辽东湾北部近海渔业水域中重金属污染的季节和年际变化

车琳萍，上官魁星，于彩芬

(1.盘锦市海洋与渔业科学研究所，辽宁 盘锦 124010；2.国家海洋环境监测中心，辽宁 大连 116023)

辽东湾曾是小黄鱼、带鱼、对虾等的重要渔场，但近年来，由于水域环境污染[1]，上述资源已经衰退。近海是渔业生物的优良产卵场，但近海人类活动剧烈，其生境和生物资源严重遭到环境压力影响[2-3]。因此，对辽东湾近海水质质量进行监测与评价显得尤为重要[4-5]。

辽东湾北部入海河流较多，河流可携带污染物进入辽东湾，再加上其属半封闭海湾，海水交换能力差，极易对渔业生物造成严重威胁；重金属是一种典型的海洋污染物，而海水又是人类活动施加在海洋中的第一层受体，进入海水中的重金属可通过食物链对海洋生物造成危害[6]，因此，研究辽东湾北部近海渔业水域中重金属的特征尤为重要。

本研究依据2016～2017年对辽东湾北部近海渔业水域中Cu、Zn、Pb、Cd、Hg和As的调查，分析和探讨了该区域表层海水重金属污染状况的季节特征和年际特征，为该海域的海洋渔业环境保护和可持续发展提供了有力的科学依据。

1 材料与方法

1.1 采样站位与时间

调查区域选择位于辽东湾北部的近海渔业水域，共设调查站位19个(图1)，调查时间为2016～2017年。

图1 辽东湾北部近海渔业水域调查站位

1.2 样品采集与测定

检测元素包含Cu、Zn、Pb、Cd、Hg和As。海水重金属样品的采集、现场处理及分析方法均依据《海洋监测规范》(GB 17378.4-2007)[7]中规定进行。采用原子吸收分光光度法(美国PE AAS-900T)来测定Cu、Zn、Pb和Cd，采用原子荧光法(AFS-230E) 来测定Hg和As。

1.3 评价方法

1.3.1 单因子污染指数法

单因子污染指数计算公式如下：

Pi=Ci/Si0

式中：Pi为i污染因子的污染指数；Ci为i污染因子的实测浓度；Si0为i污染因子的渔业水质标准值(表1)。

表1 渔业水质标准值[8]

1.3.2 水环境质量综合评价

采用内梅罗(Nemerow)指数法对水质污染情况进行综合评价，选取了Cu、Zn、Pb、Cd、Hg和As共6项水质指标，参与水质综合评价，计算公式如下：

式中：I为海域水环境综合质量指数；Pi为i污染物的单因子污染指数；(Pi)max为参评污染物中单因子污染指数的最大值；(Pi)ave为参评污染物中单因子污染指数的平均值，内梅罗指数污染等级划分标准值见表2。

表2 内梅罗指数污染等级划分标准值

2 结果与讨论

2.1 重金属污染特征分析

2.1.1PCu的季节与年际变化特征 对2016～2017年辽东湾北部近海渔业水域表层海水中Cu进行单因子污染指数评价，评价结果见表3。2016～2017年辽东湾北部近海渔业水域表层海水中Cu均符合渔业水质标准，但其具有一定的季节和年际变化特征，2016年5月PCu平均值为0.18，2017年5月PCu平均值为0.14，2016年8月PCu平均值为0.19，2017年8月PCu平均值为0.18，2016年10月PCu平均值为0.18，2017年10月PCu平均值为0.13，2016年12月PCu平均值为0.13，2017年11月PCu平均值为0.13，由此可知，春、夏和秋季PCu值2016年高于2017年，冬季2016年低于2017年。图2表明，2016年PCu值的季节变化特征为夏季最高，其次为春季和秋季，冬季最低；由图3可知，2017年PCu值的季节变化特征为夏季最高，其次为春季，秋季和冬季最低。

