浙江嵊泗贻贝养殖海域环境及贝体重金属含量分布特征与潜在生态风险分析

柴小平，何松琴，蔡惠文，王文娟，佘运勇

(1.浙江省舟山海洋生态环境监测站，浙江舟山 316021；2.浙江海洋学院海洋科学与技术学院，浙江舟山市 316022)

浙江嵊泗贻贝养殖海域环境及贝体重金属含量分布特征与潜在生态风险分析

柴小平1，何松琴1，蔡惠文2，王文娟1，佘运勇1

(1.浙江省舟山海洋生态环境监测站，浙江舟山 316021；2.浙江海洋学院海洋科学与技术学院，浙江舟山市 316022)

根据2012和2013年嵊泗枸杞贻贝养殖区的调查资料，着重对水体、沉积物以及养殖贝体内重金属分布特征和潜在生态风险进行了分析，结果表明：(1)嵊泗枸杞贻贝养殖区海水中的重金属含量水平总体较低，全部小于第一类《海水水质标准》和《渔业水质标准》限值，水体环境良好，适合贝类养殖。(2)表层沉积物中6种重金属的综合潜在生态风险指数＜150，处于轻微污染水平，适合贝类养殖，但Hg潜在生态风险参数局部激增的特点需重点关注。(3)养殖贝类体内重金属残留量低于《无公害食品水产品中有毒有害物质限量》，食用安全良好，但Cd含量超过《海洋生物质量》第一类标准限值，值得引起关注。

贻贝养殖海域；重金属；分布特征；生态风险

Key words:shellfish farming area;heavy metals;distribution pattern;potential ecological risk

近年来，随着长三角经济的高速发展，大量的生活污水和工业废水排放入海，给舟山渔场的生态环境带来巨大压力。重金属及其化合物是蓄积性的有毒物质，易在海洋生物体内累积，特别是双壳类软体动物，对重金属有很高的积累能力[1]。嵊泗县枸杞岛位于舟山群岛东北部，长江南支水道入海口附近，是舟山渔场的重要组成部分。贻贝养殖是嵊泗水产养殖的支柱产业。目前，嵊泗贻贝养殖面积已超过2万亩，产量近8万吨左右，加工出口量稳定在3 000 t左右，嵊泗辖区的贻贝出口量占了全国总量的一半以上。本文对嵊泗枸杞贻贝养殖区的海水、沉积物和养殖贝类体内的重金属含量水平及其潜在生态风险进行了分析和评价，为枸杞贻贝养殖区的海洋生态环境保护和管理提供科学依据，同时也为贝类养殖环境评价提供参考。

1 材料与方法

1.1 样品的采集与分析

调查范围为枸杞西侧海域，该区域养殖面积占整个枸杞乡贻贝养殖面积的90%以上。鉴于养殖区为开放海区筏式养殖方式，在养殖区周围海域设G1、G2、G3、G4共四个监测站位，测点布置见图1。海水重金属样品采样时间为2013年5月29日，表层沉积物中重金属样品采样时间为2012年4月27日至28日，并于2012年9月在养殖区采集贝类生物体样品。

样品采集、保存与分析均按《海洋监测规范》(GB17378—2007)和《近岸海域环境监测规范》（HJ442-2008）执行。其中，Cu、Zn采用火焰原子吸收法测定；Pb、Cd采用无火焰原子吸收法测定；Hg、As采用原子荧光法测定。

图1 枸杞贻贝养殖区监测站位Fig.1 Sampling stations of Gouqi shellfish farming area

1.2 参照标准和评价方法

1.2.1 海水和贝类体内重金属污染评价

海水重金属采用《海水水质标准》(GB3097-1997)第一类和《渔业水质标准》（GB11607-89）分别进行评价。贝类体内重金属残留量采用《海洋生物质量标准》（GB18421-2001）第一类和《无公害食品水产品中有毒有害物质限量》(NY 5073-2001)标准分别进行评价。

海水和贝类生物体残留重金属评价均采用单因子标准指数法，即Pi=Ci/Si。式中，Pi为第i污染因子的质量分指数，Ci为第i污染因子的监测数据，Si为第i污染物的评价标准值。

