大蒲河口表层沉积物中重金属污染特征

刘会欣 ，张甲波 ，王 刚

（1.河北省地矿局秦皇岛矿产水文工程地质大队，河北 秦皇岛 066000）（2.河北省海洋地质资源调查中心，河北 秦皇岛 066000）

大蒲河口表层沉积物中重金属污染特征

刘会欣1，2，张甲波1，2，王 刚1，2

（1.河北省地矿局秦皇岛矿产水文工程地质大队，河北 秦皇岛 066000）（2.河北省海洋地质资源调查中心，河北 秦皇岛 066000）

通过综合分析研究得到了7种重金属元素在大蒲河口海域的分布特征，并依据海洋沉积物质量标准对各种重金属元素的质量等级进行了评价。结果表明：大蒲河口海域沉积物中各种重金属元素的分布特征存在一定的相似性；调查区大部分区域重金属元素的污染程度属于清洁、较清洁级或允许级，只有元素铅（Pb）存在较小范围的轻污染。

大蒲河口；重金属；污染特征；质量评价

沉积物是水体生态系统的重要组成部分，水体沉积物既是重金属污染物的汇集地，又是对水质有潜在影响的次生污染源[1-3]，进入水体的重金属通过絮凝或沉淀作用进入沉积物中，使沉积物受到污染[4]，在水体环境改变时，沉积物中的重金属可被释放出来，造成水体的再次污染[5]。重金属能够通过大气沉降、工业废水和城市污水排放、水上交通运输等多种途径进入河流水体，此后大部分重金属迅速转移至颗粒物中[6-7]。

近年来，大蒲河入海污水和污染物排海总量持续增加，导致陆源污染物在入海河口长期滞留、积累，造成河口污染状况日趋严重，昌黎近岸海域，特别是入海河口海域，受到不同程度污染，河口生态环境质量直接影响秦皇岛海洋环境质量。本研究目的是查明大蒲河口表层沉积物中重金属元素污染分布特征，评价沉积物中重金属的污染程度，为海域环境保护提供科学依据。

1 研究区概况

调查区位于昌黎县大蒲河口海域，东沙河和饮马河由此处注入渤海。其中东沙河发源于昌黎县碣石山长峪谷，流经抚宁、昌黎，全长27.5 km，为山溪性季节河；饮马河发源于卢龙县杨山北侧，流经昌黎，全长44 km，亦属山溪性河流，汛期遇雨，河水暴涨，枯季流量甚小，干旱年份近于干涸。河流入海口附近径流量锐减，淡水资源匮缺，入河污染物的大量排放，再加上河口处海水养殖业产生的垃圾及污水随雨水等进入河道，导致入海河口区域呈现轻度污染，入海河口环境状况不容乐观。

2 材料与方法

2.1 取样站位布置

在调查区内，共布设53个底质调查站位，其中海洋沉积物调查站位46站，河流沉积物调查站位7站，具体站位的平面分布如图1所示。

图1 表层沉积物取样站位分布

2.2 取样方法与测试方法

2.2.1 取样方法

沉积物采样使用锚式采泥器，取样顺序为：先测水深，再进行表层取样。样品采集应达到规定数量，并尽量使样品保持原始状态，采集的样品一般应及时低温保存，取样量一般大于2 000 g，砂质沉积物应大于1 000 g，达不到规定重量的应采第二次，用做表层样的样品须选用上部10 cm以内的样品。样品采集后立即进行现场描述，描述内容包括颜色、气味、厚度。取样和处理样品时，注意层次、结构和代表性，所有样品认真进行登记、标记，不得混乱。沉积物样品采样深度不应小于5 cm，否则应重新采样。

2.2.2 测试方法

取回的表层沉积物样品委托有资质的实验室进行化学分析，分析参数为重金属元素（铜、铅、锌、铬、镉、砷、汞），检测标准依据GB 17378.5—2007，监测方法见表1。

表1 检测项目及分析方法

2.3 评价方法与评价标准

2.3.1 评价方法

采用单因子标准指数法，对调查海区的表层沉积物质量进行评价。单因子指数是无量纲数，表征某种污染要素在沉积物中的含量超过评价标准的程度，污染指数随浓度增加而增加的评价因子，其污染指数按下式计算：

Pi=Ci/CSi

式中：Pi代表i种评价因子的污染指数；Ci代表i种评价因子的实测结果；CSi代表i种评价因子的标准值。

2.3.2 评价标准

重金属评价因子包含Hg、As、Cr、Cu、Zn、Cd、Pb共7项，依据《海洋沉积物质量标准》（GB 18668—2002）中的一类标准进行相关的项目评价，评价标准见表2。沉积物质量等级划分标准见表3。

表2 一类沉积物浓度标准 mg/kg

表3 沉积物质量等级划分标准

3 结果与分析

3.1 重金属元素分布特征

利用沉积物的检测结果，采用Surfer软件，通过差分法得到了大蒲河口海域表层沉积物中7种重金属元素的浓度分布图。

由重金属元素的分布图（图2～图8） 可知，大多数的重金属元素呈现出相似的分布特征，即重金属含量最高区域主要位于三个区域：调查区东南角、调查区东北角以及大蒲河河道内，而调查区其他区域的污染物含量相对较低。此外重金属砷（As）元素在整个调查区内的分布浓度较大，除了上述的三个高浓度区域外，大蒲河口和东沙河口的浓度也较高。

