黎安港水体砷含量分布特征和污染评价

谢庆安 公维洁 宋堃瑜 王春珠 梁佰靖 张贝妮 仇鹤潼

收稿日期：2023-09-27

基金项目：2023年大学生志愿者暑期文化科技卫生“三下乡”社会实践活动项目。

作者简介：谢庆安（2000-），男，从事海洋生态环境研究。

通信作者：公维洁（1982-），女，汉，高级实验师，硕士研究生，主要从事海洋生态环境监测。。

摘 要：为了全面了解黎安港水体砷的污染情况，对黎安港上覆水进行了取样分析。结果表明：黎安港表层水体三价砷的浓度范围为0.112～0.685 μg/L，五价砷浓度范围为0.563～1.218 μg/L，总砷浓度范围为1.041～1.515 μg/L，砷污染以五价砷为主，近岸点位砷浓度整体高于中央水体中砷浓度。对各价态砷与理化参数进行相关性分析，利用单因子污染指数法对As元素无机化合物进行污染评价，并利用Hakanson指数法对各站点的总As浓度进行重金属潜在生态风险评估，得出黎安港水体中重金属砷污染水平为自然本底，潜在生态危害等级为轻微生态危害，黎安港水体水质中砷浓度符合国家海水水质一类的标准。

关键词：黎安港；砷；空间分布；污染评价

中图分类号：X82文献标志码：A文章编号：1673-9655（2024）03-00-04

0 引言

近年来，渔业传统渔排养殖用海与环境之间的矛盾日益突出，处理好海洋保护与资源开发之间的平衡点成为急需解决的问题[1]。随着生态环境改革持续深化和渔业转型的升级，2007年海南省政府正式批复同意建立了陵水新村港-黎安港海草特别保护区，这是我国首个以海草床生态系统为保护对象的特别保护区。该保护区的建立对于黎安港内的渔业养殖有着重要的影响与改变，传统渔排养殖的拆除对于港内水质有着明显的改善。

砷具有强烈的毒性和致癌性，广泛存在于自然界中，具有来源广、富集性、难降解等特点，是海洋环境中主要的污染物[2-4]。其毒性主要来源于砷的化合物[5]，其中砷化物和砷酸盐等无机砷物质具有剧毒性，有机砷仅有少部分，且毒性相对较低。一定程度上，总砷的含量能够反映出环境砷污染的状况[6-8]，但砷的毒性还与其价态及分布有关[9-10]。因此，综合不同赋存形态砷的特征进行环境健康风险评价更具科学性。

本研究以黎安港水体为研究对象，通过野外采样和室内分析对上覆水中总砷及各形态砷含量进行测定，探讨黎安港水体中砷的赋存形态分布特征，并在此基础上分析影响砷分布的主控因素，分别用单因子法和Hakanson指数法对砷的环境生态风险进行评价，揭示人为影响下海湾现状，为海南省自由贸易港建设、海岸带环境保护等提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区域概括

黎安港位于海南省东南部的陵水县黎安镇，地形平坦，底质为泥沙，是我国热带一个没有地表径流的半封闭的潟湖海港，集成了珊瑚群、海草床、红树林等多个海洋生态系统。该水域面积约9 km2，南北长约4 km，东西宽约3 km，水深1.90～7.60 m，属热带海洋季风气候，年平均气温25.40℃。该区域雨量充沛，年降雨量在1500～2500 mm，港内无明显径流汇入。

1.2 实验方法

1.2.1 点位设置和样品采集

2023年6月在黎安港海域设置21个调查点位，如图1所示，采集上覆水样品，样品的采集、贮存和运输参照《GB 17387.5—2007海洋监测规范》。

1.2.2 分析方法

采用便携式多参数水质测定仪（Multi3430，德国WTW公司）对水质pH、盐度（S）、水温（T）和溶解氧（DO）等参数进行测定。

总砷参照《GB 17378—2007海洋监测规范第四部分：海水分析》通过原子荧光分光光度计测定，三价砷参照海洋行业标准《HY/T 152—2013海水中三价砷和五价砷形态分析原子荧光光谱法》测定，五价砷的浓度等于总砷浓度减去三价砷的浓度。

1.2.3 健康风险评价方法

采用单因子污染指数法（Pi）评价陵水黎安港内表层海水中重金属总砷的污染状况，采用《GB 3097—1977海洋水质标准》中的第一类海水的重金属含量限值作为评价标准

（1）

式中：Pi—元素i的污染指数；Ci—重金属元素i的实际测定含量；Si—《海水水质标准》中重金属元素i的含量限值。

海水污染状况等级划分见表1。

采用Hakanson指数法进行重金属的潜在生态风险评估，该指数法是根据重金属的含量、毒性条件和敏感性条件计算重金属潜在生态危害指数的方法。单一重金属的潜在生态危害系数为：

（2）

式中：Ei—重金属元素i的潜在生态危害指数；Ti—重金属元素i的毒性系数，砷的毒性系数值取10[11]；Pi—重金属元素i的单因子污染指数。

Ei与生态风险等级的对应关系见表2。

2 结果与讨论

2.1 黎安港上覆水的物理化学参数

黎安港各采样点的理化参数如表3所示。黎安港水温为32.04℃左右，电导率在50 mS/cm左右。pH测量值介于8.064～8.266，在一类海水pH标准范围7.8～8.5，且测量值波动范围为0.202，与一类海水标准的同一片海域的正常波动范围0.2接近；溶解氧含量在5.69～8.02 mg/L，溶解氧平均值约为7.39 mg/L＞6 mg/L；海面没有出现油膜、浮沫和其他漂浮物质，几乎没有异色、异味、异臭等现象，黎安港水质符合海水水质一类的标准。

