程嘉熠,王曉萌,楊正先,韓建波（國(guó)家海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)中心,遼寧 大連 116023）

由于重金屬的蓄積易、降解難、毒性強(qiáng)等特征,使其成為了影響海洋生境的重要污染因素[4].同時(shí),由于河口水域水動(dòng)力條件較差、水動(dòng)力交換能力較弱,水體中的大部分重金屬通過(guò)懸浮物質(zhì)的吸附、解吸、沉降等作用最后富集于沉積物中,使得河口區(qū)沉積物成為了重金屬重要的匯[5].當(dāng)沉積環(huán)境條件發(fā)生變化時(shí)（如海底擾動(dòng)、風(fēng)暴潮、pH值與鹽度變化）重金屬又將重新釋放到海水環(huán)境中造成“二次污染”,直接危害生態(tài)環(huán)境[6].為此,對(duì)河口區(qū)沉積物重金屬來(lái)源及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)狀況的探析,對(duì)于探究人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境影響、表征區(qū)域環(huán)境質(zhì)量狀況與發(fā)展趨勢(shì)具有重要的研究?jī)r(jià)值.

近年來(lái),國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)于我國(guó)河口地區(qū)沉積物重金屬來(lái)源及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)開(kāi)展了較為充分的研究.如齊月等[7]對(duì)黃河口重金屬空間分布及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)展開(kāi)了評(píng)價(jià),結(jié)果顯示河口地區(qū)海陸交互作用強(qiáng)烈,河口區(qū)沉積物重金屬污染較為嚴(yán)重,具有較強(qiáng)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn).賈兆龍等對(duì)盤錦海域沉積物重金屬的污染狀況開(kāi)展了研究,該海域重金屬污染情況較為嚴(yán)重,且重金屬含量自遠(yuǎn)海至近岸呈增加趨勢(shì)[8].

本文基于雙臺(tái)子河口區(qū)沉積物重金屬調(diào)查數(shù)據(jù)結(jié)果,借助數(shù)理統(tǒng)計(jì)、因子分析[9]與Pearson相關(guān)性分析法,開(kāi)展重金屬溯源分析,并采用Hakanson潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指數(shù)法[10]開(kāi)展生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估.旨在為海陸交互作用強(qiáng)烈的河口區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)及污染防治決策,提供重要的科學(xué)依據(jù).

1 材料與方法

1.1 樣品采集與分析

2017～2019年春季,連續(xù)3個(gè)航次在盤錦雙臺(tái)子河口及其近岸海域使用抓斗式沉積物采樣器采集表層沉積物樣品12個(gè)（分東岸、西岸和中線,共3個(gè)監(jiān)測(cè)斷面）×3（航次）.采樣區(qū)域（見(jiàn)圖 1）覆蓋整個(gè)雙臺(tái)子河口區(qū)及其毗鄰海域.

圖1 研究區(qū)域及監(jiān)測(cè)站位Fig.1 Study area and Sampling locations

沉積物樣品中的采集與貯存嚴(yán)格按照《海洋調(diào)查規(guī)范》（GB 12763-2007）要求開(kāi)展[11].沉積物樣品有機(jī)碳、顆粒粒徑以及重金屬元素含量的測(cè)定完全按照《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范》（第五部分）進(jìn)行[12],具體測(cè)定方法、檢出限等相關(guān)質(zhì)控信息詳見(jiàn)表1.樣品測(cè)定的準(zhǔn)確度與質(zhì)量控制管理符合相關(guān)要求.

