海口湾表层沉积物重金属分布特征①

刘红晨 邢孔敏 吴 瑞

(海南省海洋与渔业科学院/海南省海洋开发规划设计研究院 海南海口 571126)

重金属元素多为非降解型有毒物质，在海洋环境中一般表现为流动性大、扩散范围广、危害时间长等特点，重金属在海洋环境污染评价中已成为重要评价内容之一。主要的重金属污染物包括铜、铅、锌、镉、砷和汞(Cu、Pb、Zn、Cd、As和Hg)等6种。海水中的重金属元素在物理、化学、生物等共同作用下会很快从水体中解离出来而最终进入沉积物，因此沉积物容易成为重金属赋存的主要介质[1]。海口湾位于海南岛北部、琼州海峡中段南侧，东起白沙门，西至后海，与广东省的雷州半岛隔海相望，是一个向北敞开的弧形海湾，其东部主要为南渡江三角洲；海湾东西长约14 km，南北宽约6 km，岸线长约20.5 km，口门宽约12.5 km，全湾总面积42 km2[2]。随着海口市经济和社会的发展，尤其是海南省国际旅游岛发展建设以来，大规模的海岸带旅游和海洋产业开发导致人口聚集和资源高消耗，使海口湾近岸海域接纳的污染负荷日趋加重[3]。已有的研究对水体污染特征关注较多[4-12]，而对沉积物重金属污染特征研究比较缺乏[13]。因而，利用2018年海口湾海洋沉积物样品，对10月份海口湾海域沉积物重金属含量进行了研究，评价了沉积物重金属的污染程度，从而为海口市海洋环境生态保护提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料

2018年10月对海口湾海域底质环境当中的重金属进行分析，在该海域附近共布设了20个沉积物调查站位，调查站位见图1。本次布设的站位中1、2、3、4、5、6、7和20号站位位于海口市西海岸旅游休闲娱乐区；8、9、11、12和19号站位位于秀英港港口航运区；14号站和15号站位于海口市东海岸旅游休闲娱乐区；10、13、17和18号站位于海口湾旅游休闲娱乐区；16号位于海甸港港口航运区；按照 《海洋监测规范》[14]的要求，采集表层沉积物样品。

图1 海口湾海域表层沉积物调查站位

1.2 方法

采用 《近海海洋环境监测规范》[15]提出的单因子污染指数法进行评价。污染指数的计算公式为：

式中：PIi—某监测站位污染物i的污染指数，Ci—某监测站位污染物的实测浓度，Soi—污染物的i的评价标准。PIi≤1，表明符合标准，PIi＞1，表示超标。重金属含量的标准值见表1。

表1 国家海洋沉积物质量标准中重金属含量的标准值

2 结果与分析

2.1 沉积物中重金属整体含量的分布状况

(1)研究区域中Cu的浓度为(2.68～47.06)×10-6，平均浓度为16.21×10-6，最小值出现在20号站位(2.68×10-6)，最大值出现在17号站位(47.06×10-6)；

(2)Pb的浓度为(12.05～49.51)×10-6， 平均浓度为28.36×10-6，最小值出现在20号站位(12.05×10-6)，最大值出现在17号站位(49.51×10-6)；

(3)Zn的浓度为(18.33～236.05)×10-6， 平均浓度为64.90×10-6，最小值出现在20号站位(18.33×10-6)，最大值出现在17号站位(236.05× 10-6)；

(4)Cd的浓度为(0.10～1.01)×10-6，平均浓度为0.29×10-6，最小值出现在13号站位(0.10×10-6)，最大值出现在17号站位(1.01×10-6)；

(5)Cr的浓度为(14.23～84.37)×10-6， 平均浓度为52.82×10-6，最小值出现在20号站位(14.23×10-6)，最大值出现在17号站位(84.37×10-6)；

(6)As的浓度为(2.22～16.05)×10-6，平均浓度为10.38×10-6，最小值出现在20号站位(2.22×10-6)，最大值出现在17号站位(16.05×10-6)。

研究区域中位于龙昆沟附近的17号站位所有重金属含量在调查区域中的值是最大的。

2.2 表层沉积物重金属含量单因子评价

根据 《海南省海洋功能区划(2010-2020)》和《海洋沉积物质量》[16]分类标准，本次调查中位于西海岸旅游休闲娱乐区的1～7号和20号站位，位于东海岸旅游休闲娱乐区14号站和15号站位，位于旅游休闲娱乐区10、13、17和18号站位均执行第一类沉积物质量标准；位于秀英港港口航运区8、9、11、12和19号站位，位于海甸港港口航运区16号站位，执行第三类沉积物质量标准。单项沉积物评价指数见表2。