3.2 沉积物中重金属质量等级评价

根据沉积物评价公式计算各监测站位各评价因子的污染指数，再根据表3中的沉积物质量等级划分标准对沉积物中重金属的质量等级进行划分。

重金属汞（Hg） 的污染指数均小于0.3（介于0.02～0.28之间），再根据表2中的沉积物质量等级划分标准，调查区内的重金属汞（Hg） 的质量等级为清洁级。

图2 重金属汞（Hg） 浓度分布

图3 重金属砷（As） 浓度分布

图4 重金属铬（Cr）浓度分布

图5 重金属铜（Cu） 浓度分布

图6 重金属锌（Zn） 浓度分布

重金属砷（As） 的污染指数均小于0.7（介于0.09～0.44之间），再根据表2中的沉积物质量等级划分标准，调查区内的重金属砷（As）的质量等级为清洁或尚清洁级。

图7 重金属镉（Cd） 浓度分布

图8 重金属铅（Pb） 浓度分布

重金属铬（Cr）的污染指数介于0.24～0.75之间，根据表2中的沉积物质量等级划分标准，调查区内的重金属铬（Cr）的质量等级大部分为尚清洁级，较小区域为清洁级或允许级，具体质量等级分布情况见图9。

重金属铜（Cu） 的污染指数介于0.10～0.99之间，根据表2中的沉积物质量等级划分标准，调查区内的重金属铜（Cu）的质量等级大部分为清洁级；大蒲河口及河道区域、调查区的东北部区域以及调查区的东南部区域为尚清洁级；较小部分允许级，具体质量等级分布情况见图10。

重金属锌（Zn） 的污染指数介于0.08～0.52之间，根据表2中的沉积物质量等级划分标准，调查区内的重金属锌（Zn）的质量等级大部分为清洁级；只有调查区的东北部区域以及调查区的东南部区域为尚清洁级，，具体质量等级分布情况见图11。

图9 重金属铬（Cr）的质量等级分区

图10 重金属铜（Cu）的质量等级分区

重金属镉（Cd） 的污染指数介于0.05～0.63之间，根据表2中的沉积物质量等级划分标准，调查区内的重金属镉（Cd） 的质量等级大部分为清洁级；调查区的东南角、东北角及大蒲河河道内为尚清洁级，具体质量等级分布情况为见图12。

图11 重金属锌（Zn）的质量等级分区

图12 重金属锌（Cd）的质量等级分区

重金属铅（Pb） 的污染指数介于0.13～2.10之间，根据表2中的沉积物质量等级划分标准，调查区内的重金属铅（Pb）的质量等级大部分为清洁级；调查区的东南角为尚清洁级；只有调查区的东北角为允许或轻污染级。具体质量等级分布情况见图13。

图13 重金属铅（Pb）的质量等级分区

3.3 结果分析

由以上评价可知，调查区大部分区域重金属元素的污染程度属于清洁、较清洁级或允许级，只有元素铅（Pb）在调查区的东北角处存在较小范围的轻污染。

整体来看调查区重金属的污染程度不大，出现污染的原因主要有海源和陆源两个方面，即大蒲河河道处的污染主要由于河道处为渔港码头，渔民生活垃圾、生产垃圾及船只油污等对该处的污染较为严重；另一污染源主要来自于深水处海水养殖形成的养殖污染，这些污染主要分布于调查区东北角及东南角。

4 结论

（1）大蒲河口各种重金属元素的分布特征存在一定的相似性，含量最高区域主要位于3个区域：调查区东南角、调查区东北角以及大蒲河河道内，调查区其他位置处的污染物含量相对较低。

（2）大蒲河口大部分区域重金属元素的污染程度属于清洁、较清洁级或允许级，只有元素铅（Pb）在调查区的东北角处存在较小范围的轻污染。

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Pollution Characteristics of Heavy Metals in Surface Sediments from Dapuhe River Estuary

Liu Huixin1,2,Zhang Jiabo1,2,Wang Gang1,2
（1.Qinhuangdao Mineral Resource and Hydrogeological Brigade,Hebei Geological Prospecting Bureau,Qinhuangdao Hebei 066000,China;2.Marine Geology Resource Survey Center of Hebei Province,Qinhuangdao Hebei 066000,China）

Through comprehensive research analysis,it was found that the pollution characteristics of seven heavy metals and evaluate the polluted standard based on marine sediment quality standards.The results showed that the distribution characteristics of heavy metals were similar in the survey area.The polluted standard of heavy metals in most areas of the survey area was clean grade or permissible grade and only the polluted standard of plumbum was mild pollution grade in a small area.

Dapuhe estuary,heavy metals,pollution characteristics,quality assessment

X824

A

1008-813X（2017）06-0078-05

10.13358 /j.issn.1008-813x.2017.06.20

2017-10-10

秦皇岛市科学技术研究与发展计划《秦皇岛陆源污染在线监测技术研究与应用》（201701B050）

刘会欣（1983-），男，河北新乐人，毕业于中国海洋大学环境工程专业，硕士，工程师，主要从事海洋环境、海洋地质等方面的研究工作。

（编辑：程 俊）