我国近岸环境中的金属污染研究进展

江婷婷

摘要：指出了随着经济的飞速发展，我国沿海地区环境污染问题日趋严重。各类金属的大量使用使得近岸生态系统备受压力。近岸沉积物中检测到了较高的金属浓度，特别是在重工业密集区，金属浓度相当高。工业和生活污水排放、矿业、冶炼业、电子垃圾回收是导致中国近岸金属污染重要来源。对我国近岸环境的金属污染情况以及存在问题进行了综述。研究结果表明：近岸环境的金属污染与加速的经济发展密切相关。我国近岸金属污染增加了人类通过海产品消费而摄入金属的风险，金属的排放亟需得到更为严格的控制。

关键词：金属；近岸环境；污染现状；存在问题

中图分类号： X54

文献标识码： A 文章编号： 16749944（2015）06018203

1. 引言

沿海地区是人类生存发展的重要区域，然而往往也是人为污染的承泄区。过去的数十年里，沿海地区频繁的人类活动使得近岸生态系统承受着巨大压力。各种有毒污染物的输入导致近岸生态系统退化，野生动物栖息地丧失，甚至危害人类健康[1～3]。

自然环境中的金属含量因地理位置的差异而有所不同。有机污染物可以通过生物或者化学过程进行降解使毒性降低，而金属污染物却是不可降解污染物。它们可以在沉积物中大量聚集，也能从沉积物中释放。金属污染对环境和生物的影响多种多样且长期持续。尤其是，有毒金属被海洋生物吸收后进入食物链，逐渐传递给更高营养级，直至传递给人类食用的海鲜产品，给人类健康带来巨大风险[4]。日本20世纪50年代的“水俣病”及60年代的“骨痛病”震惊世界，分别是由汞中毒和镉中毒引起的，自此引起了人们对水环境金属污染的广泛关注。如今，我国也面临着金属污染的风险。2009年，中国环保局记录了12起金属污染事件，共计4035人血铅超标，182人镉超标[5]。频繁的金属污染事件遍及全国，为政府和公众敲响了警钟[6]。

我国的国内生产总值（GDP）已超越日本，位居世界第二[7]。自1979年，改革开放基本国策落实后，国民经济飞速发展，随之而来的是环境问题。城市化和工业化进程中生产和使用了大量的金属等化学品。工业排放导致的淡水污染事件非常普遍，广阔的海洋环境因其巨大的稀释作用，此类事故较少。然而，市政建设废水和工业废水通过河流进入海洋，并且在沿海地区聚集，使我国的沿海和河口生态系统面临着巨大的金属污染压力。政府报告显示面积为29720km2的沿海地区受到严重污染[8]。我国沿海资源丰富，珊瑚礁、红树林和海草生态系统孕育了丰富的海洋生物。我国海产品需求量增长迅猛，2005年人均消费约25kg，而1985年仅人均7kg[9]，海产品消费潜在风险加强。同时，我国是最大的海产品出口国。据估算，我国2002年的贝类出口量为960万t[10]。对于出口产品是否被污染引起广泛关注。总之，了解我国近岸环境的金属污染现状和存在的问题对中国的海产品业、公众健康，以及沿海环境管理的可持续发展都十分重要。

2 中国近岸环境金属污染的来源

金属进入海洋的几种途径主要包括河流输入、大气沉降和工业排放。其中又以陆源的径流输入为主，农业化肥、采矿废水、工业和市政建设污水被排入河流，随之进入近岸地区。我国被誉为“世界工厂”，重工业化导致大量污染物释放到环境中。据推算，2008年我国向水环境排放的工业废水达2.4亿t[11]。污染途径也包括直接排入海洋。2004～2008年期间，每年都有超过13万t的工业废水直接进入海洋。

沿海地区相较于内陆地区，人口更多，人类活动更频繁。我国城市的空间分布也符合这一规律，多集中于沿海地区，特别是长江三角洲、珠江三角洲和京津唐地区。市政建设污水年均排放量从2003年的4.5亿t增长到2008年的5.7亿t[12]。长江、珠江和闽江是污染物入海的三条主要河流。