1.2.2 表层沉积物重金属污染评价

沉积物评价采用Hankason潜在生态危害指数法。该法不仅考虑重金属的含量水平，而且结合了重金属不同的生态效应和生物毒性[2]。根据Hankason指数法，区域内单一重金属的潜在生态危害系数和多种重金属的潜在生态危害指数(RI)的计算公式如下[2-3]：

表1 沉积物重金属的背景参比值(CiR)和毒性系数(Tir)Tab.1 The background value and toxicity coefficient of heavy metals in sediments

表2 沉积物重金属潜在生态危害程度及分级Tab.2 Levels and grades of potential ecological risk of heavy metals in sediments

2 结果与讨论

2.1 海水中重金属分布及质量评价

枸杞养殖区海水中的重金属含量水平和分布见表3。可以看出，调查海域海水中的重金属含量水平总体较低，全部小于《海水水质标准》第一类和《渔业水质标准》限值，海水养殖环境良好。这是因为重金属进入海域水体后，随着盐度的增加而絮凝沉积到海底，使水体中的有害金属污染得到净化[8]。

从表、底层比较上看，Hg、Zn含量表、底层差异较小；Cd、As、Cu和Pb四个金属元素含量表层大于底层，与盐度趋势相反，表明径流输入对调查海域重金属有一定的影响。

与其它养殖区比较，本研究区域海水中重金属含量水平明显低于江苏如东贝类养殖区和厦门菲律宾蛤仔养殖区，这在一定程度上表明枸杞养殖区水质环境良好，比较适合贝类养殖。

表3 枸杞养殖区海水重金属含量及评价标准Tab.3 Contents and standards of heavy metals in Gouqi seawater

2.2 表层沉积物重金属含量水平及潜在生态危害评价

沉积物中的污染物特别是重金属有3个主要来源，即工业排污、有机质降解、岩石的自然风化与侵蚀过程[11]，不同的重金属，因来源不同，其含量水平和分布特征有较大差异。枸杞贻贝养殖区表层沉积物中重金属含量分析结果见表4，可以看出：(1)Cu、Pb、Zn、Cd分布趋势相似，各站位间差异不显著；G4站位Hg含量明显大于其他三个站位；As含量分布则有G1＞G2＞G4＞G3。(2)表层沉积物中6种重金属含量均低于《海洋沉积物标准》(GB18668-2002)第一类限值。(3)从富集程度上看，Cd和Pb富集程度较低，四个站位含量均低于浙北海域背景值；Cu和Zn富集程度较高，四个站位含量均略高于背景值；Hg含量G1站位大幅高于背景值，其余低于背景值；As含量G1和G2高于背景值，G3和G4低于背景值。孙毅等研究表明，Cu、Pb、Zn、Cd受陆源径流影响较大[12]，李玉等研究表明有机质降解对Hg含量有较大贡献，岩石风化对As含量有较大贡献[9]，这在一定程度上解释了本调查区域表层沉积物中重金属分布特征的形成原因。(4)与其它养殖区比较，Hg和Cd均值含量低于江苏如东贝类养殖区，As、Cu、Pb、Zn均值含量高于江苏如东贝类养殖区，Pb、Zn均值含量低于厦门菲律宾蛤仔养殖区。

表4 枸杞养殖区表层沉积物重金属含量及评价标准Tab.4 Contents and standards of heavy metals in Gouqi surface sediments

表5 表层沉积物单一重金属的潜在生态危害系数(Eir)和多种重金属潜在生态危害指数(RI)Tab.5 Potential ecological risk factors and risk indices of heavy metals in surface sediments

