黄河三角洲北部海域沉积物重金属污染和生态风险评价

包敏 宁梓亨

摘要：为了解黄河三角洲北部海域沉积物中重金属的污染状况和生态风险，对2015年采集的34个站位表层沉积物中重金属进行检测和分析。结果显示：仅1个站位Cr超标，其余站位的重金属含量均符合一类标准要求;调查海域沉积物中重金属综合潜在生态风险为低风险;沉积物中重金属含量因时间、空间不同而不同，本海域重金属污染与黄河沿岸以及河口石油开采、工农业活动排放污染物有关，与沿海经济的发展有着必然的联系。

关键词：黄河三角洲北部海域;重金属;生态风险

中图分类号：X820.4 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）11-000-03

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.11.001

Heavy metals pollution and ecological risk assessment in the sediments in the northern offshore area of the Yellow River Delta

Bao Min，Ning Ziheng

（Ocean University of China Qingdao Marine Energy Engineering Technology Co.，Ltd.，Qingdao Shandong 266100，China ）

Abstract：34 stations were surveyed and analyzed to analysis the pollution and ecological risks of heavy metals in the surface sediments in the northern offshore area of the Yellow River delta in 2015. The results showed that only one station exceeded the standard of Cr， and the others met the first level of the sea sediment quality specification standards. The comprehensive potential ecological risk of heavy metals in sediments met low levels. Heavy metal content varied with time and space. And heavy metal pollution in this area was closely related to oil exploitation along the Yellow River and estuaries as well as pollutant discharged from industrial and agricultural activities， and was inevitably related to the development of coastal economy.

Key words：The northern offshore area of the Yellow River Delta;Heavy metals;Ecological risk

眾所周知，重金属污染物具有来源广、残毒时间长、难降解、易富集、易二次污染、可沿食物链转移等特性，河口和近海是其主要的最终宿地[1]。当其最终进入海洋后一部分溶解于水体中，大部分沉淀在海底沉积物中，会对水生生物、生态环境、人群健康造成重大危害，如海洋生物中毒、水俣病、骨痛病等。因此，研究某一海域的重金属含量、分布和污染程度对了解该海域的沉积物环境质量和生态风险具有重要意义。

1 海域概况

调查海域位于渤海湾东南部，黄河三角洲北部，莱州湾西北部，也是胜利油田勘探开发的主要区域。主要为埕岛油田，发现于1988年，1993年投入开发，是我国建成的第一座200万t级浅海大型油田。经过多年的海上油田勘探、开发和生产，该海域海洋生态环境明显受到了人类活动的影响，其中，重金属污染是该海域生态系统退化的一个重要驱动因素[2，3]。

2 沉积物调查及评价

2.1 调查和评价因子

根据2015年6月（34个站位）的沉积物现状调查（见图1），调查因子包括有机碳、硫化物、石油类、Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、Cr、As、粒度。选取有机碳、硫化物、石油类、Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、Cr、As10项作为评价因子。

2.2 评价方法与标准

目前，国内外关于沉积物重金属评价方法主要有单因子标准指数法、综合指数法、修正综合指数法、地累积指数法、污染负荷指数法、回归过量分析法、潜在生态风险指数法和底栖生物评价方法等[4]。本文采用单因子标准指数法进行重金属污染程度进行分析，然后采用国内外采用最为广泛的生态风险指数法对重金属潜在污染状况进行分析。

2.2.1 单因子污染标准指数法

当Ii>1时，含量超标。

Ii=Ci/Si

式中：Ii——i项污染物的质量指数;

Ci——i项污染物的实测浓度;

Si——i项污染物评价标准。

评价标准根据《海洋沉积物质量》（GBl8668-2002），对照《山东省渤海海洋生态红线区划定方案》和《山东省海洋功能区划（2011-2020）》《东营市海洋功能区划（2013-2020年）》中对海域功能区沉积物质量保护目标要求，确定各调查站位评价执行标准（见表1）。

2.2.2 单因子潜在生态风险系数和综合潜在生态风险系数

其中，Tri——重金属i毒性响应系数，用于反应重金属i的毒性水平和生物对污染物的敏感程度;

Cfi——重金属i污染系数;

Ci——重金属i实测浓度;

Cni——重金属i背景参考值（见表2），一般具有较强的区域性，本研究中采用《中国海岸带和海涂资源综合调查专业报告集》[5]和《山东省海岸带和海涂资源综合调查报告》[6]的背景值;

Eri——单因子潜在生态风险系数;

ERI——综合潜在生态风险系数（见表3）[7]。

2.3 评价结果

除D26站位Cr超标（三类标准要求）（见图2），其余站位均符合相对应的环境质量保护目标要求，各重金属的平均单因子标准指数排序为Hg>Cu>Zn=Cr>Cd>As>Pb。

