广西防城珍珠港珍珠养殖区表层沉积物重金属污染评价

吴祥庆，黎小正，兰柳春，廖永志

（广西渔业病害防治环境监测和质量检验中心，广西 南宁 530021）

广西防城珍珠港珍珠养殖区表层沉积物重金属污染评价

吴祥庆，黎小正，兰柳春，廖永志

（广西渔业病害防治环境监测和质量检验中心，广西 南宁 530021）

分析了防城珍珠港养殖区表层沉积物中重金属(Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、As )含量的分布特征，并采用海洋沉积物质量国家标准和地积累指数法评价了该养殖区沉积物中重金属污染。结果表明：该养殖区表层沉积物重金属含量均达到一类海洋沉积物质量标准；重金属污染程度基本上属无污染。

沉积物；重金属；地积累指数；珍珠港

Abstract：The distribution characteristics of heavy metals(Cu，Pb，Zn，Cd，Hg)in surface sediments of Pear Bay culture zone have been analyzed．National marine sediment quality standard and index of geo-accumulation were used to assess heavy metals pollution degree．The results showed that the contents of the heavy metals in surface sediments of the culture zone were the first-class standard of the marine sediment quality.The heavy metals pollution was essentially non-polluted.

Keywords：sediments; heavy metals; Index of geo-accumulation; Pearl Bay

防城港市珍珠港位于防城区白龙半岛西侧，全港面积 90多平方千米，自东北向西南延伸，呈椭圆形，南部开口与北部湾相连。珍珠港内潮流畅通、水质清澈，以盛产珍珠而得名。这里养殖马氏珠母贝（又称合浦珍珠贝）生产珍珠的历史悠久，曾是中国海水珍珠重要生产地。目前，由于受珍珠贝种质、环境（外来污染和气候变化等）和市场变化等多种因素的影响，养殖珍珠贝的数量越来越少。2008年1月，国家已批准《广西北部湾经济区发展规划》，许多重大工业项目（钢铁厂、火电厂和纸浆厂等）即将开工建设，对环境的压力必将进一步加大，重金属类污染物必将会随之增加。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最终也会进入沉积物中。在水－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。因此，开展珍珠港养殖区表层沉积物中重金属污染监测与评价，可为更好地保护珍珠养殖区，为珍珠港区工程项目的环境评价和合理开发提供科学的基础数据。

本文以珍珠港养殖区海域表层沉积物为主要研究对象，根据重金属的环境化学行为特点，依据2006—2008年该水域环境常规监测结果，对该养殖区表层沉积物中重金属元素Cu、Zn、Pb、Cd、Hg、As的含量分布规律进行了研究，并利用德国海德堡大学沉积物研究所科学家 Müller[1]提出的地积累指数（Igeo）法对重金属污染程度进行评价。

1 材料与方法

1.1 样品采集与处理

根据研究区海域珍珠养殖状况，表层沉积物采样共设置了3个站位，分别为1＃（古砚嘴）、2＃（双墩）、3＃（国营珍珠场）站位（见图1）。于2006年、2007年和2008年夏季（5月）、秋季（9月），分别对上述3个监测点进行采样分析。沉积物的采集、贮存与运输均按照《海洋监测规范（GB 17378.3-1998）》第3部分[2]中的相关方法进行。样品采集后及时带回本中心实验室贮存、检测分析。

图1 珍珠港养殖区监测站位Fig.l Monitoring stations in the culture zone of Pear Bay

1.2 样品检测与分析仪器

沉积物样品的消解及检验方法依照《海洋监测规范（GB 17378.5-1998）》第5部分：沉积物分析[3]所示方法进行。沉积物中Cu、Zn、Pb、Cd元素的检测仪器为SOLAAR M6原子吸收分光光度计(美国热电公司)，检出限分别为2 mg/kg（石墨炉法为0.5 mg/kg），6 mg/kg，3 mg/kg，0.04 mg/kg；Hg 和As的检测仪器为AF2300E双道原子荧光光度计（北京海光公司），检出限分别为 0.002 mg/kg，0.04 mg/kg。分析所用的其他仪器有MARS5微波消解仪（美国CEM公司）、超纯水仪(美国Millipore公司)和数字温控电热板等。

