薛 彬，鄭 剛，李鐵軍，丁躍平

(1 浙江省海洋水產(chǎn)研究所，農(nóng)業(yè)部重點(diǎn)漁場(chǎng)漁業(yè)資源科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站, 浙江省海洋漁業(yè)資源可持續(xù)利用技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 浙江 舟山 316100；2 浙江大學(xué)舟山海洋研究中心，浙江 舟山 316021)

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環(huán)境保護(hù)

長(zhǎng)江河口外海柱狀沉積物重金屬來(lái)源判別*

薛 彬1，鄭 剛2，李鐵軍1，丁躍平1

(1 浙江省海洋水產(chǎn)研究所，農(nóng)業(yè)部重點(diǎn)漁場(chǎng)漁業(yè)資源科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站, 浙江省海洋漁業(yè)資源可持續(xù)利用技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 浙江 舟山 316100；2 浙江大學(xué)舟山海洋研究中心，浙江 舟山 316021)

調(diào)查采集了長(zhǎng)江口外嵊泗群島海域4個(gè)站位的沉積物柱狀樣品，對(duì)其Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、As等6種重金屬含量以及農(nóng)藥、大腸菌群等參數(shù)進(jìn)行了分析評(píng)價(jià)，研究認(rèn)為：(1)綜合輸入通量和重金屬富集因子，該區(qū)的沉積物來(lái)源主要為長(zhǎng)江；(2)Zn 污染來(lái)源有可能是橡膠和輪胎制造和機(jī)油使用等；(3)Cd 污染主要來(lái)源于電鍍工業(yè)及有色金屬生產(chǎn)，也有殺蟲劑的使用和生活污水排放、垃圾焚燒等；(4)Hg 主要來(lái)源于電子工業(yè)，是當(dāng)今信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然產(chǎn)物。

長(zhǎng)江口 沉積物 重金屬 來(lái)源分析

海洋是大氣與陸源污染物最終的匯，近海沉積物是眾多污染物在環(huán)境中遷移轉(zhuǎn)化的主要載體、歸宿地和積蓄庫(kù)。它們不僅含有未受工業(yè)污染影響的化學(xué)元素和化合物環(huán)境背景值，同時(shí)也記錄了各種污染物的人為活動(dòng)工業(yè)和生活的來(lái)源、遷移和轉(zhuǎn)化的歷史河口區(qū)是陸地與海洋之間相互作用最活躍的地帶，其環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)受到陸地和海洋的雙重作用，與水體相比，沉積物中的重金屬具有豐度高、易于準(zhǔn)確檢測(cè)等特點(diǎn)，柱狀沉積物中重金屬進(jìn)行研究有助于明確環(huán)境的污染狀況。

泗礁島是嵊泗群島主島，位于中國(guó)第一大河長(zhǎng)江入海口東南，受長(zhǎng)江徑流和近岸潮流共同作用影響。同時(shí)，該區(qū)域漁業(yè)資源豐富，是重要的漁場(chǎng)，同時(shí)以貽貝等品種為主的人工水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)達(dá)[1-3]。明確區(qū)域重金屬污染物分布特征及其來(lái)源，有助于針對(duì)性的采取海域及漁場(chǎng)的保護(hù)策略措施，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

近海沉積物中不同來(lái)源的重金屬往往疊加在一起，給海洋污染評(píng)價(jià)帶來(lái)了一定的難度。傳統(tǒng)的判別重金屬來(lái)源的方法，例如重金屬濃度校正[2]和聚類分析[3]法等很難同時(shí)排除重金屬自然來(lái)源變化和沉積物粒度對(duì)重金屬含量的影響，重金屬在沉積物中的含量往往隨粒度的增大而減小[4]。為了明確重金屬的有效來(lái)源，人們用參照元素歸一化的方法來(lái)排除沉積物粒度的干擾[5-6]，同時(shí)，參照元素與目標(biāo)元素之間的相關(guān)性則用來(lái)判別自然背景值和人為原因?qū)е碌脑乩鄯e[7-10]。同時(shí)，結(jié)合了硫化物、石油類、農(nóng)藥殘留及大腸菌群等污染因子進(jìn)行參考判定污染源。

