东寨港红树林沉积物重金属的垂向分异及污染评价

邹烨燔+李勇+赵志忠+季一诺+吴丹

摘要：采用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）测定东寨港红树林15个表层沉积物样点中8种重金属元素（Cr、Co、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb）的浓度，分析重金属元素的垂向分异规律及近几年东寨港红树林沉积物的重金属含量变化情况，并应用地质累积指数法对该区重金属的污染程度进行评价。结果表明：东寨港表层沉积物中8种重金属浓度由高到低依次是Cr>Zn>Ni>Cu>Pb>Co>As>Cd；随着沉积物深度增加，Cu、Zn、As、Pb的浓度逐渐减小，Cr的表层浓度略低于中层和下层，Ni、Cd的中层浓度略高于上层和下层。地质累积指数评价结果表明，QT-1-01、QT-1-02、QT-2、GN-1、GN-2、GN-3这6个采样点污染程度较严重，产生污染的重金属是Cd和As，污染程度分别为偏重度和轻度-偏中度污染。

关键词：重金属；红树林；沉积物；垂向分异；地质累积指数

中图分类号：X825 文献标志码：A

文章编号：1002-1302（2014）08-0327-04

红树林是生长发育于热带及亚热带海岸潮间带、受周期性潮水淹浸、由常绿乔木灌木组成的、具有抗盐性潮滩湿地木本植物群落^[1-2]。它蕴含丰富的生物资源，具有重要的生态服务功能，可为林区微生物、动物提供食物、营养、保育栖息环境，支撑河口的重要食物链^[1]。除此之外，红树林还具有防风防浪、保护和塑造海岸地貌沉积环境、净化水质等功能^[3-4]，是地球上生产力最高、生物多样性最丰富、最具价值的湿地生态系统之一^[5]。红树林沉积物主要由黏土矿物、活性金属氧化物、有机质组成，这种沉积物颗粒因其巨大的比表面积，使之比一般潮滩更易吸附具有生物毒性的重金属元素，成为水体各种污染的源和汇^[6]。由于这种赋存并不是单向不变的，当水体环境改变或在生物作用下，沉积物中的重金属元素极有可能被再次释放到水体中，造成二次污染^[7]。因此，对红树林沉积物重金属地球化学特征的研究，可为红树林重金属污染的综合治理提供理论依据和方法指导，为红树林生态系统的管理、保护和恢复提供参考资料。

1 材料与方法

1.1 研究区域

海南岛东寨港红树林位于琼州海岸南岸、海口市琼山区东北部，东经110°32′～110°37′、北纬19°51′～20°01′^[8]，处于由近代地震沉陷而形成的近南北向溺谷湾^[8]。本区北端北港岛两侧有潮汐与琼州海峡相连，研究区内大量沉积物来源于此^[9]。海岸线曲折多湾，泻湖滩面平缓。红树林分布于整个海岸浅滩，共有红树16科32种。红树林外围边缘种类为白骨壤，往里以红海榄为主^[10]，覆盖率达80%。东寨港红树林沉积物中重金属的来源主要包括生活污水排放、自然径流、来往船只漏油、农药及养殖业饲料几个方面，这些重金属污染物极易积淀于红树林沉积物中，对整个生态系统都具有影响^[11]。

近年来，东寨港红树林沉积物的研究已成为热点，一些研究者对沉积物元素的水平分布、迁移规律，赋存形态、相关性等进行研究和探讨，但这些研究成果缺乏对东寨港红树林重金属元素的垂向分异规律、近年来东寨港红树林重金属含量变化的对比研究。本研究通过探讨东寨港红树林15个采样点中不同深度（0～60 cm）的Cr、Co、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb等8种重金属元素含量的分布特征，揭示了东寨港红树林重金属元素的垂向变化规律和近年来东寨港红树林重金属含量变化的对比情况，并采用地质累积指数法评价其污染程度，分析人类活动对该区生态环境的影响。

1.2 样品采集

样品采集时间为2013年8月，共15个采样点，每个采样点分表层（0～5 cm）、中层（30 cm）、深层（60 cm）3层共计45个样品。样品采集后，放入洁净自封袋封存。所有样品均经自然风干、动物残体及砾石剔除、碾磨、过筛（200目）等步骤的处理后，装入洁净自封袋以备分析使用。本次分析使用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）进行重金属测定，全部分析由海南师范大学地理与旅游学院实验室完成。

2 结果与分析

2.1 东寨港表层沉积物中重金属元素的分布规律

沉积物中的表层重金属含量可判断研究区受污染状况及程度，而重金属存在的水平差异可追溯其污染源^[12]，在某种程度上可真实反映一个地区的环境质量优劣。表1显示的是东寨港表层沉积物中8种重金属Cr、Co、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb的含量范围。为了真实反映东寨港沉积物中重金属元素的分布特征，特选定海南水系沉积物背景值和琼东北土壤背景值^[13]进行计算比较。其余14个采样点地质累积指数小于0，污染分级为无污染；Pb在15个采样点地质累积指数均小于0，该重金属元素未达到污染程度。总体来说，QT-1-01、QT-1-02、QT-2、GN-1、GN-2、GN-3 等6个采样点中的8种重金属元素的地质累积指数普遍高于其余9个采样点。产生污染的主要重金属元素是Cd、As。Cd、As分别被认为是毒性最强和潜在毒性较强的重金属元素，其浓度高低与人类活动密切相关^[19]。这6个采样点地势低，不易与外界交换，且颗粒为淤泥质，吸附力强，多处于排污沟附近或人口密集区接受重金属量大，更易受农业、养殖业生产和开发活动的影响。

3 结论

东寨港表层沉积物中8种重金属浓度由高到低依次是Cr>Zn>Ni>Cu>Pb>Co>As>Cd，且研究区内沉积物中8种重金属在不同深度的平均浓度均大于海南水体沉积物背景值。Cu、Zn、As、Pb的浓度随深度的增加而减小，体现了沉积物表层富集的规律。Cr在沉积物表层的平均浓度整体略低于中层和下层，说明表层沉积物受淋溶作用影响较大，重金属元素相对在下层富集；Ni、Cd在中层的浓度略高于上层和下层。endprint

近几年研究区沉积物重金属浓度从低到高依次是2009年<2011年<2013年。用地质累积指数法评价东寨港红树林沉积物产生污染的重金属是Cd和As，其中Cd的污染程度大于As。QT-1-01、QT-1-02、QT-2、GN-1、GN-2、GN-3 等6个采样点的8种重金属元素的地质累积指数普遍高于其余9个采样点，这是因为这6个采样点相对于其他采样点更易受到人为原因污染的影响。

参考文献：

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近几年研究区沉积物重金属浓度从低到高依次是2009年<2011年<2013年。用地质累积指数法评价东寨港红树林沉积物产生污染的重金属是Cd和As，其中Cd的污染程度大于As。QT-1-01、QT-1-02、QT-2、GN-1、GN-2、GN-3 等6个采样点的8种重金属元素的地质累积指数普遍高于其余9个采样点，这是因为这6个采样点相对于其他采样点更易受到人为原因污染的影响。

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近几年研究区沉积物重金属浓度从低到高依次是2009年<2011年<2013年。用地质累积指数法评价东寨港红树林沉积物产生污染的重金属是Cd和As，其中Cd的污染程度大于As。QT-1-01、QT-1-02、QT-2、GN-1、GN-2、GN-3 等6个采样点的8种重金属元素的地质累积指数普遍高于其余9个采样点，这是因为这6个采样点相对于其他采样点更易受到人为原因污染的影响。

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