮、氧化还原反应、有机质的降解等过程可重新进入上 覆水，使上覆水中溶解态重金属的浓度大大提高【8 】。重金属一旦参与食物链循环 并最终在生物体内积累，将会破坏生物体正常生理代谢活动。此外通过生物富集 和放大作用，重金属会对整个近岸海域生态系统构成直接和间接的威胁 9 1 。因此 水体沉积物重金属的生物毒性或潜在生态风险是当前水环境重金属研究的热点 廉州湾入海捧污口沉积物重金属污染与生态评价 问题之一【m 】。 近十几年来，随着广西壮族自治区沿海经济的迅速发展，特别是2 0 0 8 年1 月， 国家批准了：广西北部湾经济区发展规划，及北海市“一带两湾”的提出，廉州 湾沿岸港口、临海工业、商贸、旅游业发展迅速，对环境的压力必将进一步加大， 向沿海排放的重金属污染物必将随之增加。因此，有必要针对广西区重点陆源入 海排污口开展排污口表层沉积物中重金属污染监测与综合评价。 1 2 国内外研究现状 对河流、海湾沉积物中重金属污染的研究，各国科学家从沉积学角度提出了 多种重金属污染评价方法，其中地质累积指数法、潜在生态危害指数法、综合指 数法、尼梅罗综合指数法、污染负荷指数法、回归过量分析法、脸谱图法和次生 相富集系数法等代表了国际上有关沉积物中重金属研究的先进方法，以上方法均 有的优点和不足之处。张鑫，周涛发等 1 l 】对河流沉积物重金属污染评价方法进行 了比较研究，提出了适用于i g e o 法和s e f 法评竹我国河流颗粒物污染水平的评价 参比标准值，并应用这些方法对我国部分河流颗粒物重金属的污染水平进行了评 价；金艳，何德文【1 2 】等对重金属污染评价研究进展做了深入分析，从重金属废水、 重金属沉积物和重金属土壤污染三个方面，阐述了重金属污染的不同评价方法 及模型，着重比较了各种评价方法的适用范围及优缺点： 翟万林，龙江平【1 3 】利用地累积指数法、综合污染评价法和潜在生态危害指数 法分析了崇明东滩的污染状况，并比较了三种评价方法的优缺点。 地累积指数法通常称为m f i l l e r 指数，是德国海德堡大学沉积物研究所科学家 m f i l l e r 1 4 】提出的一种研究水环境沉积物中重金属污染的定量评价方法。其考虑了 人为污染因素、环境地球化学背景值，还特别考虑到由于自然成岩作用可能会引 起背景值变动的因素。其优点是给出很直观的重金属污染级别，是用来反映沉积 物中重金属富集程度的常用指标，但其侧重单一金属，没有考虑不同金属的毒性 效应的差别及地理空间差异【1 2 1 。 目前，地累积指数法是国内外沉积物质量评价中的应用较为广泛。吴祥庆， 黎小正等1 7 对广西防城珍珠港珍珠养殖区表层沉积物含量、分布进行了分析，并 采用地累积指数法评价了重金属污染程度。左平、汪亚平等【1 5 】应用地累积指数法 评价了深圳湾近岸海域表层沉积物中重金属污染状况。张敏【1 6 1 采用地累积指数法 2 廉州湾入海排污口沉积物重金属污染与生态评价 对大庆市北二十里泡湿地底泥的重金属元素污染进行了评价。尹春艳，于一尊等 【1 。7 】对湘江河1 ：3 三角洲沉积物样品测定了其中c d 、s c 、s n 、s b 、z n 等1 6 种元素的 含量，并利用地累积指数法和主成分分析法对沉积物中的重金属污染状况进行分 析和评价。唐阵武，程家丽等f 】8 研究了武汉市8 个典型湖泊表层沉积物中重金属 的含量及其不同形态组成，利用地累积指数法对不同湖泊金属元素的富集与污染 程度进行了分析和评价。 潜在生态危害指数法是瑞典学者h a k a n s o n 1 9 】于1 9 8 0 年建立的一套从沉积学 角度对沉积物或土壤中重金属污染进行评价的方法。