表1 樣品處理及分析情況Table 1 Sample deposed and analyzed methods

1.2 數(shù)據(jù)分析與評(píng)價(jià)方法

應(yīng)用SPSS軟件對(duì)沉積物中的重金屬與有機(jī)碳、顆粒粒徑進(jìn)行 Pearson相關(guān)性分析[13],形成相關(guān)性系數(shù)矩陣,并結(jié)合數(shù)理統(tǒng)計(jì)因子分析法開(kāi)展重金屬溯源分析.采用 Hakanson潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指數(shù)法對(duì)雙臺(tái)子河口沉積物重金屬污染狀況及其生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)[14].Hakanson指數(shù)法是目前應(yīng)用最為廣泛的重金屬質(zhì)量評(píng)價(jià)方法之一[15],從生態(tài)毒性角度進(jìn)行重金屬的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,并根據(jù)結(jié)果劃分單個(gè)重金屬指標(biāo)或綜合指標(biāo)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí).

作為區(qū)別于新型文化形式的非物質(zhì)文化遺產(chǎn)，對(duì)其保護(hù)應(yīng)該是特別的。但現(xiàn)狀是：不要說(shuō)特別保護(hù)措施，就連對(duì)非物質(zhì)文化遺產(chǎn)保護(hù)支持的政策都很少，也很不穩(wěn)定，整個(gè)社會(huì)對(duì)于保護(hù)非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的認(rèn)識(shí)程度還不夠深刻。這些非物質(zhì)文化遺產(chǎn)所面臨的困境，值得我們深思。

表2 毒性響應(yīng)系數(shù)及背景值[16]Table 2 Background reference values and toxicity coefficients

表3 潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[9]Table 3 Classification schemes of potential ecological risk

2 結(jié)果與討論

2.1 重金屬含量特征分析

檢測(cè)分析結(jié)果顯示,總體上,雙臺(tái)子河口區(qū)重金屬含量基本符合國(guó)家第一類海洋沉積物質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[17].其中,Cu 的含量為（3.87～61.0）mg/kg,平均值為25.9mg/kg,中位數(shù)值為 23.2mg/kg; Pb含量為（6.9～32.2）mg/kg,平均值為 15.4mg/kg,中位數(shù)值為12.75mg/kg; Zn 含量為（14.7～118.6）mg/kg,平均值為55.1mg/kg,中位數(shù)值為 39.8mg/kg; Cd含量為（0.06～0.51）mg/kg,平均值為 0.26mg/kg,中位數(shù)值為0.22mg/kg; Hg 含量為（0.01～0.33）mg/kg,平均值為0.14mg/kg,中位數(shù)值為 0.13mg/kg; As含量為（3.3～22.4）mg/kg,平均值為 10.4mg/kg,中位數(shù)值為9.7mg/kg.雙臺(tái)子河口海域沉積物重金屬檢測(cè)結(jié)果詳見(jiàn)表4.各重金屬含量上、下四分位值詳見(jiàn)圖2（為方便比較各重金屬元素的相對(duì)含量及變異系數(shù),將重金屬含量值作對(duì)數(shù)變換）.

表4 雙臺(tái)子河口海域沉積物重金屬檢測(cè)結(jié)果（mg/kg）Table 4 Analysis and detection results of heavy metals in Shuangtaizi estuary sediments（mg/kg）

由圖2可見(jiàn),Pb、Zn 2種重金屬含量均符合第一類海洋沉積物質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn);而Cu、Cd、Hg、As 4種重金屬含量均存在不同程度超出一類沉積物質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn).其超標(biāo)站位數(shù)量比例分別為 27.8%、2.8%、27.8%、5.5 %,但各超標(biāo)站位沉積物質(zhì)量均符合第二類海洋沉積物質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn).

