深圳红树林保护区水质重金属含量

李存焕，李曼玉，罗 濠，提巍坤，丑庆川，史秀华

深圳大学高尔夫学院，深圳518060

红树林是在热带和亚热带海岸潮间带上的主要植被，是人类宝贵的自然生态资源.深圳红树林自然保护区位于深圳湾北东岸，是世界上为数不多位于城市中心区的国家红树林自然保护区湿地［1］，30多年来，随着经济的迅速发展，城市化进程中产生的工业污染物和生活污水，沿深圳河、凤塘河、新洲河及地下管道排放，对生态环境造成严重威胁［2］.因此，深圳湾红树林湿地的环境保护受到国内外学者的高度的关注与重视.

重金属具有较强的累积效应，是毒性较大的污染物质，多数物种在低浓度重金属胁迫下会表现出明显的受害症状.为此，研究分析深圳湾水质重金属含量不但可以判断其污染程度，同时可在环境评价基础上为保护红树林生态系统提供科学依据.

1 材料与方法

1.1 采样地点

本研究采样为2009年11月 ～2011年10月，每月上旬采样.分别选择深圳湾红树林保护区内的新洲河口、沙咀鱼塘、凤塘河滩、凤塘河口和凤塘鱼塘5个样点，两年共采集水样120个，各采样点具体位置如图1.

图1 深圳红树林自然保护区5个采样点分布Fig.1 The distrution of 5 sampling sites in mangrove forest of Shenzhen Bay

1.2 样品测定

采集的水样经过滤，及硝酸和过氧化氢消解后，用于测定铬(Cr)元素;经硝酸和高氯酸消解后，用于测定铜(Cu)、锌(Zn)、镉(Cd)和铅(Pb)元素;盐酸酸化样品用于测定锰(Mn)元素;测定镍(Ni)元素只需对水样过滤.所有重金属元素均采用直接吸入火焰原子分光光度法进行测定.

2 结果与分析

2.1 重金属元素质量浓度的时间变化规律

2009年11月～2011年10月，连续测定7种重金属元素，其中，Zn和Ni元素的质量浓度为0.图2为Cr、Cd、Pb、Cu和Mn 5种重金属元素的质量浓度随时间变化曲线.由图2可见，5种重金属元素在24个月中最高质量浓度分别为0.22、0.10、0.52、0.11 和0.88 mg/L.其中，ρ(Cu)有所起伏，ρ(Cr)、ρ(Cd)、ρ(Pb)和ρ(Mn)的相对变化幅度较小，整体趋于一致，说明深圳湾的重金属污染状况较稳定.凤塘河与新洲河经市区入海，河流两岸有多家洗车场、电子厂和服装厂，因此重金属污染较严重.凤塘河鱼塘和新洲河鱼塘有芦苇，重金属质量浓度相对较低，其余样地重金属质量浓度较为接近.

2.2 重金属元素质量浓度变化与气象因素的关系

2009年11月～2011年10月深圳气象台发布的气温和降水量如图3.

图3 气温和降水量分布图Fig.3 Temperature and precipitation distribution

由图3可见，两年内气温变化相似，2010年降雨比2011年早且雨量大.运用SPSS软件将重金属元素质量浓度与气温、降水因素进行相关性分析，结果见表1.由表1可见，5样地中，Cr、Cd、Pb与气温、降水量呈负相关(P ＜0.01)，只有Mn不相关.相关性极为显著(P＜0.01)的主要原因是:①5种重金属均来自上游同一污染源;② 深圳地处亚热带海滨，夏季雨热同期，降水对重金属的稀释作用大;③夏季河口浮游生物大量繁殖、悬浮颗粒物中富含有机质使底泥对重金属吸附性增强.

表1 重金属元素与气象因素相关系数(n=24)Table1 Correlation coefficient between heavy mentaland meteorological factors(n=24)

2.3 样地间水质比较

将5个样地持续两年的重金属质量浓度平均值与《海水水质标准》对照，评价深圳湾红树林的水质重金属污染状况.运用SPSS软件，对5样地重金属元素质量浓度进行方差分析，结果见表2.

表2 各样地的重金属元素平均质量浓度与差异性(n=24，x±s)Table2 The mass concentration(mg/L)and differences of heavy mentals in sample sites(n=24，x±s)

由表2可见:① Cu的质量浓度，4个样地达到了Ⅰ类水标准(ρ(Cu)≤0.005 mg/L)只有凤塘河滩一个样地达到Ⅱ类海水水质标准(ρ(Cu)≤0.01 mg/L).因Zn和Ni质量浓度均为0 mg/L，所以5样地为Ⅰ类水标准.②5样地中Cd和Pb的平均质量浓度均超出Ⅳ类海水水质标准(0.01 mg/L和0.05 mg/L)，Cr都达到Ⅲ类水标准(ρ(Cr)≤0.2 mg/L).因此，5个样地Cd、Pb和Cr重金属污染严重，为劣Ⅳ类海水水质.③5个样地Cu和Mn的平均质量浓度较为接近，差异不显著;Cr、Cd和Pb的平均质量浓度差异极显著，表现为河口平均质量浓度高，鱼塘、河滩平均质量浓度较低.究其原因是所测鱼塘内有茂密的芦苇生长，河滩样地生长有红树，而高等植物对重金属有去除作用［3］，红树植物能够通过各种方式沉积大量金属污染物，从而对重金属污染有净化功能［4］.

