聶新華，李曉敏，張學超，宋喜紅

1．濰坊濱海經(jīng)濟開發(fā)區(qū)環(huán)保局，山東 濰坊262737

2．威海市海洋環(huán)境監(jiān)測中心，山東威海264209

砷元素長期以來一直被視為對人體有害的毒性元素，具有致癌、致畸、致突變的特性，中國將其列為環(huán)境污染的重點監(jiān)控物質(zhì)并作為第一類污染物加以控制。砷普遍存在于自然界中，巖石和土壤中的砷可以通過多種途徑進入河流，最終匯入海洋，由于海帶和貝類等海洋生物具有很強的富集砷的能力，故海產(chǎn)品的含砷量一般較高［1-4］，海帶中砷超標事件時常引起人們的關(guān)注［5-7］。

俚島鎮(zhèn)位于膠東半島最東端的榮成市，素有“中國海帶第一鎮(zhèn)”之稱，海岸線長40 km，盛產(chǎn)海帶、海參、鮑魚、海膽、魁蚶、對蝦、鷹爪蝦等40多種海產(chǎn)品，海帶養(yǎng)殖面積約2 533 hm2，海帶產(chǎn)量約占全國的六分之一。目前，關(guān)于俚島海域砷含量分布及污染狀況尚未見報道，本文首次調(diào)查了俚島灣海域海水和表層沉積物中總砷的分布特征和演變趨勢，綜合評價了砷的污染狀況以及存在的潛在生態(tài)風險，以期對俚島灣海域的環(huán)境質(zhì)量評價和環(huán)境污染控制提供參考。

1 材料與方法

1.1 樣品采集與預(yù)處理

在俚島灣海域布設(shè)11個采樣站位(圖1)，所有站位采集表層水質(zhì)樣品，9個站位(01、02、A1、A3、B1、B3、C2、D1、D3)采樣表層沉積物樣品。水質(zhì)樣品分別在春季(2009年3月)、夏季(2009年8月)、秋季(2009年11月)、冬季(2010年1月)各采集1次，表層沉積物樣品于2009年8月、2010年8月各采集1次。

圖1 采樣站位圖

水樣和沉積物樣品的采集及處理均按《海洋監(jiān)測規(guī)范》(GB 17378.3—2007)［8］進行。水樣帶回實驗室后，經(jīng)0.45 μm醋酸纖維濾膜過濾，濾液加硫酸至pH＜2，放入冰箱保存待用;沉積物樣品帶回實驗室后，經(jīng)自然風干，研磨過篩(2 cm)，保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 分析方法

海水中總砷的測定采用《海洋監(jiān)測規(guī)范》(GB 17378.4—2007)［9］中的原子熒光法測定，沉積物中總砷的測定采用《海洋監(jiān)測規(guī)范》(GB 17378.5—2007)［10］中的原子熒光法測定。

1.3 評價方法

1.3.1 海水水質(zhì)評價

采用單因子指數(shù)法，以《海水水質(zhì)標準》(GB 3097—1997)［11］的一類標準評價海水水質(zhì)質(zhì)量。

1.3.2 海洋沉積物評價

采用潛在生態(tài)風險指數(shù)法和沉積物重金屬質(zhì)量基準法評價沉積物中砷的潛在生態(tài)風險。

1.3.2.1 潛在生態(tài)風險指數(shù)法

瑞典地球化學家Hakanson［12］于1980年提出了利用沉積學原理評價沉積物中重金屬污染以及生物毒性響應(yīng)的潛在生態(tài)風險評價方法，其單因素潛在風險指數(shù)為

