李欣陽(yáng)，張永豐，范子初，張 勇

(1．秦皇島海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，河北秦皇島066002;2．河北省海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，河北秦皇島066002)

北戴河位于河北省東北部，隸屬秦皇島市，東北與秦皇島市海港區(qū)毗鄰，西部、西北部與撫寧縣接壤，南鄰渤海。北戴河碧海藍(lán)天、沙灘連綿，山島竦峙，歷史悠久，政治文化內(nèi)涵豐富，建國(guó)以后成為“共和國(guó)的夏都”，以氣候宜人，沙軟潮平，自然環(huán)境優(yōu)美而馳名中外，是我國(guó)開(kāi)發(fā)最早的濱海度假區(qū)，是河北乃至中國(guó)的名片。然而，隨著區(qū)域經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，北戴河海域環(huán)境承受的壓力也愈來(lái)愈大，由人類(lèi)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)引發(fā)的生態(tài)環(huán)境惡化問(wèn)題也日益凸顯出來(lái)。大量的城市生活污水和工業(yè)污染物排入水體，排入海中的重金屬被賦存于近海沉積體系中，其危害比常規(guī)污染物更為嚴(yán)重，當(dāng)水體環(huán)境條件發(fā)生變化時(shí)，沉積物中的重金屬向上覆水體重新釋放，造成對(duì)水體的二次污染。目前，對(duì)渤海沉積物重金屬風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)有一些成果［1～2］，但針對(duì)北戴河及其相鄰周邊海域長(zhǎng)時(shí)間、大范圍的沉積物重金屬污染的調(diào)查評(píng)估幾乎沒(méi)有，本文通過(guò)2011年和2012年對(duì)北戴及其相鄰近岸海域不同區(qū)域沉積物中重金屬的含量分布進(jìn)行分析研究，并根據(jù)瑞典學(xué)者H kanson［3］提出的生態(tài)危害指數(shù)法對(duì)沉積環(huán)境中重金屬的潛在危害程度進(jìn)行評(píng)價(jià)。本研究的目的是進(jìn)一步了解海域的重金屬污染情況，為北戴河濱海旅游及養(yǎng)殖環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集與分析方法

調(diào)查海域北起山海關(guān)冀遼海域界線(xiàn)南至灤河口，總面積約1300km2，共布設(shè)46個(gè)站位，具體站位分布見(jiàn)圖1。其中秦皇島市山海關(guān)區(qū)近岸海域6個(gè)站位 (41～46)、海港區(qū)近岸海域8個(gè)站位(34～40)、北戴河近岸海域8個(gè)站位 (25～33)、撫寧縣近岸海域8個(gè)站位 (17～24)、昌黎縣近岸海域16個(gè)站位 (1～16)。分別于2011年和2012年春季 (5月)、夏季 (8月)和秋季 (10月～11月)在各站位采集沉積物樣品。樣品采集按照《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范》第3部分:樣品采集、貯存和運(yùn)輸?shù)姆椒ㄟM(jìn)行。沉積物分析樣品的制備、消化按《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范》第5部分:沉積物分析的方法進(jìn)行［4］，并同時(shí)消化沉積物標(biāo)準(zhǔn)樣品 (GBW07314)和消化空白。樣品Cu、Pb、Cd用無(wú)火焰原子吸收分光光度法測(cè)定，Zn用火焰原子吸收分光光度法測(cè)定，分析儀器為原子吸收分光光度計(jì) (島津AA6800)。

1.2 生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)方法

1.2.1 單因子污染指數(shù)法

沉積物評(píng)價(jià)可采用單因子污染指數(shù)法進(jìn)行評(píng)價(jià)，污染程度隨實(shí)測(cè)濃度增大而加重。公式為:

式中:Pi—某污染因子的污染指數(shù)，即單因子污染指數(shù);Ci—某污染因子的實(shí)測(cè)濃度;Cio—某污染因子的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

凡是單因子指數(shù)≤1者，為該監(jiān)測(cè)站位沒(méi)有遭受該要素的污染，＞1者為遭受污染，該值越大污染越重。

1.2.2 沉積物重金屬的潛在生態(tài)危害評(píng)價(jià)方法［3］

單個(gè)重金屬的污染程度可用第i種重金屬的污染系數(shù)來(lái)表征，其公式為:

Ci—某種重金屬的實(shí)測(cè)濃度;

m種重金屬總污染系數(shù):2m為中度污染;2m≤Cd＜4m為重度污染;Cd＞4m為高度污染。

參照H kanson提出的生態(tài)危害指數(shù)法對(duì)沉積環(huán)境的生態(tài)危害程度進(jìn)行評(píng)價(jià)。生態(tài)危害系數(shù)和生態(tài)危害指數(shù)式分別為:

其判定標(biāo)準(zhǔn)為:Cd＜m為低度污染;m≤Cd＜

表1 、RI與污染程度的關(guān)系

表1 、RI與污染程度的關(guān)系

指數(shù)類(lèi)型 所處范圍 污染程度 指數(shù)類(lèi)型 所處范圍 污染程度Ei r＜40輕微的生態(tài)危害150≤RI＜300 中等的生態(tài)危害300≤RI＜600 強(qiáng)的生態(tài)危害RI≥600輕微的生態(tài)危害40≤Eir＜80 中等的生態(tài)危害80≤Eir＜160 強(qiáng)的生態(tài)危害160≤Ei r＜320 很強(qiáng)的生態(tài)危害Ei r≥320 RI＜150潛在生態(tài)危害系數(shù)潛在生態(tài)危害指數(shù)很強(qiáng)的生態(tài)危害極強(qiáng)的生態(tài)危害

2 調(diào)查結(jié)果

北戴河及相鄰近岸海域沉積物重金屬的含量分布見(jiàn)表2?？傮w上，整個(gè)近岸海域沉積物中重金屬的含量有從撫寧近岸向兩側(cè)逐漸升高的趨勢(shì)。其中，山海關(guān)近岸海域和海港區(qū)近岸海域站位的沉積物各項(xiàng)重金屬含量明顯高于其他區(qū)域;北戴河近岸海域各站位沉積物各項(xiàng)重金屬含量又略高于撫寧縣和昌黎縣近岸海域。除了2011年Cd含量海港區(qū)近岸最高之外，Cu、Pb、Cd、Zn的年平均含量分布均是山海關(guān)近岸＞海港區(qū)近岸＞北戴河近岸＞昌黎近岸＞撫寧近岸。這種沉積物中重金屬分布情況可能與海港區(qū)和山海關(guān)工業(yè)較多，人口較多，工業(yè)廢水和生活污水大量排海之后重金屬元素常年沉積有關(guān)。從調(diào)查結(jié)果可看出，不同季節(jié)各站位重金屬含量也略有差異，但差別不大，且沒(méi)有統(tǒng)一的季節(jié)變化規(guī)律。

表2 北戴河及相鄰近岸海域各區(qū)域沉積物重金屬含量分布結(jié)果 (10－6)

3 結(jié)果評(píng)價(jià)

3.1 單因子污染指數(shù)法

根據(jù)秦皇島海域海洋功能區(qū)劃，本次調(diào)查沉積物統(tǒng)一采用《海洋沉積物質(zhì)量》［5］中的第一類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。各區(qū)域單因子污染指數(shù)見(jiàn)表3。

表3 北戴河及相鄰近岸海域各區(qū)域沉積物重金屬單因子污染指數(shù)

由表3可見(jiàn)，各站位各項(xiàng)重金屬污染指數(shù)均＜1，滿(mǎn)足海域功能的要求，所有監(jiān)測(cè)的重金屬要素含量均未超標(biāo)，優(yōu)于一類(lèi)海洋沉積物質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求。海域沉積物質(zhì)量狀況良好。

3.2 沉積物重金屬的潛在生態(tài)危害評(píng)價(jià)

根據(jù)調(diào)查結(jié)果，采用各站位沉積物重金屬年均含量進(jìn)行計(jì)算，Cu、Pb、Cd、Zn的參照值采用《渤海沉積物中重金屬分布及環(huán)境背景值》的監(jiān)測(cè)資料［6］，得到各區(qū)域重金屬元素的單一生態(tài)危害指數(shù)和綜合生態(tài)危害指數(shù)情況見(jiàn)表4。本次調(diào)查針對(duì)的重金屬元素有銅、鉛、鎘、鋅四種元素，C ＜4為低度污染;4≤C ＜8為中度污染;8≤C ＜16為重度污染;C ＞16為高度污染。由此可得，北戴河及相鄰近岸海域不同區(qū)域各站位沉積物重金屬污染情況如圖2所示。撫寧近岸海域各站位全部屬于低度污染;昌黎縣近岸海域近兩年分別有81.2%和93.8%的站位滿(mǎn)足低度污染，其他站位為中度污染;北戴河近岸海域近兩年分別有22.2%和55.6%站位是低度污染，其他為中度污染;山海關(guān)近岸海域則僅2011年有16.7%站位屬于低度污染，其他均為中度污染;海港區(qū)近岸海域重金屬污染相對(duì)最嚴(yán)重，兩年監(jiān)測(cè)中全部站位都是中度污染。綜合生態(tài)危害指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)論與單一生態(tài)危害指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)論相符。海港區(qū)近岸海域重金屬污染相對(duì)較嚴(yán)重，之后依次是山海關(guān)近岸海域、北戴河近岸海域、昌黎近岸海域和撫寧近岸海域。