根据调查海域沉积物重金属含量水平，结合表1中不同金属的区域背景值、毒性系数，计算得到潜在生态危害系数和潜在生态危害程度指数(RI)，结果见表5。依据表2对计算结果进行评价，可以看出，(1) 6种重金属中，Cd、As、Cu、Pb、Zn的值均小于40，处于轻微生态危害水平。对于Hg元素，G1、G2、G3三个站位值小于40，但G4站位值为92.9，表现为强危害水平。(2)6种重金属元素对研究区域潜在生态综合危害的贡献大小比较，Hg和Cd较大，Cu和Pb次之，Zn最小，而As在各站位间有所波动，在G1和G2站位贡献率较大，在G3和G4站位贡献率相对较小。(3)从多种重金属的综合潜在生态危害程度角度上看，整个枸杞贻贝养殖区RI值为87.8，低于150，处于轻微危害水平，表明沉积物养殖环境良好，适合贝类养殖。但受Hg的高值的贡献，G4站位的RI值达到了130，已接近中等危害水平限值，需引起关注。

2.3 养殖贝类重金属含量及评价

枸杞养殖贝类重金属含量监测结果如表6所示。参照《海洋生物质量》(GB 18421-2001)第一类标准和《无公害食品水产品中有毒有害物质限量》(NY 5073-2001)标准评价，Hg和Cu含量均远低于标准限值，As和Zn含量接近但并未超过标准限值。Pb含量则正好达到《海洋生物质量》第一类标准限值，但低于《无公害食品水产品中有毒有害物质限量》标准限值。Cd含量为0.560 mg/kg，超过《海洋生物质量》第一类标准限值的1.8倍，但仍然低于《无公害食品水产品中有毒有害物质限量》标准限值，食用安全良好。但其中元素Cd含量虽低于食用安全标准，却超过《海洋生物质量》第一类标准限值，且高于厦门养殖区菲律宾蛤仔体内的Cd含量，表明枸杞养殖贝类体内有一定程度的镉污染，需引起重点关注。

表6 枸杞养殖区贝体重金属含量及评价标准Tab.6 Contents and standards of heavy metals in Gouqi shellfish

3 结论

通过对嵊泗枸杞贻贝养殖区海水、沉积物以及贻贝体内重金属的含量分布以及生态风险进行分析可以得出结论如下：

(1)嵊泗枸杞贻贝养殖区海水中的重金属含量水平总体较低，全部小于《海水水质标准》第一类和《渔业水质标准》限值，水体环境良好，适合贝类养殖。

(2)通过潜在生态风险指数法对表层沉积物污染程度的分析结果表明：枸杞养殖区沉积物环境良好，但沉积物中Hg的潜在生态风险参数局部激增的特点值得重点关注。

(3)嵊泗枸杞养殖区贝类体内重金属残留量低于无公害水产品食用标准，食用安全良好。但Cd含量超过《海洋生物质量》第一类标准限值，需适当引起关注。

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The Distribution of Heavy Metals and Potential Ecological Risk Assessment around Shellfish Farming Area of Shengsi,Zhejiang

CHAI Xiao-ping1,He Song-qin1,CAI Hui-wen2,et al
(1.Zhoushan Marine Ecological Environment Monitoring Station,Zhoushan 316021;2.Marine Science and Technology School of Zhejiang Ocean University,Zhoushan 316022,China)

According to the 2012 and 2013 survey data of Gouqi shellfish farming area,the distribution of heavy metals in the seawater and surface sediments were analyzed.Eco-environmental quality and potential ecological risk in the shellfish farming area were also assessed.The results showed that:(1)In seawater,the levels of heavy metals were all less than the first degree of"Sea Water Quality Standard"and"Fishing Water Quality Standard"limit.(2)In surface sediments,the potential ecological risk indices(RI)of 6 kinds of heavy metals was less than 150,in the light pollution levels.But,the potential ecological risk factor of Hg in G4 showed strong hazard level.(3)The contents of heavy metals in shellfish were below the"Free Food Aquatic Hazardous substances",showing good food safety.But,the content of Cd was over the first degree"Marine Biological Quality"standard.

X55

A

1008－830X(2014)04－0337－05

2014-03-20

国家自然基金委青年科学基金项目（41206088）；浙江省自然科学基金委青年科学基金资助（LQ12D06001）；浙江海洋学院青年教师资助项目

柴小平（1982-），女，浙江衢州人，工程师，研究方向：海洋生态.E-mail:46968738@qq.com

蔡惠文.E-mail:caihuiwen1977@hotmail.com