潜在生态危害指数法综合考 虑了重金属的毒性、在沉积物中的普遍的迁移转化规律和评价区域对重金属污染 的敏感性，以及重金属区域背景值的差异，消除了区域差异和异源污染的影响， 可以综合反映沉积物中重金属对生态环境的影响潜力【2 0 】，成为国内外沉积物质量 评价中应用最为广泛的方法之一。兰圣迎等【2 1 】对湛江南流河入海排污口邻近海域 沉积物中重金属的含量分布、富集状况进行了分析，并采用h a k a n s o n 潜在生态危 害指数法进行了评价。刘芳文等瞰】对珠z r _ d 表层沉积物中重金属的分布及富集状 况进行了分析，并采用了h a k a n s o n 潜在生态危害指数法对其生态危害程度进行了 评价。张海清等【4 】对广州市番禺区龙湾涌沉积物重金属含量的空间分布进行了分 析，并采用h a k a n s o n 潜在生态危害指数法评价了龙湾涌重金属对水生系统的潜在 危害。夏鹏，孟宪伟掣2 3 】对广西北海潮间带沉积物中的重金属进行了调查，并应 用了潜在生态危害指数法分析其污染状况及潜在生态危害。董爱国，翟世奎等【2 4 】 应用潜在生态危害指数法分析评价了长江口海域表层沉积物重金属元素污染状 况。 各种污染评价方法均有其优点与不足之处，因此研究者常采用多种方法结合 对沉积物中重金属的毒性水平和生物对重金属污染的敏感程度进行评价，综合分 析重金属对水生生态系统的危害。廉雪琼【2 5 】应用地累积指数法和潜在生态危害指 数法对广西近岸海域沉积物中重金属污染状况进行了综合评价。张淑娜，唐景春 【2 6 】应用地累积指数法和潜在生态危害指数法对天津海域沉积物中重金属污染状 况进行了综合评价。张才学，孙省力等【2 7 】应用单因子指数法和潜在生态危害指数法 评价了湛江港湾表层沉积物重金属的分布特征及潜在生态危害。杜俊瀛陈洪涛田 琳【2 s 】测定了北黄海表层沉积物中重金属含量，并应用单因子指数法和潜在生态危 3 廉州湾入海捧污口沉积物重金属污染与生态评价 菘指敬法对重金属污染状况进行了评价。张少峰等2 卅对广西钦州湾沉积物重金属 含量分布进行了分析，并采用了综合指数法和潜在生态危害指数法对重金属污染 j ，足况进行评价。罗先香，张蕊等3 0 1 对莱州湾表层沉积物重金属分布特征进行了 分昕，并应州综合污染指数法和潜在生态危害指数法对沉积物重金属污染状况进 仃，深入分析和评价。 海i r t | 币金属在不同介质中的来源、变化、迁移、转化和归宿，也是海洋沉 杉 物环境研究的热点问题。梁涛，曹红英【3 1 】以天津的南、北排污河为例，分析了 典型城i l ，排污河不同介质中重金属的含量及分布特征。陈春华等【3 2 1 分析了海i z l 湾 海水重金属的行为特征。张敬怀，李小敏等【3 3 】对广西近岸海域底栖生物体内重金 矧含量进行了测定与污染评价。毕春娟，陈振楼等【蚓以上海滨岸为例讨论了水动 力作埔对潮滞袤层沉积物重金属时空分布的影响。袁浩，顾尚义等【3 5 】讨论了水体 衫c 枳物莺金槭的赋存形态并总结了其质量评价方法的研究进展。甘居利，贾晓平 等【36 】研究了i 翻海北部陆架区表层沉积物中重金属分布和污染状况。邓焕广，陈振 楼等3 7 1 讨论一 r 滨岸排污1 5 2 对潮滩沉积物中重金属的影响。张和庆，谢健【3 8 1 研究 r 澳门刚近海域沉积物污染状况及特征分析。 在排污i j 邻近海域重金属污染的防治方面，丁菁【3 9 】探讨了陆源入海排污口监 测和评价中的一些i u j 题。赵卫红邮】讨论了福建近岸海域沉积物污染现状与防治措 施。 