表4 秦皇島近岸海域沉積物重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)

根據(jù)調(diào)查結(jié)果，采用各站位沉積物重金屬年均含量進(jìn)行計(jì)算，Cu、Pb、Cd、Zn的參照值采用《渤海沉積物中重金屬分布及環(huán)境背景值》的監(jiān)測(cè)資料;金屬毒性系數(shù)采用H kanson模型中的給定系數(shù)，根據(jù)金屬的主要危害途徑是水→沉積物→生物→人體，提出7種金屬元素的毒性水平順序?yàn)镠g＞Cd＞As＞Pb=Cu＞Cr＞Zn，對(duì)毒性系數(shù)做規(guī)范化處理之后，定值為Cd=30、Pb=Cu=5、Zn=1，得到各區(qū)域沉積物中重金屬元素潛在的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，如表5所示。

表5 北戴河及相鄰近岸海域沉積物重金屬潛在生態(tài)危害系數(shù)與潛在生態(tài)危害指數(shù)

由表4可知，除了海港區(qū)近岸、山海關(guān)近岸和北戴河近岸部分站位的鎘的潛在生態(tài)危害系數(shù)＞40，屬于中等生態(tài)危害以外，其他各元素各站位的潛在生態(tài)危害系數(shù)均＜40，屬于輕微生態(tài)危害?？傮w上看，整個(gè)海域各站位沉積物重金屬潛在生態(tài)危害指數(shù)均＜150，屬于輕微生態(tài)危害。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)北戴河及相鄰近岸海域5個(gè)區(qū)域46個(gè)站位的表層沉積物重金屬含量的調(diào)查評(píng)價(jià)，得出山海關(guān)近岸海域和海港區(qū)近岸海域站位的沉積物各項(xiàng)重金屬含量明顯高于其他區(qū)域，北戴河近岸海域各站位沉積物各項(xiàng)重金屬含量又略高于撫寧縣和昌黎縣近岸海域。整個(gè)近岸海域沉積物中重金屬的含量有從撫寧近岸向兩側(cè)逐漸升高的趨勢(shì)。各站位各項(xiàng)重金屬污染指數(shù)均＜1，滿(mǎn)足海域功能的要求，所有監(jiān)測(cè)的重金屬要素含量均未超出一類(lèi)海洋沉積物標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)多元生態(tài)危害的評(píng)價(jià)，有43.5%的站位為中度污染，其他為輕度污染，其中海港區(qū)近岸海域重金屬污染相對(duì)較嚴(yán)重，之后依次是山海關(guān)近岸海域、北戴河近岸海域、昌黎近岸海域和撫寧近岸海域。沉積物重金屬潛在生態(tài)危害的評(píng)價(jià)結(jié)果表明，整個(gè)海域各站位沉積物重金屬潛在生態(tài)危害指數(shù)均＜150，屬于輕微生態(tài)危害。

［1］陳江麟，劉文新，劉書(shū)臻，等．渤海表層沉積物重金屬污染評(píng)價(jià) ［J］．海洋科學(xué)，2004，28(12):16－21．

［2］張雷，秦延文，鄭丙輝，等．環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào) ［J］．2011，31(8):1676－1684．

［3］ H K ANSON L．An ecological risk index for aquatic pollution control，A sedimentological approach［J］．Water Res，1980，(14):975－1001．

［4］GB 17378－2007，海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范 ［S］．

［5］GB 18668－2002，海洋沉積物質(zhì)量 ［S］．

［6］李淑媛，劉國(guó)賢，苗豐民．渤海沉積物中重金屬分布及環(huán)境背景值 ［J］．中國(guó)環(huán)境科學(xué)，1994，14(3):370－376．