2.2 研究区域砷含量及影响因素

2.2.1 不同价态砷浓度及空间分布特征

黎安港表层水中砷含量分布特征见表4，由表4可知，研究区域总砷的浓度范围在1.041～1.515 μg/L，平均浓度为1.286 μg/L，差异性较小。三价砷的浓度范围在0.112～0.685 μg/L，平均浓度为0.455 μg/L，三价As的平均浓度占表层总砷平均浓度的34.60%；海水中五价砷的浓度范围在0.563～1.218 μg/L，平均浓度为0.842 μg/L，五价砷的平均浓度占表层总砷平均浓度的65.47%，黎安港上覆水砷污染主要以五价砷为主。三价砷与五价砷可以相互转化，五价砷相对稳定。参照《GB 3097—1977海洋水质标准》，黎安港上覆水中的总砷含量符合海水水质一类标准。

黎安港上覆水水体中不同价态砷的浓度分布如图2所示，黎安港上覆水中砷离子分布不均匀，近岸点位砷浓度整体高于中央水体中砷浓度，由此可见，砷离子含量受人类活动影响较大。

2.2.2 不同价态砷浓度与理化参数的相关性分析

环境因子可能对天然水体中砷的含量起主要控制作用，为明确环境因素对砷含量及分布的影响，对不同价态砷含量及理化参数如温度、盐度、pH、DO进行相关性分析（表5）。从表5可以得出，五价砷与总砷呈极显著正相关（P＜0.01），

五价砷与三价砷呈极显著负相关，而五价砷和三价砷之间可以相互转化，表明在黎安港内水体中总砷主要受五价砷的影响。三价砷和总砷与盐度成负相关，说明可能受到陆源淡水和生活用水输入有关[12]；五价砷与总砷与水温呈正相关，而三价砷与水温呈负相关，表明五价砷在夏季高水温下比三价砷更加稳定。总砷和三价砷与pH和DO均呈负相关性，表明其分布受到海水环境状况的影响。这说明不同价态砷的含量受多种因素的影响，如：水动力、潮汐、陆源污染等，需要综合分析讨论[13]。

2.3 污染和风险评估

2.3.1 海水砷污染评价

根据单因子污染指数法，将各站点总As浓度的测量值代入式（1）进行计算，结果见表5。黎安港表层水体中的平均值＜0.4，并且选取的所有站点的值都是＜0.4，表明该区域海水污染水平为1级，污染程度为自然本底，水质较好，没有受到明显的污染，水质属于国家海水水质一类标准。

2.3.2 海水砷的潜在生态风险评价

根据Hakanson指数法计算得出黎安港表层水中重金属元素A砷的值结果见图3，值越高，说明重金属对海水危害的程度越大。根据计算结果得知值在0.521～0.758，均值为0.643，参照表2的分级，各站点的值均＜40，生态风险等级均为轻微，砷元素对黎安港水体的潜在生态危害程度较低，属于轻微生态危害。

3 结论

（1）黎安港上覆水中三价砷浓度为0.112～

0.685 μg/L，平均浓度为0.455 μg/L；五价砷浓度为0.563～1.218 μg/L，平均浓度为0.842 μg/L；总砷浓度为1.041～1.515 μg/L，平均浓度为1.286 μg/L。黎安港上覆水砷污染主要以五价砷为主，空间上表现为五价砷浓度变化趋势与总砷浓度变化趋势一致，近岸点位砷浓度整体高于中央水体中砷浓度。水体砷含量符合国家海水水质一类的标准。

（2）总砷主要受到五价砷的影响，而不同价态砷的含量受多种因素的影响，如：水动力、潮汐、陆源污染等，需要综合分析讨论。

（3）水体中砷的均值为0.064，污染程度属于自然本底；均值为0.643，潜在生态风险等级为轻微生态危害。

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Distribution Characteristics and Pollution Evaluation of Arsenic in the Surface Seawater of Lian Lagoon

XIE Qing-an， GONG Wei-jie1， SONG Kun-yu， WANG Chun-zhu， LIANG Bai-jing， ZHANG Bei-ni， QIU He-tong

（College of Marine Science and Technology， Hainan Tropical Ocean University， Sanya Hainan 572022， China）

Abstract： In order to understand the arsenic pollution of Lian lagoon， the arsenic content of the surface seawater of the lagoon was monitored. The results showed that the content of arsenic （Ⅲ） ranged from 0.112 to 0.685 μg/L， arsenic（V） 0.563～1.218 μg/L， total arsenic1.041～1.515 μg/L，

which was spatially described as the highest value in the near shore and the lowest value in the middle of the lagoon. Arsenic pollution was mainly caused by arsenic（V）. The degree of arsenic pollution and potential ecological risks were evaluated by Single factor pollution index method， Hakanson potential ecological risk index method， and correlation analysis method. The pollution evaluation results showed that the arsenic was basically a slightly enriched， slightly ecologically harmful degree， and the potential harm was small. The arsenic concentration in the water quality of Li'an lagoon meets the first-class benchmark of Chinas national marine water quality criteria.

Key words： Lian lagoon; arsenic; spatial distribution; pollution assessment