大气沉降是金属进入大海的另一条途径。例如，Zhang，et al.[13]估算我国的粉尘年均排放量为100万t，其中50%经过远程传输到了太平洋甚至更远。东海位于亚洲沙尘暴的路径上。因此，可推测大气沉降可以向东海输入大量的化学成分。有研究表明，大气汇集的金属（如铜）在长江河口和珠江河口含量增加[14]。

3 我国近岸沉积物中的金属污染

排入环境中的金属可分布于环境中的不同要素中，包括水、空气、土壤、沉积物中和生物体内。海洋环境中，沉积物里积累了大量的金属，且这些金属呈活性状态，可以被生物利用，产生毒性效应，如不加以控制，会大范围扩散[14]。沉积物中金属的化学态与沉积物的成分相关，这决定了它的的迁移、生物利用性和毒性[15]。例如，绑定于沉积物可交换相的金属更易被动物肠道吸收，而绑定在可还原相的金属则呈现惰性，生物可利用性较低[4]。

3.1 我国北方近岸环境金属污染

我国北方的水污染比南方严重。北方的辽河、海河、淮河和松花江都有不同程度的污染现象。近年来，渤海环境由于沿岸密集的污染源，而引起人们的高度重视。其77000km2面积的海域是重要的经济区和生态区。过去20年里，由于过度开采或捕捞、富营养化、以及严重的污染，渤海的渔业资源急速衰退，渤海被认为是我国污染最为严重的海域之一。

锦州湾是金属污染的典型案例。它位于渤海西北部的辽东湾，是一块平均水深3.5m，面积约为120km2的半封闭海域。沿岸分布着密集的工业区。自20世纪70年代末期，排入海中的金属Zn，Pb，Cd，Hg浓度骤升[16]。葫芦岛的铅锌冶炼厂是亚洲最大的铅锌冶炼厂之一，周边地区污染严重。Zheng，et al.[17]曾报道过附近河流沉积物中的Hg，Pb，Cd，Zn和Cu浓度分别为133，1551，1463，19789和1072mgkg-1。而锦州湾海水中的Cu，Pb，Zn和Cd浓度范围分别为1.7～3.5，0.4～1.2，21.8～39.2和1.7～2.0μgL-1[18]。2006年，发现了浓度高达100μgL-1的Zn，而其它金属浓度也相当高。这一地区Hg污染也十分严重。Wang，et al.[19]研究显示，锦州湾沉积物和海水中的总汞（THg）浓度分别为0.5～64mgkg-1and 39～2700ngL-1，这一结果比背景浓度放大了1～3个数量级。最高的甲基汞（MeHg）浓度为3ngL-1。淡水水生植物中的THg和MeHg浓度为5.2～100μgkg-1和0.15-12μgkg-1。显然，锦州湾的生态系统已经被金属污染严重破坏。渤海湾西北部的居民有很高的金属中毒风险[20]。

胶州湾是中国北方地区的另一个半封闭海湾，也遭受着严重的金属污染。沿岸十余条河流汇聚入湾，同时也向湾中输入了大量的工业和生活废物。这一地区最大的金属污染源是废水排放。据估算，每年约23×107t的废水排入胶州湾，其中40%为工业废水[21]。Deng，et al.[22]的研究表明胶州湾东北部由于海水交换更弱，污染较重。李村河口和墨水河都发现了高浓度的Zn，Ni和Cd。被污染的河口沉积物中发现的Cu，Zn，Pb和Cd浓度高达600mgkg-1，950mgkg-1，195mgkg-1和27mgkg-1，证明了河流输入了大量金属。

3.2 我国南方近岸环境金属污染

长江是世界第三大河，年径流量29400m3/s，输沙量500Mt/year[23]。长江中悬浮沉积物高于其它国家的河流[24]，说明有大量的金属被输入东海。杭州湾和东海大陆架发现了较高的金属浓度，超过80%的金属沉积于大陆架和长江河口地区。Lin，et al.[25]的研究显示我国东南海域的溶解Pb（～128ngL-1）比太平洋高7倍，溶解Pb在表层海水的空间分布呈向深海增长趋势，说明气溶胶会影响表层溶解Pb。