1 3 研究目的和意义 小文采j i j 2 0 1 0 年8 月份北海市廉州湾沿岸的金银鹰入海排污口和红坎入海排 污口邻近海域水质、沉积物、生物体中的重金属污染( c u ，p b ，c d ，h g ，a s ) 舭泄恺2 据，依攒i f 洋沉积物质量标准【捌对沉积物重金属污染现状进行单因子指数 订价分析，应川地累积指数法和潜在生态危害指数法对沉积物中重金属的污染状 况进行综合汀价，以分析排污口邻近海域重金属的分布特征，评价沉积物中重金 属的潜侄生态危害样度：并结合海水及生物体重金属污染指数( 依据海水水质 标准【4 1 1 及海洋生物质量标准【4 2 】) 对排污口重金属污染特征进行综合分析。 两排污口分别位于廉州湾东岸和东南岸，邻近海域分别为廉州湾养殖区和北 海港! - 1 区，本研究可对邻近海域为不同海洋功能区划的排污口进行比较研究。廉 州湾湾内海流平缓，水深较浅，水体交换能力差1 4 3 1 ，重金属容易沉降迁移到沉积 4 廉州湾入海排污口沉积物重金属污染与生态评价 物中，而蓄积在沉积物的重金属有二次污染的可能，这将直接影响到廉州湾作为 广西沿海主要渔业生产基地的功能，对湾内分布众多的浅海养殖区、渔业捕捞区 的危害将会较大。而迄今尚未有研究人员对广西区内的陆源入海排污口邻近海域 重金属污染进行深入评价和分析，因此有必要掌握广西区重点排污口邻近海域沉 积物重金属污染现状，对该排污口邻近海域沉积物重金属污染的空间分布规律、 潜在生态危害进行深入分析和研究：以期为日后的持续监测和治理污染提供基 础，为管理部门提供决策依据；为该海域的环境保护设计和海洋环境可持续利用 提供技术支持，对北部湾经济区沿海社会、经济的可持续发展也有着较为重要的 现实意义。 5 廉州湾入海捧污口沉积物重金属污染与生态评价 2 排污口概况 2 1 地理位置 北海市金银鹰排污口和红坎排污口均为北海市较有代表性的陆源入海排污 口，前者汇集了北海市工业园多家企业的生产废水及城区生活污水( 见图2 1 ) ， 后者汇集了大量城区生活污水。 图2 1 北海市金银鹰捧污口 金银鹰排污口位于北海市北部，廉州湾东岸，地理位置为1 0 9 0 0 9 5 7 1 0 什e ， 2 1 0 3 1 2 6 3 0 竹n ( 见图2 2 ) ，根据北海市海洋功能区划，该排污口邻近海域为廉州 湾养殖区。红坎排污口位于北海市西北部，廉州湾东南岸，地理位置为 1 0 9 0 0 4 0 4 5 0 ”e ，2 1 0 2 8 2 9 7 2 t r n ( 见图2 2 ) ，根据北海市海洋功能区划，该排污 口邻近海域为港口区。 翟 廉州湾入海排污口沉积物重金属污染与生态评价 图2 2 北海市金银鹰排污口位置 2 2 排污口监测情况 北海市金银鹰排污口和红坎排污口均于2 0 0 4 年被国家海洋局列为广西区重 点陆源入海排污口，后每年由广西区海洋局组织，广西海洋监测预报中心具体实 施监测工作。按照2 0 1 0 年全国海洋环境监视监测与评价工作方案及( 2 0 1 0 年广西海洋环境监视监测与评价工作方案的要求，依照陆源入海排污口监测技 术规程【4 5 】及海洋监测规范 4 6 1 ，2 0 1 0 年该排污口实施监测内容如下： 2 2 1 排污口水质监测情况 监测项目：污水中的污染物瞬时浓度、盐度、c o d 、氨氮、总磷、六价铬、 氰化物、粪大肠菌群、b o d 5 、悬浮物、油类、挥发酚、砷、汞、铜、锌、铬、 铅、镉，该入海排污口的其他特征污染物( 主要包括有毒有害物质、国际公约禁 排物质等) 3 - 5 种。 监测频率：全年监测4 次，分别在3 月、5 月、8 月和1 0 月实施。 2 2 2 重点入海排污口环境监测情况 监测范围：距入海口5 公里范围内的海域。 7 廉州湾入海 | 污口沉积物重金属污染与生态评价 站位布设：水质测站布设7 个站位，其中1 个在距入海排污口最近的海域布 设，1 个作为对照站在距入海排污口5 公里( 由入海排污口垂直岸线向外海延伸) 处布设。