1.3.2.2 沉積物重金屬質(zhì)量基準法

美國學者 Long和 Morgan［14］于1990年首先提出了基于生物效應(yīng)數(shù)據(jù)庫建立響應(yīng)型水體沉積物質(zhì)量基準的方法，隨后美國佛羅里達［15］、加拿大［16］、澳大利亞與新西蘭［17］等國家和地區(qū)建立了生物響應(yīng)型沉積物重金屬質(zhì)量基準，應(yīng)用此基準對沉積物污染進行評價，易于比較和定量，可靠性較好［18］。其判斷方法:當沉積物中某一重金屬濃度低于臨界效應(yīng)濃度(TEL)時，意味著負面生物效應(yīng)幾乎不會發(fā)生;重金屬濃度高于必然效應(yīng)濃度(PEL)時，意味著負面生物效應(yīng)經(jīng)常發(fā)生，如介于兩者之間，則負面生物效應(yīng)會偶爾發(fā)生［19］。

2 結(jié)果與討論

2.1 表層海水中總砷的分布特征和污染評價

俚島灣海域表層海水中的總砷濃度分布情況見圖2。用單因子指數(shù)法對11個站位海水中砷評價結(jié)果顯示，春季海水中砷濃度A1站最高，C2站最低，污染指數(shù)的變化范圍為0.07～0.11，平均值為0.09;夏季海水中砷濃度A1站最高，C2站最低，污染指數(shù)的變化范圍為0.10～0.16，平均值為0.14;秋季海水中砷濃度C1站最高，A3站最低，污染指數(shù)的變化范圍為0.06～0.21，平均值為0.11;冬季海水中砷濃度D1站最高，A3站最低，砷污染指數(shù)的變化范圍為0.08～0.14，平均值為0.11?？梢钥闯?，俚島灣海域表層海水中總砷濃度及分布具有如下特征:其一，明顯的可變性。比較4個季節(jié)的調(diào)查結(jié)果，不論從總體上看還是從同一站位看，海水中砷的濃度具有一定的可變性。其二，砷分布總體上均呈現(xiàn)出由近岸向遠岸逐漸降低的趨勢，這說明海水中砷濃度分布可能與近岸陸源輸入等因素有關(guān)［20-21］。

圖2 海水中砷濃度分布圖(μg·L－1)

俚島灣海域海水中砷濃度平均值的季節(jié)變化見圖3?？梢钥闯?，海水中砷濃度在夏季較高(2.78 μg/L)，秋、冬季基本穩(wěn)定，然后逐漸下降到春季的最低水平(1.78 μg/L)。由于海帶具有較為發(fā)達的選擇性吸收功能，能夠使水體中的砷向生物相富集，海藻中砷含量可以作為海水中砷含量的特征標志［22］。俚島灣養(yǎng)殖區(qū)海帶養(yǎng)殖密度較大，春季3、4月份是海帶生長最旺盛代謝能力最強的季節(jié)，對水體中砷的富集能力也最強，夏季7、8月份海帶進入成熟衰老期或已收割，對水體中砷的影響最弱，海水中砷的濃度與海帶對砷的富集作用有一定關(guān)系。

由圖3可見，俚島灣海域海水砷濃度為1.78 ～2.78 μg/L，平均濃度為2.20 μg/L，砷的平均濃度約為一類海水水質(zhì)標準(≤20.0 μg/L)的十分之一，可以認為該海域海水水質(zhì)較好，未受到砷污染。太平洋、大西洋水中砷濃度范圍分別為1.1 ～ 1.8 μg/L［23-24］、1.0 ～ 1.5 μg/L［20］，與此相比，俚島灣海域海水中砷濃度比大洋水略高，說明俚島灣海域砷含量正常，未受到明顯污染。

圖3 海水中砷濃度的季節(jié)變化

2.2 表層沉積物中總砷含量分布特征和污染評價

俚島灣海域表層沉積物中各站位砷含量見表1。

表1 俚島灣海域表層沉積物中砷含量 mg/kg

從表1可見，2009、2010年俚島灣海域表層沉積物中砷含量的平均值分別為12.48、12.20 mg/kg，沉積物中砷含量的年際變化甚微，基本保持穩(wěn)定的水平。近岸01、02、A1、B1點位的沉積物砷含量明顯高于遠岸D3、A3點位，砷含量平面分布呈現(xiàn)出由東向西降低的梯度，這種分布趨勢可能與陸源污染、沉積物特性及地質(zhì)地貌等有關(guān)［25］。