香港地区也遭受着金属污染威胁。吐露港和维多利亚湾由于封闭的自然条件和高金属输入，沿岸沉积物中发现了高浓度的金属。台风庇护所发现了极高浓度的Cu（>6gkg-1）和Cr（>1.3gkg-1）[26]。尽管香港的许多工厂已向内陆搬迁，对污染物排放的控制也更加严格，但香港一些地区沉积物的金属浓度仍然保持相当高的浓度。

Ip，et al.[3]发现珠江河口的Cu，Pb和Zn自20世纪70年代后显著增加。滨海沉积物中的Cd、Zn和Ni浓度范围分别为2.8～4.7、239～346和25～122mgkg-1。并且，大部分（35%～47%）Pb、Cd和Zn与可交换相密切相关，意味着这些金属有较强的生物利用性和迁移性[27]。深圳湾位于珠江河口的东部，其沉积物中发现了浓度高达566mgkg-1的Zn。Gao，et al.[28]对大亚湾核电站周围的沉积物进行了研究，结果表明表层沉积物还没有被金属污染。近期的研究显示深圳和厦门地区的红树林沉积物都被Zn污染，两地区Zn浓度分别为252mgkg-1和194mgkg-1。我国东南沿海红树林表层沉积物中的THg浓度范围为2.3～903μgkg-1，平均值89μgkg-1。

4 我国近岸环境污染的危害

我国近岸海域正受到污染的严重威胁，沿海经济发展与海洋环境保护的矛盾日益尖锐。我国拥有约300万km2的海域，其中近岸海域约为37万km2。由于受陆地影响最为直接，随着沿海地区经济发展和海洋资源开发，部分近岸海域污染程度日益加剧，整体环境质量不断下降。近岸海域不同程度受到各种有害污染物的污染，其中以渤海、东海最为严重。

陆源污染是近岸海域污染的元凶。据统计，我国陆源污染物占入海污染物总量的80%以上，20世纪90年代初每年排海污水为80亿t，以年均3亿t递增，近年来，入海污水超过100亿t，各种有害污染物达180万t。大量无机氮、活性磷酸盐、石油类、化学需氧量和重金属污染物，使近岸海域海水超四类（含四类）水质占46.5%，达一类海水水质仅占14.7%[29]。污染使我国赤潮发生频率急剧上升，且面积越来越大，持续时间越来越长。据统计，20世纪60年代，我国海域仅发生过3次赤潮，进入90年代，记录到的赤潮达200多次，平均每年20多次。

5 结语

沿海地区为人类的生存和发展提供了各种资源。然而，因其地理位置的特殊性—海陆交错，沿海地区遭受了来自海陆两方的污染压力。在众多的污染物中，金属污染对沿海环境的影响尤为严重。重金属被海洋生物吸收后进入食物链，直接或间接地传递给人类食用的海鲜产品，给人类健康带来巨大风险。

我国近岸地区由于金属污染，正面临着巨大的挑战。研究发现，不同地区的金属浓度与当地的工业化水平相一致。也就是说工业化程度越高，其金属污染状况就可能越严重。然而，尽管对于金属污染的防治，相关部门已经采取相关措施。例如对污水排放的限制等，但是其污染状况仍没有得到有效的遏制，一些水生生物体内的金属含量仍超过安全范围。考虑到海产品生产和公共卫生问题，对近岸环境的金属污染，我们应给予更多的关注。应采取更严格的环境保护措施来控制人为来源的金属排放。此外，提高公众海洋环境保护意识对于保持近岸环境的可持续发展也至关重要。

参考文献：

[1]MORTON B，BLACKMORE G.South China Sea[J].Marine Pollution Bulletin，2001，42（12）：1236～63.

[2]FUNG C，LAM J，ZHENG G，et al.Mussel-based monitoring of trace metal and organic contaminants along the east coast of China using Perna viridis and Mytilus edulis[J].Environmental Pollution，2004，127（2）：203～16.

[3]IP C，LI X，ZHANG G，et al.Over one hundred years of trace metal fluxes in the sediments of the Pearl River Estuary，South China[J].Environmental Pollution，2004，132（1）：157～72.

[4]WANG W-X.Interactions of trace metals and different marine food chains[J].Marine ecology Progress series，2002（243）：295～309.

[5]WANG Q.China cracks down on heavy metal pollution[N].China Daily，2009.