2 结果与讨论

2.1 重金属含量

防城珍珠港养殖区表层沉积物中重金属含量见表1。结合图1，可以看出，Cu、Zn、Pb、Cd、As的平均含量从低到高顺序为 1＃（古砚嘴）＜2＃（双墩）＜3＃（国营珍珠场）,而Hg的平均含量为2＃点最高，尤其是2008年9月采集的样品，含量达到 0.303 mg/kg，超过《海洋沉积物质量(GB 18668-2002)》[4]Hg的一类标准值。研究表1，在同一采样点，夏、秋季节采样，监测结果并没有规律性分布。3＃点，除Hg的平均含量外，Cu、Zn、Pb、Cd、As平均含量均高于另 2个监测点，原因可能是由于该监测站位靠近白龙尾码头，码头日常的生产作业导致水域受到了污染。该码头长期停泊的货船较多，其中有较多是装载越南煤炭的船只。据国内有关中国煤成分中重金属含量的报道[5-7]，煤中重金属Cu、Zn、Pb、Cd、Hg 、As的含量较高，装卸作业中进入水体的煤，其含有的重金属污染物在最终沉积物中累积下来。

表1 珍珠港表层沉积物中重金属含量Tab.1 Concentration of heavy metals in the surface sediment of Pearl Bay

根据《海洋沉积物质量(GB 18668-2002)》[4]一类标准，沉积物中重金属Cu、Zn、Pb、Cd、Hg、As含量在各监测站位的平均值，均远小于标准值，超标率为0%。

2.2 重金属污染评价

2.2.1 评价方法 根据防城珍珠港养殖区表层沉积物的检测结果，采用地积累指数法来评价该监测区沉积物的重金属污染。地积累指数（Igeo）是德国海德堡大学沉积物研究所科学家 Müller[1]提出的一种研究水环境沉积物重金属污染的定量指标。其不仅考虑到人为污染因素、环境地球化学背景值等，特别是注意到自然造岩作用可能引起背景值变动的因素(常数)。计算公式如下：

式中，Cn是指元素n在沉积物中的含量(指质量比，实测值)，mg／kg；BEn是指重金属地球化学背景值，mg／kg；常数 1.5，是由于考虑到成岩作用可能会引起背景值的变动。地积累指数共分为7级，即 0～6级，表示污染程度由无至极强。最高一级（6级）的元素含量可能是背景值的几百倍。表 2列出了采用中国陆壳丰度值作为重金属地球化学背景值[8]，表3列出了地积累指数(Igeo)与污染程度的关系[9]。

表2 重金属地球化学背景值Tab.2 Geo-chemical background vaIues of heavy metals

表3 地积累指数(Igeo)与地积累污染级数Tab.3 Index of geo-accumulation(Igeo)and the pollution grades

2.2.2 评价结果 本文选取 Cu、Zn、Pb、Cd、Hg、As6种重金属元素来评价防城珍珠港养殖区海域表层沉积物中重金属污染程度，重金属地球化学背景值为参照值，结果列于表 4。结果表明，3个监测点的Cu、Zn、Pb、Cd、Hg、As的地积累指数(Igeo)均较小，Cu、Zn、Cd、Hg的Igeo均小于0，Pb和Hg的Igeo值在0～1之间；地积累指数(Igeo)最大值出现在国营珍珠场（3＃）监测点，As的Igeo为0.77。

古砚嘴（1＃）监测点，Cu、Zn、Pb、Cd、Hg、As的Igeo均小于0，依据表3判断，地积累指数的级别为0，污染程度属无污染。

双墩（2＃）监测点，Cu、Zn、Pb、Cd、Hg的Igeo均小于0，地积累指数的级别为0，污染程度属无污染；As的Igeo值为0.68，在0～1之间，地积累指数的级别为1，污染程度属“无～中”级。

国营珍珠场（3＃）监测点，Cu、Zn、Cd、Hg的Igeo均小于0，地积累指数的级别为0，污染程度属无污染；Pb和As的Igeo值分别为0.37和0.77，在0～1之间，地积累指数的级别为1，污染程度属“无～中”级。