單因子潜在生态风险系数均<40，低风险，综合潜在生态风险系数均<130，低风险，各金属潜在生态风险依次为Hg>Cd>As>Cu>Pb>Cr>Zn（见图3）。对比不同学者在渤海海域沉积物重金属和生态影响研究结果[1，8]，各重金属生态风险在时间和空间上，排序存在差异性。

3 重金属含量相关性和来源分析

3.1 重金属含量相关性分析

根据相关性分析结果，重金属含量之间以及与沉积物组分、有机碳含量、硫化物等的相关性各不相同（见表4），结果显示：Cu与Cd、Zn含量呈中度正相关，与Pb、Cr含量呈低度正相关;Pb与Cu、Cd、Zn、Cr含量呈低度正相关;Cd与Cr含量呈中度正相关;Hg与其他重金属含量呈低度负相关或相关性不明显;硫化物与重金属含量的相关性不明显。沉积物中有机碳含量与Pb、Zn含量呈低度正相关，其他相关性不明显。沉积物组分中砂（>0.063mm）含量除与Hg含量呈低度正相关，与其他重金属呈负相关，其中与Cu、Cd、Zn呈中度负相关;粉砂（0.004～0.063mm）除与Hg含量呈低度负相关，与其他重金属呈正相关;黏土（<0.004mm）除与Hg含量呈中度负相关，与其他重金属均呈正相关。

3.2 重金属含量影响因素分析

沉积物中重金属的含量受来源、沉积物组分、河流重金属排放以及环渤海经济增长等因素的影响，是自然因素和人为因素共同作用的结果[8，9-11]。

3.2.1 与来源影响因素分析

根据相关性显著的重金属具有相同来源的原则来判断[12，13]，本次调查海域Cu、Cd、Cr、Zn来源相同或相近;As与其他重金属的相关性都不明显，说明As与其他重金属的来源可能不同。根据田莉萍研究认为黄河口及近岸海域沉积物中Cr、Cu、As、Pb来源一致或相近，主要为黄河沿岸以及河口三角洲石油开采、化石燃料燃烧、矿石开采和自然来源的复合污染源;Cd与其他重金属的来源不同，主要为生活污水、农业活动、电镀工业、船舶航行、大气沉降和溢油事故的复合污染;Zn主要来源于生活污水的排放[11]。黎静等认为河口区表层沉积物中重金属主要来源于石油开采、船舶航运和硫化物[14]。周军等认为多数工业活动会同时引起Cd、Cr污染[15]。傅晓文研究认为东营市石油资源丰富地区，沉积物中Cu含量与油井密度有关[16]。张俊等认为河口区的Pb主要来源于石油工业、上游的工业排放、船舶运输和机动车辆大量使用等排放的污染物，最终汇入海洋或直接排进河口区[17]。

3.2.2 与沉积物组分影响因素分析

沉积物组分对重金属含量具有明显的影响，粒径小的沉积物具有更大的比表面积利于吸附，随着黏土含量的增加，而Hg相对其他重金属在该海域表现出相反特性。根据高亚青等的研究成果，近岸河口海域是咸水与淡水交汇混合的区域，吸附了Hg的泥沙容易在河口处凝聚和沉降，高值区集中在黄河口区域，由河口向外逐渐降低，而渤海中部泥质区Hg含量也出现相对高值区[18-20]。可见沉积物组分、河流输入等因素为影响Hg含量的重要因素，其他重金属含量与沉积物粒径主要呈负相关性，主要受表层沉积物组分的影响。

3.2.3 与经济发展影响因素分析

据调查，埕岛油田海域沿岸分布着石油开采、石油化工、机械制造、金属加工、塑料加工、电镀、制革、制药等众多工业企业以及多家大型畜禽养殖业，所排废水经沿岸河流输送入海[21]。霍素霞等认为经济的增长并不直接通过影响重金属的河流排放量来影响重金属在沉积物中的含量，但Hg、Cd在沉积物中的含量可能是由经济发展所产生的河流排污造成的[11，12]。田莉萍也认为随着时间的变化重金属含量与沿岸河流的重金属排放状况和环渤海经济增长（GDP）紧密关联[11]。

综上，笔者认为不同学者对于沉积物中重金属含量的调查和分析结果存在差异性，说明调查结果因时间、空间不同而不同，本海域的重金属污染与黄河沿岸以及河口石油开采、工农业活动排放污染物有关，与沿海经济的发展有着必然的联系。

4 结论

（1）除D26站位Cr超标（三类标准），其余站位的重金属含量和评价指标均符合一类沉积物标准要求。（2）调查海域沉积物中重金属单因子潜在生态风险和综合潜在生态风险均为低风险。（3）沉积物中重金属含量体现了时空差异性，受沉积物组分、黄河沿岸以及河口石油开采、工农业活动排放污染物等的影响，与沿海经济的发展有着必然的联系。

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收稿日期：2020-09-27

作者简介：包敏（1985-），女，碩士，工程师，研究方向为海洋地质、海域使用论证、海洋环境影响评价。