文献［5］显示，在深圳市筹办第26届世界大学生运动会期间，共新建和扩建21个污水处理厂，新增930 km污水管网，城市污水处理能力比2005年提升了1.2倍，污水再生利用率从不足1%提升到30%.在2011年的四五月份，开展污染物处理设施规范化达标检查工作，对于未建设符合规范要求的废水、废气和废物污染治理设施的企业一律责令其限期整改.由检测数据可见，2011年3～4月，深圳湾红树林重金属质量浓度均明显下降，5～10月各重金属元素的质量浓度均保持在较低水平，其中5个样地的Cr、Pb、Mn和Mg的平均质量浓度均为两年来最低.

3 结果与讨论

综上研究认为:①2009年11月～2011年10月，在深圳红树林自然保护区5样地中均未测出Zn和Ni元素的存在，重金属元素Cr、Cu、Cd和Pb的质量浓度随降水量增加和气温上升而下降，这与降水的稀释作用，及温度上升导致的固体化合物溶解度下降有关.各元素间的质量浓度变化也有一定相关性;②与《海水水质标准》对比发现，5个样地中Pb和Cd元素的质量浓度都超出Ⅳ类水质标准;Cu、Zn和Ni元素检测符合国家Ⅰ类海水水质标准;5个样地中新洲河口的重金属污染较为严重，两鱼塘的重金属污染程度较轻;③水体中重金属元素质量浓度的年际变化平稳，鱼塘和河滩有一定的净化能力，其对应重金属含量显著下降.

可见，深圳湾红树林自然保护区长期受到不同程度的重金属污染，特别是新洲河和凤塘河流经市区，是深圳湾的主要污染通道.红树林生态环境的破坏会引起鸟类物种和数量的减少，随之带来的红树林病虫害非常容易导致成片的红树林枯死.濒危红树林受到生存威胁，势必导致湿地平衡失调等［6］.因此，减少污染物排放量和增加河口两岸净化能力是改善河口水质状况的主要途径.

/References:

［1］He Fenlin.Study on ecological restoration of mangrove ecosystem ［J］.Environmental Science and Technology，2004，27(4):81-83.(in Chinese)何奋琳.深圳福田红树林生态系统生态恢复对策研究［J］.环境科学与技术，2004，27(4):81-83.

［2］Zhou Fufang，Shi Xiuhua，Qiu Guoyun，et al.A comparison study on the secondary production of macrobenthos in different wetland habitats in Shenzhen Bay［J］.Acta Ecologica Sinica，2012，32(20):6511-6519.(in Chinese)周福芳，史秀华，邱国玉，等.深圳湾不同生境湿地大型底栖动物次级生产力的比较研究 ［J］.生态学报，2012，32(20):6511-6519.

［3］Wang Haidong，Fang Fengman，Xie Hongfang.Research situation and outlook on heavy metal pollution in water environment of China［J］.Guangdong Trace Elements Science，2010，17(1):14-18.(in Chinese)王海东，方凤满，谢宏芳.中国水体重金属污染研究现状与展望 ［J］.广东微量元素科学，2010，17(1):14-18.

［4］Sun Yi，Wang Tieliang，Shan Yuyang.Effect of wetland on removel of Cd，Cr and As［J］.Guizhou Agricultural Sciences，2011，39(8):209-211.(in Chinese)孙 毅，王铁良，单鱼洋.湿地对重金属镉、铬、砷的去除效果 ［J］.贵州农业科学，2011，39(8):209-211

［5］＜Environmental emergency plan of the 26th Shenzhen Summer Universiade＞ ［Z］，Shenzhen Environmental Protection Shenzhen water authority，2011.4.(in Chinese)《第26届深圳世界大学生夏季运动会突发环境事件应急预案》［Z］.深圳市环境保护 深圳市水务局，2011.4.

［6］Li Xiaoju，Jing Yuanxiao，Chen Guizhu，et al.Advances on pollution ecology and purification effect of mangrove wetland system ［J］.Wetland Science，2005，3(4):315-320.(in Chinese)李晓菊，靖元孝，陈桂珠，等.红树林湿地系统污染生态及其净化效果的研究概况 ［J］.湿地科学，2005，3(4):315-320.