圖2 重金屬分析檢測(cè)結(jié)果Fig.2 Analysis and detection results

從圖 3可以看出,雙臺(tái)子河口區(qū)沉積物重金屬含量呈現(xiàn)隨離岸距離變小而逐步增大的趨勢(shì).分析該現(xiàn)象可能有 3方面原因.一是雙臺(tái)子河口區(qū)為典型的海陸交匯地區(qū),每年通過(guò)地表徑流（雙臺(tái)子河）,輸入大量工業(yè)廢料[18],其中包含重金屬.隨著徑流不斷的入海過(guò)程,重金屬污染物在河水與海水中的不斷交換、吸附、沉降等作用,最終造成河海交匯處較強(qiáng)的重金屬富集[19];二是從雙臺(tái)子河口沉積物采樣結(jié)果來(lái)看,從河口頂端的主要成分粘土質(zhì)細(xì)粒粉砂到近岸海域的砂質(zhì)粉砂,該區(qū)域沉積物顆粒粒徑大小隨離岸距離的增加而逐漸增大（表 5）.由于沉積物顆粒粒徑大小將直接影響其顆粒對(duì)于重金屬污染物的吸附能力,粒徑越小吸附能力越強(qiáng).因此,單從沉積環(huán)境來(lái)看,河口頂端更易產(chǎn)生重金屬富集[20];三是雙臺(tái)子河口區(qū)地處遼東灣頂部海域,水動(dòng)力條件較弱,致使其水交換能力自然不足,加上雙臺(tái)子河徑流入海對(duì)潮汐的抵消作用,促使其河口頂部水域水流動(dòng)性進(jìn)一步減弱,水體荷載能力大幅度削減,從而引起水中重金屬大規(guī)模沉降,并隨之富集[21].

圖3 重金屬含量分布Fig.3 Distribution of heavy metals

表5 沉積物粒徑含量分級(jí)檢測(cè)結(jié)果（單位:%）Table 5 Analysis and detection results of grain size in Shuangtaizi estuary sediment

為進(jìn)一步探究人類活動(dòng)對(duì)雙臺(tái)子河口區(qū)生態(tài)環(huán)境的影響,本研究于河口西岸、中線、東岸所布設(shè)的 3個(gè)監(jiān)測(cè)斷面,能夠準(zhǔn)確地解析其沉積物重金屬含量分布規(guī)律.其中,河口西岸以自然岸線為主,堿蓬、蘆葦濕地分布廣泛,人類活動(dòng)的干擾較小;河口東岸以人工岸線為主,建設(shè)有盤錦石化產(chǎn)業(yè)園區(qū)、盤錦港及其航道泊位等;河口中線主要為出海航道.從圖 3中的沉積物重金屬檢測(cè)分析結(jié)果來(lái)看,河口東岸的重金屬總量明顯高于河口西岸,且不符合第一類海洋沉積物質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的監(jiān)測(cè)站位主要分布于河口東岸.初步推斷重金屬的污染與人類開(kāi)發(fā)活動(dòng)存在密切關(guān)系.

從雙臺(tái)子河口區(qū)沉積物各重金屬檢測(cè)結(jié)果來(lái)看（圖 2）,Cu、Cd、Hg 3種元素空間分布差異程度較高,表明其空間分布不均勻、離散性較強(qiáng),存在峰值區(qū)域,受到外界（人為）因素影響可能性較大[22];Pb、Zn、As 3種物質(zhì)空間分布的差異程度較小,表明其空間分布差異不大,受外界因素影響較弱.總體來(lái)看,雙臺(tái)子河口海域沉積物重金屬含量分布差異性程度依次為:Hg＞Cu＞Cd＞Zn＞As＞Pb.初步推測(cè)認(rèn)為Hg、Cd和 Cu等重金屬含量峰值區(qū)的出現(xiàn),極有可能與雙臺(tái)子河口區(qū)沿岸石化產(chǎn)業(yè)的密集分布、石油煉化與化石燃料的頻繁使用存在重要關(guān)聯(lián)[23].

2.2 重金屬的多元統(tǒng)計(jì)分析（溯源分析）

2.2.1 重金屬與有機(jī)碳及粒度的相關(guān)性分析 使用Pearson相關(guān)性分析法,解析各重金屬含量與其沉積物顆粒粒徑以及有機(jī)碳含量的相關(guān)性矩陣,見(jiàn)表6.