1 材料與方法

1.1 采樣

樣品采集要求根據(jù)GB 30736-2014附錄A的要求執(zhí)行。采樣工具用柱狀采樣器、采樣鏟、柱狀樣采樣器、樣品袋。于2016年4月5～7日，租用“蘇如漁養(yǎng)08327”調(diào)查船，在嵊泗泗礁島東南海域布設(shè)4個(gè)沉積物柱狀樣調(diào)查站位，平均水深20 m，樣品長(zhǎng)度2 m，分為0～1 m和1～2 m兩部分進(jìn)行樣品保存。具體位置見圖1。

1.2 測(cè)試

測(cè)試項(xiàng)目包括硫化物、石油類、有機(jī)碳、重金屬(Cu、Cr、Cd、Pb、Zn、Hg、As)、有機(jī)氯農(nóng)藥(六六六、滴滴涕)、多氯聯(lián)苯、大腸菌群。測(cè)試方法及標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 海源性圍填海工程填充物質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目的分析方法

圖1 調(diào)查站位圖

2 檢測(cè)結(jié)果

檢測(cè)結(jié)果見表3。4個(gè)沉積物柱狀樣調(diào)查站位，每個(gè)柱狀樣分表底層，共8個(gè)樣品。除D01底層樣品的Pb超標(biāo)外(且符合二類標(biāo)準(zhǔn))，其余站位均符合海洋沉積物一類標(biāo)準(zhǔn)。從表中可以看到海域沉積物重金屬分布差別不大，靠近和遠(yuǎn)離河口其均值沒有顯著差異。同時(shí)考慮各元素的自然背景值，可見銅鉛鋅的相對(duì)富集，而鎘鉻砷則較為離散。

表3 檢測(cè)結(jié)果

3 討論與結(jié)論

根據(jù)張經(jīng)主編的《中國(guó)主要河流/河口地球化學(xué)》，錢塘江、黃浦江和長(zhǎng)江對(duì)照來(lái)討論各重金屬的富集因子。綜合輸入通量和重金屬富集因子，該區(qū)的沉積物來(lái)源主要為長(zhǎng)江。

表4 區(qū)內(nèi)河流體系沉積物中重金屬的富集因子(EF)

Cd 以人為活動(dòng)污染來(lái)源為主。該處柱芯 Cd 的含量比本底值高出了約一個(gè)數(shù)量級(jí)，表明深度對(duì)應(yīng)的這段時(shí)間有大量的 Cd 污染，Cd 污染主要來(lái)源于電鍍工業(yè)及有色金屬生產(chǎn)，也有殺蟲劑的使用和生活污水排放、垃圾焚燒等。

Zn 因子分析表明 Zn 受到三種因子共同的影響，每種因子對(duì) Zn來(lái)源的貢獻(xiàn)相近。 Zn 含量高出下層 。這很可能是從歷史某年開始至今該處一直受到嚴(yán)重的人為 Zn 污染所致，也可能由于 Zn 是生物所需的微量元素之一，易受到生物擾動(dòng)，潮間帶生物從海水或深層沉積物中吸收大量的Zn而居留在較上層，更有可能是人為與生物原因共同作用的結(jié)果。這與因子分析的結(jié)論相對(duì)一致。

Cr, Pb 較為離散，沒有出現(xiàn)明顯群組分布的情形，這說明這些元素的來(lái)源較為復(fù)雜。相對(duì)少量的人為輸入，這與因子分析得到的結(jié)論一致。對(duì)于第三因子，可以認(rèn)為在沉積物次表層氧化作用下，三價(jià)鉻被氧化為六價(jià)，形成鉻酸絡(luò)合離子。同時(shí) Cr 也是生物必需的微量元素，微生物攜載著它向沉積物上層搬運(yùn)，使其在上層某些區(qū)域有所增加。Pb 樣點(diǎn)的分布情形與 Cr 相似，說明來(lái)自于人為污染的貢獻(xiàn)更大。