可見，俚島灣海域9個站位沉積物砷含量均符合《海洋沉積物質(zhì)量》的一類標準(≤20.0 mg/kg)，海洋沉積物質(zhì)量較好。根據(jù)國內(nèi)近岸海域的調(diào)查結(jié)果，俚島灣海域沉積物中砷含量遠低于遼寧大連 (81.57 mg/kg)［26］、錦州灣(129.2 mg/kg)［27］、葫蘆島綏中(38.8 mg/kg)［28］等近岸海域。

為進一步評估俚島灣海域沉積物中砷的生態(tài)危害大小，采用潛在生態(tài)風險指數(shù)法和沉積物重金屬質(zhì)量基準法進行評價。潛在生態(tài)風險指數(shù)法評價結(jié)果見表2。

表2 沉積物中砷的潛在生態(tài)風險系數(shù)()

表2 沉積物中砷的潛在生態(tài)風險系數(shù)()

年份01 02 A1 B1 B3 C2 D1 D3 A3 2009 7.4 7.0 6.6 6.9 6.9 5.7 5.4 5.4 4.9 2010 7.3 7.1 6.9 6.9 6.0 5.5 5.0 5.1 5.2

3 結(jié)論

1)俚島灣海域表層海水中總砷含量分布具有如下特征:其一，明顯的可變性，不論從總體看還是從同一站位看，砷的濃度具有一定的可變性;其二，砷分布總體上呈現(xiàn)出由近岸向遠岸逐漸降低的趨勢。海水中砷濃度季節(jié)變化表現(xiàn)為夏季較高，秋、冬季基本穩(wěn)定，然后逐漸下降到春季最低水平。

2)俚島灣海域表層海水總砷濃度為1.78～2.78 μg/L，平均濃度為 2.20 μg/L，約為一類海水水質(zhì)標準的十分之一，可以認為該海域海水水質(zhì)較好，未受到砷污染。

3)2009、2010年俚島灣海域表層沉積物中總砷含量平均值分別為12.48、12.20 mg/kg，沉積物中砷含量的年際變化甚微，基本保持穩(wěn)定。砷在表層沉積物中的平面分布呈現(xiàn)出由東向西降低的趨勢。

4)采用潛在生態(tài)風險指數(shù)法和沉積物重金屬質(zhì)量基準法對俚島灣海域沉積物中總砷含量進行評價，結(jié)果表明，該海域表層沉積物中砷污染水平較低，處于低潛在生態(tài)風險水平。