表6 沉積物重金屬與有機(jī)碳、粒度相關(guān)性Table 6 Correlation coefficients among heavy metals,organic carbon and particle size of sediments

相關(guān)性分析表明,雙臺(tái)子河口沉積物中 6種重金屬元素可依據(jù)其相關(guān)性大致分為 2組.第一組為Cu、Cd、Hg,其3種元素兩-兩之間存在顯著相關(guān)性（P＞0.6）,但與 Pb、Zn、As 3種元素相關(guān)性均較弱;第二組為Pb、Zn、As,其3種元素之間也具有較好的相關(guān)性（P＞0.5）.說(shuō)明以上 2組重金屬元素物質(zhì)來(lái)源可能相同,且具有相似的遷移路徑或動(dòng)力學(xué)機(jī)制.進(jìn)一步分析重金屬與有機(jī)碳、黏土類顆粒物含量相關(guān)性可知:Pb、Zn、As重金屬含量與有機(jī)碳及粘土類物質(zhì)含量具有較強(qiáng)的相關(guān)性.根據(jù)目前普遍接受的研究結(jié)論,出現(xiàn)此現(xiàn)象的原因是,小顆粒且富含有機(jī)質(zhì)的沉積物表面往往具有更強(qiáng)的氧化還原電位,從而表現(xiàn)出更強(qiáng)的富集、吸附作用;而大顆粒物質(zhì)多富含硅酸鹽、碳酸鹽等物質(zhì),不具備強(qiáng)的氧化還原電位,甚至起到稀釋吸附能力的作用,使其表面吸附能力大大減弱,無(wú)法大量吸附或富集重金屬元素[24].結(jié)合重金屬箱線圖（圖 2）的分析結(jié)論,該組重金屬含量基本符合第一類沉積物質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),且分布特征較為均勻,未發(fā)現(xiàn)含量峰值區(qū).對(duì)比《中國(guó)海灣志—第 14分冊(cè) 重要河口》[16]背景值,目前雙臺(tái)子河口Pb、Zn、As重金屬含量的非顯著性增加,說(shuō)明 Pb、Zn、As元素含量受人類活動(dòng)影響較小.

此外,Cu、Cd與Hg 3種重金屬含量與有機(jī)碳及粘土類物質(zhì)含量的相關(guān)性并不顯著（P＜0.4）,該現(xiàn)象與傳統(tǒng)研究結(jié)論（重金屬含量與沉積物粒徑存在正相關(guān)）不大相符.同時(shí),結(jié)合重金屬箱線圖（圖 2）分析發(fā)現(xiàn),該組重金屬含量存在超出第一類海洋沉積物質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)象,且分布狀態(tài)不均勻,離散性較高.并于 S9-11號(hào)站位（雙臺(tái)子河口東部海域）附近出現(xiàn)了Cu、Cd與Hg重金屬含量的峰值.經(jīng)與《中國(guó)海灣志—第14分冊(cè) 重要河口》背景值對(duì)比發(fā)現(xiàn),其Cu、Cd與Hg含量高于背景值2倍多,初步判斷其原因極大可能與雙臺(tái)子河口東岸的石化產(chǎn)業(yè)以及金屬冶煉加工項(xiàng)目的分布有關(guān).

2.2.2 數(shù)理統(tǒng)計(jì)因子分析 為進(jìn)一步開(kāi)展雙臺(tái)子河口區(qū)重金屬溯源分析,探究重金屬各元素之間的相關(guān)性以及物質(zhì)來(lái)源,采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)因子分析法對(duì)6種重金屬元素進(jìn)行因子分析.經(jīng)Bartlett球形度檢驗(yàn)相伴概率為 0.02（小于顯著性水平 0.05）,KMO檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)值為 0.71,符合因子分析必要條件[25],計(jì)算結(jié)果詳見(jiàn)表7.