Hg 在沉積物中的含量低于報(bào)道的背景值，可能因?yàn)?Hg 是易揮發(fā)性的金屬，而且該處沉積物粒度較粗，Hg 通過縫隙和間隙水向外擴(kuò)散。Hg 主要來(lái)源于電子工業(yè)，是當(dāng)今信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然產(chǎn)物。

[1] 孟偉,翟圣佳,秦延文,等. 渤海灣潮間帶(大沽口)柱狀沉積物中的重金屬來(lái)源判別[J]. 海洋通報(bào), 2006, 25(1):62-69.

[2] Valette-Silver N J. Historical reconstruction of contamination using sediment cores: a review.NOAA TechnicalMemorandum NOS/ORCA, 1992, 66: 1-40.

[3] Trefry J H, Sadoughi M, Sullivan M D, et al. Trace metals in the Indian River Lagoon, Florida: the copper story [J]. Florida Scientist, 1983, 46:415-427.

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[5] Presley B J, Taylor R J, Boothe P N. Trace metal concentrations in sediments of Eastern Mississippi Bight [J]. Marine Environment Research, 1992, 33:267-282

[6] Tkalin A V, Presley B J, Boothe P N. Spatial and temporal variations of trace metals in bottom sediments of Peter the great Bay. the Sea of Japan [J]. Environ. Pollut,1996,92:73-78

[7] 劉紅. 長(zhǎng)江口表層沉積物分布特性研究[D]. 上海:華東師范大學(xué), 2006.

[8] 徐琳. 長(zhǎng)江口及鄰近海域表層沉積物組成和來(lái)源研究[D]. 青島:中國(guó)海洋大學(xué), 2008.

[9] 董愛國(guó),翟世奎,Matthias ZABEL,等. 長(zhǎng)江口及鄰近海域表層沉積物中重金屬元素含量分布及其影響因素[J]. 海洋學(xué)報(bào):中文版, 2009, 31(6):54-68.

[10]薛彬,郭遠(yuǎn)明,李鐵軍,等. 一種錨式表層沉積物采集裝置[J]. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2013,54(20):191-192.

Sources Identification of Heavy Metals of Changjiang Estuary*

XUEBin1,ZHENGGang2,LITie-jun1,DINGYue-ping1

(1 Marine Fisheries Research Institute of Zhejiang Province, Key Research Station for Fisheries Resources of Main Fishing Ground Ministry of Agriculture, Key Laboratory of Sustainable Utilization of Technology Research for Fishery Resource of Zhejiang Province, Zhejiang Zhoushan 316021；2 Ocean Research Center of Zhoushan,Zhejiang University, Zhejiang Zhoushan 316021, China)

The research on four kinds of heavy metals including Cu,Pb,Zn,Cd,Hg and As in sediments was presented in south estuary of the Changjiang River in spring and 4 samples were conducted. It comparesd the difference of Cu,Pb,Zn,Cd,Hg and As of sediments in time and space, at the same time considered dynamic conditions, results showed that some conclusions were as follows: the area was not evidently polluted by heavy metals except for light contaminated of Cu with the first sediment quality standard. Cu was the dominate contaminated factor in surface sediments. The lower contaminated of surface sediments was showed offshore of north estuary of Changjiang in space. Compared with the 2011’s data, the heavy metals contents was decreased except for Pb which hints surface sediments quality was improved.

Changjiang river estuary; sediment; heavy metals; sources identification

浙江省重大科技專項(xiàng)計(jì)劃項(xiàng)目(No：2012C13005)；舟山科技計(jì)劃項(xiàng)目(2014C51020)。

薛彬(1983-)，男，碩士，工程師，主要從事海洋漁業(yè)環(huán)境方面的研究。

X824

A

1001-9677(2016)020-0119-03