所有调查站位中，海口湾Cu的污染指数平均值为0.36，超标率为5%，除去17号站位，其他站位均＜1，符合相应的执行标准；海口湾Pb的污染指数平均值为0.35，所有站位均＜1，符合相应的执行标准；海口湾Zn的污染指数平均值为0.30，超标率为5%，除去17号站位，其他站位均<1，符合相应的执行标准；海口湾Cd的污染指数平均值为0.42，超标率为10%，除去17、18号站位，其他站位均＜1，符合相应的执行标准；海口湾Cr的污染指数平均值为0.50，超标率为5%，除去17号站位，其他站位均＜1，符合相应的执行标准；海口湾As的污染指数平均值为0.38，超标率为0，所有站位均＜1，符合相应的执行标准。

位于旅游休闲娱乐区的18号站位的超标元素是Cd，单项指数为1.09；超标元素最多的是位于旅游休闲娱乐区的17号站位，超标元素分别是Cu、Zn、Cd、 Cr，单项指数分别为1.34、 1.57、 2.02、1.06，造成这种现象的原因是旅游休闲娱乐区位于龙昆沟入海口附近，龙昆沟位于海口市区的南大桥上下游，由东崩潭水与西崩潭水为主流，两水汇合于龙昆沟上游500 m处，沿途有工业和生活污水排入，流经海口市滨海公园西侧进入大海。龙昆沟流域面积38.02 km2，总落差为28.65 m，该水道是海口市城区汇入海口湾的主要污染源，水体类型主要是工业污水和生活污水，超标率高[17]。

2.3 与其他海域相比

和国内其他海域相比(表3)，海口湾表层沉积物Cu平均含量小于江苏海州湾、辽东湾北部海域、南海西北部、天津渤海海湾、长江口及其邻近海域、胶州湾、厦门湾海域和珠江口海域，大于广西北部湾和莱州湾；海口湾Pb平均含量小于辽东湾北部海域、胶州湾、长江口及其邻近海域和厦门湾海域，大于珠江口海域、莱州湾、江苏海州湾、广西北部湾、南海西北部和天津渤海海湾；海口湾Zn平均含量小于江苏海州湾、胶州湾、南海西北部、天津渤海海湾、长江口及其邻近海域、辽东湾北部海域、珠江口海域和厦门湾海域，大于广西北部湾和莱州湾；海口湾Cd平均含量小于厦门湾海域、珠江口海域、天津渤海海湾和辽东湾北部海域，大于莱州湾、胶州湾、广西北部湾、江苏海州湾和长江口及其邻近海域；海口湾Cr平均含量小于辽东湾北部海域、南海西北部、江苏海州湾、胶州湾和长江口及其邻近海域，大于厦门湾；海口湾As平均含量小于胶州湾、长江口及其邻近海域和厦门湾海域，大于江苏海州湾、广西北部湾、莱州湾和辽东湾北部 海域。

站位 Cu Pb Zn Cd Cr As 1 0.36 0.42 0.33 0.34 0.60 0.44 2 0.47 0.50 0.45 0.53 0.77 0.57 3 0.46 0.46 0.41 0.53 0.76 0.55 4 0.29 0.41 0.28 0.27 0.53 0.48 5 0.23 0.33 0.22 0.39 0.44 0.66 6 0.62 0.57 0.53 0.56 0.92 0.61 7 0.40 0.44 0.34 0.27 0.62 0.45 8 0.10 0.13 0.01 0.04 0.26 0.14 9 0.10 0.13 0.02 0.06 0.21 0.14 10 0.40 0.45 0.36 0.42 0.60 0.42 11 0.08 0.11 0.02 0.04 0.26 0.11 12 0.10 0.13 0.02 0.09 0.17 0.15 13 0.12 0.35 0.13 0.19 0.20 0.31 14 0.45 0.42 0.40 0.44 0.73 0.56 15 0.24 0.31 0.25 0.40 0.52 0.35 16 0.05 0.10 0.03 0.09 0.18 0.07 17 1.34 0.83 1.57 2.02 1.05 0.80 18 0.67 0.61 0.57 1.09 0.80 0.64 19 0.65 0.16 0.03 0.06 0.18 0.13 20 0.11 0.20 0.12 0.57 0.18 0.11平均值 0.36 0.35 0.30 0.42 0.50 0.38超标站位数/个 1 0 1 2 1 0站位超标率/% 5 0 5 10 5 0

表3 国内其他海域中表层沉积物重金属含量(w/×10-6)

3 结论

本次调查的20个站位的海口湾表层沉积物重金属Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、As含量中，除17号站位Cu、Zn、Cd、Cr超标，18号站位的Cd超标，其余站位均无超标项目，均满足海洋功能区要求。