沉积物站位，数量不得少于5 个，在水质测站中选取，距入海排污口最 近的水质站和对照站必须是沉积物测站。对照站必须为生物测站( 见图4 - 1 ) 。 采样时间：水质采样应在低潮时进行。沉积物和生物采样时间与水质同步。 样品采集：水质和沉积物只采集表层样品，生物采集该海域的主要优势贝类 样品。 监测频率：水质全年2 次，上半年5 月上旬实施，下半年8 月上旬实施；沉 积物、生物质量和大型底栖生物种类鉴定全年监测1 次，8 月与水质监测同步实 施。 监测项目： 水质：盐度，温度，p h ，c o d ，b o d 5 ，悬浮物，亚硝酸盐氮，硝酸盐氮， 氨氮，磷酸盐，石油类、总汞、镉、铅、铬、砷等； 沉积物：有机质、硫化物、石油类、铜、铅、锌、铬、镉、汞、砷等； 生物质量：石油烃、粪大肠菌群、总汞、镉、铅、铬、砷等；大型底栖生物 种类鉴定： 海域环境实况记录：使用数码照相机拍摄海域环境状况的照片至少1 幅。 本文只讨论两排污口邻近海域水体、沉积物、生物体中重金属污染情况。 2 3 排污口邻近海域自然环境 北海市金银鹰排污口和红坎排污口邻近海域为廉州湾。该海湾位于北海市北 侧，湾口朝西半开放，呈半圆状。海湾口门南起北海市冠头岭，北至合浦县西场 的高沙。海湾口门宽1 7 1 a n ，全湾岸线长约7 2 k i n ，海湾面积1 9 0 k i n 2 。该湾沿岸河 流较多，巨大的径流带来大量的入海泥沙，湾内大部分区域水深较浅，仅在北海 市冠头岭至外沙沿岸形成一条潮流深水槽【4 3 】。廉州湾内港口资源、滩涂资源、生 物资源较丰富，具有较大的开发利用价值。 1 刍2 0 0 6 年广西北部湾大开发及北海市“一带两湾”提出以来，廉州湾沿岸港 口、临海工业、商贸、旅游业发展迅速。2 0 0 8 年初，广西北部湾经济区发展规划 获国务院批准实施，更加促进各种项目的开展。北海市工业园各种工业生产活动 排放的污水对廉州湾养殖环境造成的影响也日益加重。 廉州湾入海排污口沉积物重金属污染与生态评价 2 3 1 气候特征 根据1 9 7 4 2 0 0 6 年近3 0 年北海市气象局资料统计分析。北海市气象台位于 北海市区，地理坐标东经1 0 9 0 0 4 4 8 ，北纬2 1 0 2 8 3 9 ”。风速测量仪距离地面高度 1 2 0 m ，具有多年气象观测资料，代表性好。 ( 1 ) 气温 北海地区属亚热带海洋性季风气候，冬无严寒，夏无酷暑。据1 9 7 4 年_ 2 0 0 4 年资料统计： 累年平均气温：2 1 5 6 累年年极端最高气温：3 7 1 ( 1 9 9 6 年9 月6 日) 累年年极端最低气温：2 c( 1 9 7 7 年1 月3 1 日) 年最热月为7 月，平均气温2 8 7 ：年最冷月为1 月，平均气温1 4 3 。 ( 2 ) 降水 北海市雨量充沛，每年5 - 9 月为雨季，这几个月的降水量为全年降水量的 8 0 ，其中又以8 月份降水量为最多，1 0 月至次年4 月为旱季，降水较少，仅为 全年降水量的2 0 。据北海1 9 7 仁2 0 0 4 年实测资料统计： 累年年平均降水量：1 7 2 9 5 9 m m 累年年最大降水量：2 3 8 2 3 r a m ( 1 9 9 4 年) 累年年最小降水量：8 4 9 1 m m ( 1 9 6 2 年) 日最大降雨量：5 0 9 2 m m ( 1 9 8 1 年7 月2 4 日) 日降水量= 5 0 r a m 的降水日数平均每年为8 3 d ，最多1 5 d ，最少3 d 。日降水 量= 1 0 0 m m 的降水日数平均每年为2 5 d ，最多7 d ，最少0 d 。 ( 3 ) 风况 本地区风向随季节变化显著，冬季盛吹偏北风，夏季盛吹偏南风，全年主导 风向为n ，频率为2 6 ，次常风向为e s e ，频率为1 0 8 。强风向为s e ，年均 风速为3 3 m s ，实测最大风速为2 9 m s 。本区1 1 月至次年3 月受南下冷空气的影 响，多偏北风，4 1 0 月因受热带低气压的影响，多台风，8 级以上大风日数年平 均1 7 4 天，1 0 级以上大风约每1 0 年发生6 次。根据北海站的观测资料，北海累 年各月风速风向统计见表2 1 。 据统计，风速= 1 7 m s ( 8 级以上) 的大风天数，每年最多2 5 d ，最少3 d ，平 9 廉州湾入海捧污口沉积物重金属污染与生态评价 均1 1 8 d 。另由2 4 h 逐时风速、风向记录统计，风速= 6 级的频率为0 7 ，每年平 均约5 8 7 h ，最多一年达l o o h 。 表2 - 1 北海站累年各月风速风向统计表 ( 4 ) 雾况 雾况：北海地区雾主要出现在冬末春初，尤以3 月份雾日最多，通常清晨有 雾，日出雾消，雾的持续时间很短。据统计： 历年年最多雾日数：2 4 d ； 历年年最少雾日数：4 d ； 历年年平均雾日数：1 3 2 d 。 ( 5 ) 湿度、蒸发、日照 湿度：多年平均相对湿度为8 1 5 ，年最大平均相对湿度8 7 ，年最小平均 相对湿度7 4 。2 - 9 月的相对湿度在8 1 8 7 之间，1 0 1 1 月及1 月在7 4 - 7 7 之间。 蒸发量：多年平均蒸发量为1 7 8 0 7 m m ，月最大蒸发量出现在7 月，其值为 1 8 2 3 衄：最小蒸发量出现在2 月，其值为8 8 6 m m 。 日照：累年平均日照时数为1 7 6 6 7 h ，日照频率平均为3 9 8 ；月平均日照时 数1 4 7 2 h ，最长日照时数出现在7 月，其值为2 1 5 1 h ；最短日照出现在2 月，其 1 0 n 弱 ” 髓e 洲 凹 n 弘 n 屹 n 弘 n 他 n ” n m n ” 眦 勰 耄| ；i 堪 拍 e 勰 则 插 曲 鼬 勰 耄| n 抛 e w 加 e 4 名 e l s l z s 2 髓 n m n 巧 n 他 n 弘 ” n m n 剪 n 坫 向率q均速脚 向 速埘 风频p 平风恤 风 风m 暖多 暖穴 廉州湾入海排污口沉积物重金属污染与生态评价 值为6 3 6 h 。 2 3 2 水文特征 ( 1 ) 潮汐 两排污口邻近海域离北海潮位观测站较近，因此，北海站的潮位观测资料能 基本代表该海区的潮汐状况。北海站位于2 1 0 2 9 o o ，n ，1 0 9 0 0 7 0 0 ”e 。该站区有 超过4 0 年验潮资料。下面将利用该站积累的资料对该海区的潮汐特征进行统计 分析。 潮汐类型由验潮资料求得的调和常数计算可知，该海区的潮汐类型为不正 规的全日潮海区。该海区的潮波振动主要受北部湾传入的潮波所控制。其主要日 分潮( k l 、0 1 、q i ) 振幅之和为主要半日分潮( m s 、s 2 、n 2 ) 振幅之和的3 2 2 倍，由此可见，相邻两高潮或低潮的潮高不等，其差值一般为0 5 m 1 0 m ；其涨 潮历时及落潮历时也不等，差值约为1 2 h ，个别可达3 h 以上。除此之外，还有 月不等、年不等现象。每月的朔望期间，潮位高、潮差大，一个太阳日内出现一 次高潮和一次低潮；而上下弦期间，其潮位低，潮差小，一个太阳日内出现两次 高潮和两次低潮。 潮汐特征值根据北海站1 9 9 6 2 0 0 4 年验潮资料统计，该海区平均海平面 0 3 8 m ( 黄海基面起，下同) ，最高高潮位为3 3 9 m ，最低低潮位为2 1 2 m ，平均 高潮位为1 6 8 m ，平均低潮位为0 8 2 m 。