2.1.2PZn的季节与年际变化特征 对2016～2017年辽东湾北部近海渔业水域表层海水中Zn进行单因子污染指数评价，评价结果见表3。2016～2017年表层海水中PZn具有一定的季节和年际变化特征，2016年5月PZn平均值为0.11，2017年5月PZn平均值为0.13，2016年8月PZn平均值为0.12，2017年8月PZn平均值为0.11，2016年10月PZn平均值为0.10，2017年10月PZn平均值为0.11，2016年12月PZn平均值为0.14，2017年11月PZn平均值为0.12，由此可知，夏季和冬季PZn值2016年高于2017年，春季和秋季PZn值2016年低于2017年。图4显示，2016年PZn值的季节变化特征为冬季>夏季>春季>秋季；由图5可知，2017年PZn值的季节变化特征为春季最高，其次为冬季，夏季和秋季最低。

表3 辽东湾北部近海渔业水域中重金属的Pi

图2 2016年Cu单因子污染指数季节变化特征

图3 2017年Cu单因子污染指数季节变化特征

图4 2016年Zn单因子污染指数季节变化特征

图5 2017年Zn单因子污染指数季节变化特征

2.1.3PPb的季节与年际变化特征 对2016～2017年辽东湾北部近海渔业水域表层海水中Pb进行单因子污染指数评价，评价结果表明(见表3)。2016～2017年表层海水中PPb具有一定的季节和年际变化特征，2016年5月PPb平均值为0.03，2017年5月PPb平均值为0.02，2016年8月PPb平均值为0.02，2017年8月PPb平均值为0.03，2016年10月PPb平均值为0.01，2017年10月PPb平均值为0.02，2016年12月PPb平均值为0.01，2017年11月PPb平均值为0.02，由此可知，春季PPb值2016年高于2017年，夏、秋和冬季PPb值2016年低于2017年。从图6可以看出，2016年PPb值的季节变化特征为春季最高，夏季次之，秋季和冬季最低；由图7可知，2017年PPb值的季节变化特征为夏季最高，其次为春、秋和冬季。

图6 2016年Pb单因子污染指数季节变化特征

图7 2017年Pb单因子污染指数季节变化特征

2.1.4PCd的季节与年际变化特征 对2016～2017年辽东湾北部近海渔业水域表层海水中Cd进行单因子污染指数评价，评价结果见表3。2016～2017年表层海水中PCd具有一定的季节和年际变化特征，2016年5月PCd平均值为0.08，2017年5月PCd平均值为0.05，2016年8月PCd平均值为0.12，2017年8月PCd平均值为0.04，2016年10月PCd平均值为0.13，2017年10月PCd平均值为0.07，2016年12月PCd平均值为0.06，2017年11月PCd平均值为0.09，由此可知，春、夏和秋季PCd值2016年高于2017年，冬季PCd值2016年低于2017年。图8可知，2016年PCd值的季节变化特征为秋季>夏季>春季>冬季；由图9可知，2017年PCd值的季节变化特征为冬季>秋季>春季>夏季。

图8 2016年Cd单因子污染指数季节变化特征

图9 2017年Cd单因子污染指数季节变化特征

2.1.5PHg的季节与年际变化特征 对2016～2017年辽东湾北部近海渔业水域表层海水中Hg进行单因子污染指数评价，评价结果见表3。2016～2017年表层海水中PHg具有一定的季节和年际变化特征，2016年5月PHg平均值为0.08，2017年5月PHg平均值为0.09，2016年8月PHg平均值为0.11，2017年8月PHg平均值为0.12，2016年10月PHg平均值为0.09，2017年10月PHg平均值为0.13，2016年12月PHg平均值为0.09，2017年11月PHg平均值为0.12，由此可知，春、夏、秋和冬季PHg值2017年均高于2016年。图10显示，2016年PHg值的季节变化特征为夏季最高，其次为秋季和冬季，春季最低；由图11可知，2017年PHg值的季节变化特征为秋季最高，其次为夏季和冬季，春季最低。

图10 2016年Hg单因子污染指数季节变化特征

图11 2017年Hg单因子污染指数季节变化特征

2.1.6PAs的季节与年际变化特征 对2016～2017年辽东湾北部近海渔业水域表层海水中As进行单因子污染指数评价，评价结果见表3。2016～2017年表层海水中PAs具有一定的季节和年际变化特征，2016年5月PAs平均值为0.05，2017年5月PAs平均值为0.05，2016年8月PAs平均值为0.05，2017年8月PAs平均值为0.06，2016年10月PAs平均值为0.05，2017年10月PAs平均值为0.06，2016年12月PAs平均值为0.05，2017年11月PAs平均值为0.06，由此可知，夏、秋和冬季PAs值2017年高于2016年，春季PAs值2016年与2017年相当。从图12可以看出，2016年PAs值的季节变化特征不明显；由图13可知，2017年PAs值的季节变化特征为夏、秋和冬季高于春季。