表7 重金屬因子分析結(jié)果Table 7 Heavy metal factor analysis results

根據(jù)各重金屬元素含量因子分析結(jié)果可見(jiàn),6類重金屬可以簡(jiǎn)化（降維）成 3個(gè)主要因子,特征值為6.58（前三項(xiàng)之和為 5.37）,累積解釋總方差信息量的81.61%,可以說(shuō)前三項(xiàng)因子基本囊括了 6類重金屬的大部分信息.

其中,第一因子方差貢獻(xiàn)率為 39.21%,Cd、Hg在第一因子上具有較高的正向載荷值,分別為0.78、0.72（圖4）.該結(jié)果與Pearson相關(guān)性分析結(jié)論基本一致,Cu荷載值為0.52,處于中等水平,而Pb、Zn、As在第一因子載荷值較低.根據(jù)目前國(guó)內(nèi)學(xué)者的研究結(jié)論,近岸海水中Cd、Hg 2種重金屬的主要來(lái)源為海洋石油勘探開(kāi)發(fā)活動(dòng)以及石化煉化過(guò)程中產(chǎn)生[26].而雙臺(tái)子河口區(qū)的確建有遼河油田、盤錦石化產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目以及石化泊位等,石油勘探開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)活動(dòng)密切.因此,為加強(qiáng)對(duì)該海域石油勘探開(kāi)發(fā)活動(dòng)對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境影響的監(jiān)督管理工作,自2000年以來(lái),海洋環(huán)境管理部門也針對(duì)臨港石化產(chǎn)業(yè)污染及風(fēng)險(xiǎn)特征逐步推行開(kāi)展了海洋生態(tài)環(huán)境的專項(xiàng)監(jiān)測(cè)評(píng)估工作,其中選取的首要特征監(jiān)測(cè)污染物便為Cd與Hg.為此,綜合分析認(rèn)為,第一因子可以解釋為石化產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響.

第二因子方差貢獻(xiàn)率為29.79%,Pb、Zn、Cu在第二因子上具有較高的正向荷載值,分別為 0.71、0.67、0.62（圖4）.根據(jù)目前較為成熟的研究結(jié)論,該組重金屬在生境中的主要來(lái)源應(yīng)為化石燃料的使用、工業(yè)冶金、電鍍以及化工生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生.為此,綜合分析認(rèn)為第二因子可以反映工業(yè)生產(chǎn)以及生活排污對(duì)河口生境的影響[27].

第三因子貢獻(xiàn)率方差貢獻(xiàn)率相對(duì)較低,為12.61%,僅 As元素在其因子上具有較高的荷載值,為 0.68（圖 4）.由于 As在自然界中的分布量很少,天然來(lái)源不廣泛,根據(jù)目前掌握的情況,As的富集多為人類活動(dòng)過(guò)程中形成.生境中的As元素主要為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與漁業(yè)養(yǎng)殖過(guò)程中產(chǎn)生,是農(nóng)藥以及化肥的主要成分[28].為此,現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展過(guò)程中農(nóng)藥、化肥的過(guò)度使用,致使農(nóng)殘通過(guò)徑流轉(zhuǎn)化并最終匯入海洋,造成河口海域As元素的富集與污染.為此,綜合分析認(rèn)為第三因子主要闡釋的是農(nóng)業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)等對(duì)河口生境的影響.

圖4 重金屬因子分析三維結(jié)果Fig.4 3D results of heavy metal factor analysis

為進(jìn)一步剖析雙臺(tái)子河口沉積物6種重金屬元素間的相互關(guān)系,驗(yàn)證因子分析溯源研究結(jié)論的有效性,本文以各重金屬元素的三個(gè)因子系數(shù)為坐標(biāo)系繪制了Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、As,6種元素的相關(guān)性關(guān)系圖.