[6]FENG X.Mercury pollution in China—an overview[M].Dynamics of Mercury Pollution on Regional and Global Scales.Springer.2005：657～78.

[7]BARBOZA D.China passes Japan as second-largest economy[N].The New York Times，2010.

[8]国家海洋局.海洋环境信息[R].北京：国家海洋局，2008.

[9]LINDKVIST K B，WANG Z，HANSEN G H，et al.The Chinese seafood industry：structural changes and opportunities for Norwegians[J].2005.

[10]WANG R，ZHENG X.Progress of marine shellfishes culture in China and its prospect[J].Journal of Ocean University of China（Natural Science），2003，34（5）：775～80.

[11]国家海洋局.海洋环境质量报告[R].北京：国家海洋局，2008.

[12]ZHANG X Y，ARIMOTO R，AN Z S.Dust emission from Chinese desert sources linked to variations in atmospheric circulation[J].Journal of Geophysical Research：Atmospheres（1984～2012），1997，102（D23）：28041～7.

[13]国家海洋局.海洋环境信息[R].北京：国家海洋局，2009.

[14]LUOMA S N，RAINBOW P S，LUOMA S.Metal contamination in aquatic environments：science and lateral management[M].Cambridge University Press，2008.

[15]CAMPBELL P G，TESSIER A.Ecotoxicology of metals in the aquatic environment： geochemical aspects[J].Ecotoxicology：A hierarchical treatment，1996：11～58.

[16]XU B，YANG X，GU Z，et al.The trend and extent of heavy metal accumulation over last one hundred years in the Liaodong Bay， China[J].Chemosphere，2009，75（4）：442～6.

[17]ZHENG N，WANG Q，LIANG Z，et al.Characterization of heavy metal concentrations in the sediments of three freshwater rivers in Huludao City，Northeast China[J].Environmental Pollution，2008，154（1）：135～42.

[18]WAN L，WANG N，LI Q，et al.Distribution of dissolved metals in seawater of Jinzhou Bay，China[J].Environmental Toxicology and Chemistry，2008，27（1）：43～8.

[19]WANG S，JIA Y，WANG S，et al.Total mercury and monomethylmercury in water，sediments，and hydrophytes from the rivers，estuary，and bay along the Bohai Sea coast，northeastern China [J].Applied Geochemistry，2009，24（9）：1702～11.

[20]ZHENG N，WANG Q，ZHANG X，et al.Population health risk due to dietary intake of heavy metals in the industrial area of Huludao city，China[J].Science of the Total Environment，2007，387（1）：96～104.

[21]ZHANG L，WANG Q.Preliminary study on health risk from mercury exposure to residents of Wujiazhan town on the Dier Songhua river，Northeast China[J].Environmental geochemistry and health，2006，28（1～2）：67～71.

[22]DENG B，ZHANG J，ZHANG G，et al.Enhanced anthropogenic heavy metal dispersal from tidal disturbance in the Jiaozhou Bay，North China[J].Environmental monitoring and assessment，2010，161（1～4）：349～58.

[23]ZHANG J.Geochemistry of trace metals from Chinese river/estuary systems：an overview[J].Estuarine，Coastal and Shelf Science，1995，41（6）：631～58.

[24]M LLER B，BERG M，YAO Z P，et al.How polluted is the Yangtze river？Water quality downstream from the Three Gorges Dam[J].Science of the total environment，2008，402（2）：232～47.

[25]LIN F-J，HSU S-C，JENG W-L.Lead in the southern East China Sea[J].Marine Environmental Research，2000，49（4）：329～42.

[26]TANNER P A，LEONG L S，PAN S M.Contamination of heavy metals in marine sediment cores from Victoria Harbour，Hong Kong[J].Marine Pollution Bulletin，2000，40（9）：769～79.

[27]LI Q，WU Z，CHU B，et al.Heavy metals in coastal wetland sediments of the Pearl River Estuary，China[J].Environmental Pollution，2007，149（2）：158～64.

[28]GAO X，ARTHUR C，WANG G，et al.Environmental status of Daya Bay surface sediments inferred from a sequential extraction technique[J].Estuarine，Coastal and Shelf Science，2010，86（3）：369～78.

[29]国家海洋局.海洋环境质量报告[R].北京：国家海洋局，2013.