多年平均潮差为2 4 6 m ，最大潮差为5 3 6 m ( 详见表2 2 和图2 3 ) 。 表2 - 2 北海站各月多年平均潮差和最大潮差及平均海面( 1 9 9 6 - 2 0 0 4 年) 月份 l234567891 01 11 2 全 平均潮 2 5 42 2l2 172 3 62 5 72 6 62 5 72 3 42 3 92 4 6 2 5 52 4 72 4 6 最大潮5 3 04 5 8 4 7 54 4 94 9 15 1 35 2 44 9 3 4 6 64 7 44 8 5 5 3 65 3 6 平均海0 2 9 0 2 70 3 0o 3 20 3 60 4 l 0 4 l0 4 1 0 3 90 5 1 o 4 70 3 80 3 8 该海区具有潮差大的特点。北海站各月多年平均潮差在2 1 7 2 6 6 m 之间，各 季节潮差夏季大，春季小。当地平均海面比黄海基面高0 3 8 m 。各月平均海面的 变化范围在0 2 5 0 4 9 m 之间，最高平均海面出现在1 0 月份，最低平均海面出现 在2 月份。各季节平均海面秋季最高，冬季最低。一般涨潮历时比落潮历时长， 廉州湾入海捧污口沉积物重金属污染与生态评价 平均涨潮历时为1 0 h 3 0 m i n ，落潮历时为9 h 4 7 m i n ，相差4 3 r a i n 。 图2 - 3j 嗨站潮汐特黼黄 燧面起算的麟, ( 1 9 9 6 - 2 0 0 4 铜 ( 2 ) 潮流 廉州湾潮流具有往复流的性质，并有潮差大的特点。潮水初涨时，水流自东 南向西北，绕过北海半岛进入廉州湾，涨潮时大部分水流顺深槽由西南向东北径 直冲向廉州湾顶汇聚；落潮时湾顶集聚的水流紧逼南部海岸，绕地角向西南方向 退去。无论是涨潮还是落潮，大部分水流都集中在深槽中，实测平均流速一般在 2 0 - 5 0 m s 之间，落潮流速大于涨潮流速，其差值可达1 0 m s 。最大落潮流速 超过1 0 m s 。北海站各月多年平均潮差在2 1 7 2 6 6 m 之间，各季节潮差夏季大， 春季小。各月平均海面的变化范围在0 2 4 0 4 4 m 之间，最高平均海面出现在l o 月份，最低平均海面出现在2 月份。各季节平均海面秋季最高，冬季最低。一般 涨潮历时比落潮历时长，平均涨潮历时为1 0 h 3 0 m i n ，落潮历时为9 m 4 7 m i n ，相 差4 3 r a i n 。 ( 3 ) 余流 北部湾的余流为逆时针方向的环流，即沿雷州半岛西岸北上，在湾的北部余 流向西，然后沿越南沿岸南下，流出海湾。冬半年和夏半年的环流主轴流速为 0 1 8 m s - 0 1 9 m s 。 ( 4 ) 波浪 根据北海地角测波站( 1 0 9 0 0 5 e ，2 1 0 2 9 n ) ，测波浮筒处水深5 4 0 m ) 7 年统 计资料分析如下：廉州湾东南部常浪向为n n e 向，频率1 8 9 ；次浪向w s w 向，频率1 1 9 ：强浪向n 及偏n ，实测最大波高分别为2 0 m ( n ) 、1 5 m ( 洲) 、 1 4 m ( n n w ) ；次强浪向s w 向为1 3 m 。各向波浪频率、平均波高和最大波高 1 2 廉州湾入海排污口沉积物重金属污染与生态评价 见图2 4 和图2 5 。 图2 4 各向波浪频率图2 5 各向平均波高和最大波高 一年中各向h l ，l o = 0 6 m 的频率为9 4 7 ；h l l o = o 8 m 的频率为9 8 5 ； h l l o = 1