［1］范曉，孫飚．海藻中砷的化學形態(tài)及代謝機制［J］．海洋科學，1997，26(3):30-33．

［2］孫飚，范曉，韓麗君，等．我國馬尾藻中砷的化學形態(tài)及其季節(jié)變化［J］．海洋與湖沼，1998，29(3):287-292．

［3］鐘碩良．福建閩南沿海養(yǎng)殖貝類體中砷含量的分布［J］．海洋學報，2005，27(6):116-122．

［4］孫建璋，孫慶海．海帶含砷問題的探討［J］．現(xiàn)代漁業(yè)信息，2004，19(l2):25-27．

［5］魏萍．少數(shù)海帶砷鉛含量超標，選擇海帶應(yīng)注意“QS”標志［J］．中國社區(qū)醫(yī)師，2005，7(2):38-38．

［6］江耘舟．藻類制品無機砷檢測用新法，大連裙帶菜可放心食用［N］．中國漁業(yè)報，2007-6-11(006)．

［7］林潔．瑞安市2006年部分食品中無機砷污染調(diào)查［J］．上海預(yù)防醫(yī)學，2007，19(7):351-351．

［8］GB 17378.3—2007 海洋監(jiān)測規(guī)范，第3部分:樣品采集、貯存與運輸［S］．

［9］GB 17378.4—2007 海洋監(jiān)測規(guī)范，第4部分:海水分析［S］．

［10］GB 17378.5—2007 海洋監(jiān)測規(guī)范，第5部分:沉積物分析［S］．

［11］GB 3097—1997 海水水質(zhì)標準［S］．

［12］Hakanson L．An ecological risk index for aquatic pollution control:a sediment logical approach ［J］．Water Research，1980，14(8):975-1 001．

［13］GB 18668—2002 海洋沉積物質(zhì)量［S］．

［14］Long E R，Morgan L G．The potential for biological effects of sediments or bed contaminants tested in the National Status and Trends Program ［M］．NOAA Technical Memorandum， NOAA Technical Memorandum，1990．

［15］Macdonald D D，Carr R S，Calder F D，et al．Developmentand evaluation ofsedimentquality guidelines for Florida coastal waters ［J］．Ecotoxicology，1996，5(4):253-278．

［16］Smith S L．The development and implementation of Canada sediment quality guidelines［M］．Development and progress in sediment quality assessment:rational，challenge，techniques and strategies．SPB academic publishing，Amsterdam，The Netherlands．1996:233-249．

［17］Batley G．ANZWCC interim sediment quality guidelines［M］．Prepared for Environmental research Institute of the Supervising Scientist(Draft)，1997．

［18］王立新，陳靜生，劉華民．應(yīng)用生物效應(yīng)數(shù)據(jù)庫法建立沉積物重金屬質(zhì)量基準的初步研究——以渤海錦州灣海洋沉積物為例［J］．內(nèi)蒙古大學學報:自然科學版，2004，35(4):467-472．

［19］王立新，陳靜生，洪松，等．水體沉積物重金屬質(zhì)量基準研究新進展:生物效應(yīng)數(shù)據(jù)庫法［J］．環(huán)境科學與技術(shù)，2001，24(2):4-8．

［20］Waslenchuk D G．The geochemical controls on arsenic concentrations in southeastern United States rivers［J］．Chem Geol，1979，24:315-325．

［21］陳金民．南海表層沉積物中總砷含量的分布特征［J］．臺灣海峽，2005，24(1):58-62．

［22］孫飚，范曉．海藻中砷的含量分布特征［J］．海洋科學，1996(5):24-27．

［23］Crecelius，E A， Bothner M H， Carpenter R．Geochemistries of arsenic，antimony，mercury，and related elements in sediments of Puget Sound ［J］．Environ．Sci．Techno1，1975，9(4):325-333．

［24］Andreac，M O．Distribution and speciation of arsenic in natural waters and some marine algac［J］．Deep-sea Res．1978，25:391-402．

［25］譚燕翔，蘇華青，李秀榮，等．砷在渤海灣海水、底質(zhì)和底棲動物中的分布［J］．海洋科學，1983(4):28-30．

［26］孟偉，劉征濤，范薇．渤海主要河口污染特征研究［J］．環(huán)境科學研究，2004，17(6):66-69．

［27］王淑瑩，賈永鋒，王少鋒，等．錦州灣及附近河口沉積物中砷含量、分布及形態(tài)［J］．生態(tài)學雜志，2009，28(5):895-900．

［28］賈睿，劉憲斌，劉占廣，等．遼寧綏中海域海水和表層沉積物中重金屬污染評價［J］．中國環(huán)境監(jiān)測，2012，28(1):13-16．

［29］趙智杰，賈振邦，張寶權(quán)，等．應(yīng)用臉譜圖與地積累指數(shù)法綜合評價沉積物中重金屬污染的研究［J］．環(huán)境科學，1993，14(4):48-52．