图12 2016年As单因子污染指数季节变化特征

图13 2017年As单因子污染指数季节变化特

2.2 海水环境质量状况分析

根据内梅罗指数法对2016～2017年辽东湾北部近海渔业水域表层海水环境质量状况进行综合评价，评价结果见图14。结果表明： 2016年5月有75.7%的站位为清洁，16.2%的站位为轻度污染，2.7%的站位为污染，2.7%的站位为重污染；8月份有86.8%的站位为清洁，7.9%的站位为轻度污染，5.3%的站位为污染；10月份有65.7%的站位为清洁，31.4%的站位为轻度污染，2.9%的站位为污染；12月份有77.1%的站位为清洁，21.1%的站位为轻度污染，7.9%的站位为污染，因此，海水环境综合质量为清洁的站位比例的季节变化特征为夏季>春季>冬季>秋季。2017年5月有89.5%的站位为清洁，7.9%的站位为轻度污染，2.6%的站位为污染；8月有97.4%的站位为清洁，2.6%的站位为轻度污染；10月有97.2%的站位为清洁，2.8%的站位为轻度污染；11月有76.3%的站位为清洁，13.2%的站位为轻度污染，5.3%的站位为污染，5.3%的站位为恶性污染，因此，海水环境综合质量为清洁的站位比例的季节变化特征为夏季>秋季>春季>冬季。整体上，2017年海水环境综合质量为清洁的站位比例明显高于2016年。

图14 2016～2017年水质综合污染程度百分比图

3 结论

辽东湾北部近海渔业水域表层海水重金属单因子污染指数评价结果显示，Cu、Zn、Pb、Cd、Hg与As的年际特征和季节特征存在一定的差异，Cu、Zn、Pb、Cd和As的单因子污染指数在春季和夏季均表现出2016年高于2017年的年际变化特征，而Hg的单因子污染指数2017年均高于2016年；Cu和Pb的单因子污染指数表现出明显的春、夏两季高于秋、冬两季的季节特征，Hg在2016和2017年两年均表现出秋季最高、春季最低的季节特征。

水环境综合质量指数分析结果表明，2016年和2017年辽东湾北部近海渔业水域表层海水主要为清洁和轻度污染海域，2017年较2016年相比，海水环境综合质量为清洁的站位数量明显增加，同时，水环境综合质量表现出明显的季节差异，2016年海水环境综合质量为清洁的站位比例的季节变化特征为夏季>春季>冬季>秋季，2017年清洁的站位比例的季节变化特征为夏季>秋季>春季>冬季。

参考文献：

[1] 侯玉忠.渤海渔业资源下降原因及修复建议[N].中国海洋报,2003.

[2] Worm B,Barbier E B,Beaumont N,et al.Impacts of biodiversity loss on ocean ecosystem services[J].Science,2006,314: 787-790.

[3] Lotze H K,Lenihan H S,Bourque B J,et al.Depletion,degradation,and recovery potential of estuaries and coastal seas[J].Science,2006,312: 1806-1809.

[4] Wu J Y.Assessing surface water quality of the Yangtze Estuary with genotoxicity data[J].Marine Pollution Bulletin,2005,50:1661-1667.

[5] Paul M S,Hein J W,Robin H.Cd,Zn,Ni and Cu in the India Ocean[J].Deep-Sea Research,1992,39(1):9-35.

[6] Islam M S,Tanaka M.Impacts of pollution on coastal and marine ecosystems including coastal and marine fisheries and approach for management: a review and synthesis[J].Marine Pollution Bulletin,2004,48(7-8):624-649.

[7] 国家海洋局.海洋监测规范 第4部分：海水分析：GB 17378.4-2007[S].北京：中国标准出版社，2007.

[8] 国家环境保护局.渔业水质标准：GB 11607-1989 [S].北京:中国标准出版社,1989.