从整体上看，3个监测点的重金属污染程度依次为1＃＜2＃＜3＃。从Igeo值看，3个监测站点中，双墩（2＃）和国营珍珠场（3＃）As的Igeo级别均是1，表明重金属 As是该养殖区的主要污染因子，这与廉雪琼[10]报道的 2000年广西近岸海域沉积物中重金属污染物砷的监测结果一致。与深圳蛇口渔港、福建浅海、天津海域、锦州湾等海区相比，上述几个海区中Pb的Igeo值为1级或2级，铅污染程度属“无～中”或“中”级，而不存在砷污染。

表4 珍珠港沉积物重金属的地积累指数(Igeo)和级别Tab.4 Index of geo-accumulation (Igeo)and the pollution grades of sedimentary heavy metals in Pearl Bay

表5 国内不同海区沉积物中重金属的地积累指数级别的比较Tab.5 Comparison of the pollution grades of geo-accumulation (Igeo)of sedimentary heavy metals in different regions of China

3 结 论

3.1 防城珍珠港养殖区表层沉积物质量状况良好，重金属Cu、Zn、Pb、Cd、Hg、As的含量均符合《海洋沉积物质量标准(GB 18668-2002)》第一类标准要求。

3.2 该养殖区沉积物重金属Cu、Zn、Pb、Cd、As的含量中，国营珍珠场（3＃）站点，除Hg的平均含量外，Cu、Zn、Pb、Cd、As平均含量均高于另2个监测点，主要受到码头煤炭装卸作业影响，应引起有关部门的注意。

3.3根据地积累指数（Igeo）法所得到的评价结果，表明：该养殖区表层沉积物中重金属的污染程度基本上属无污染。

致谢：参加该项工作的还有杨姝丽、陈静、吴明媛、韦信贤、秦振发等。

[1]Müller G.Index of geoaccumulation in sediments of the Rhine River[J].Geojoumal,l969,2: 108-l18.

[2]GB 17378.3 [s].《海洋监测规范》第3部分: 样品采集、贮存与运输方法.

[3]GB 17378.5 [s].《海洋监测规范》第5部分: 沉积物分析.

[4]GB 18668-2002 [s].海洋沉积物质量.

[5]唐修义,赵继尧,黄文辉.中国煤中的九种金属元素 [J].中国煤田地,2002,14: 43-54.

[6]王德永.煤中砷含量分布特征与分级研究 [J].煤质技术,2000,6: 27-30.

[7]孙瑛,程学丰.煤中汞及其对环境的危害 [J].矿业科学技术,2006,3: 4-6.

[8]黎彤.中国陆壳及其沉积层和上陆壳的化学元素丰度 [J].地球化学,1994,23 (2 ): 140-145.

[9]贾振邦,周华,赵智杰,等.应用地积累指数法评价太子河沉积物中重金属污染 [J].北京大学学报(自然科学版),2000,36 (4):525-530.

[10]廉雪琼.广西近岸海域沉积物中重金属污染评价 [J].海洋环境科学,2002,21 (3): 39-42.

[11]胡朝晖,李平,徐维海,等.深圳蛇口渔港沉积物重金属分布及潜在生态风险评价 [J].生态环境,2008,17 (6): 2145-2149.

[12]陈伯扬.福建浅海沉积物重金属生态风险评价初探 [J].福建地质,2008,27 (46): 402-408.

[13]张淑娜,唐景春.天津海域沉积物重金属潜在生态风险危害评价[J].海洋通报,2008,27 (2): 85-90.

[14]陈江麟,刘文新,刘书臻,等.渤海表层沉积物重金属污染评价[J].海洋科学,2004,28 (12): 16-21.

Assessment on the heavy metals pollution in surface sediments of pearl culture zone of Pearl Bay in Fangcheng City

WU Xiang-qing,LI Xiao-zheng,LAN Liu-chun,LIAO Yong-zhi
(Fisheries Disease Prevention Environmental Monitoring and Quality Testing Center of Guangxi,Nanning 530021,China)

X820.3；X55

A

1001-6932(2010)05-0584-04

2009-03-25 ；

2009-10-23

广西科技攻关项目（桂科攻0718003-3-14）

吴祥庆（1977－），男，工程师，学士，主要从事渔业生态环境和水产品检测技术研究。电子邮箱：wuxiangqing19@163.com

黎小正，电子信箱：lixz@tom.com