由圖5可見(jiàn),3組重金屬元素（Cd Hg,Cu Pb Zn,As）具有明顯的離散特性.其中,Cd和Hg 2種重金屬對(duì)于第一因子具有較高的貢獻(xiàn)率;Pb、Zn、Cu 3種重金屬對(duì)于第二因子的貢獻(xiàn)率較高;As于雙臺(tái)子河口區(qū)分布特征較為孤立,與其他重金屬元素的伴生關(guān)系并不密切,但綜合上一節(jié)的分析結(jié)論（表 6）,As元素的含量與有機(jī)質(zhì)存在較強(qiáng)的相關(guān)性,揭示出其物質(zhì)來(lái)源與農(nóng)業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)的密切關(guān)系,這與張連凱等的研究結(jié)論完全一致[29].

圖5 重金屬因子相關(guān)性系數(shù)三角坐標(biāo)Fig.5 Trigonometric diagram of correlation coefficient of heavy metal factors

整體來(lái)說(shuō),重金屬相關(guān)性的三角坐標(biāo)圖分析結(jié)論進(jìn)一步佐證了因子分析中有關(guān)重金屬來(lái)源等研究推斷內(nèi)容的可靠性.

2.3 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

采用 Hakanson潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法開(kāi)展雙臺(tái)子河口沉積物重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,根據(jù)公式（1-3）求解雙臺(tái)子河口沉積物重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù),計(jì)算結(jié)果如表8所示.可見(jiàn),6種重金屬的單因子生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)從高至低依次為 Hg＞Cd＞As＞Cu＞Pb＞Zn.

表8 雙臺(tái)子河口沉積物重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果Table 8 Potential ecological risk assessment of heavy metals in sediments of Shuangtaizi Estuary

其中,重金屬 Hg的單因子生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)最高,風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)值為 12.91～208.32,均值為 44.54,有超過(guò)34%以上的監(jiān)測(cè)站位Hg生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)＞80,處于“較高風(fēng)險(xiǎn)”水平,甚至有 17%以上的監(jiān)測(cè)站位處于“高風(fēng)險(xiǎn)”水平.根據(jù)Dong W.等的研究結(jié)果表明,水體及沉積物中微量的Hg便會(huì)對(duì)水生生物體胚胎及幼體產(chǎn)生較為明顯的致畸效應(yīng)[30].以清鳉魚(yú)為例,在發(fā)生水體Hg暴露濃度（88.4～183.2ng/L）或沉積物甲基汞暴露濃度（0.021～0.0044mg/kg）時(shí)其胚胎及幼體將會(huì)產(chǎn)生卵黃囊、心包、脊柱彎曲和侏儒體長(zhǎng)等一系列嚴(yán)重的形態(tài)學(xué)畸形癥[31].同時(shí),隨著 Hg暴露時(shí)間的延長(zhǎng),水生生物體的致死率也會(huì)大幅度增加[32].為此,盡管環(huán)境中僅有少量Hg的分布,但由于其較強(qiáng)的毒理特性,也會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn),這與本文的評(píng)估結(jié)論一致.

重金屬Cd的單因子風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)也較高,25%以上的監(jiān)測(cè)站位 Cd的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)＞40,處于“中風(fēng)險(xiǎn)”水平,9%以上的監(jiān)測(cè)站位 Cd的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)＞80,處于“較高風(fēng)險(xiǎn)”水平.根據(jù) Hameed等[33]的研究結(jié)果,由于生物體細(xì)胞膜或（藻類）細(xì)胞壁上所帶有的羥基、氨基等負(fù)電荷官能團(tuán)對(duì)于含有正電荷的粒子具有較強(qiáng)的親和力與附著力,所以環(huán)境中的 Cd2+極易吸附到細(xì)胞表面的官能團(tuán)中并與之相結(jié)合,并破壞其表面蛋白的空間結(jié)構(gòu),使其喪失功能,進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞生長(zhǎng)受抑制,甚至死亡.以瓣鰓綱背角無(wú)齒蚌為例,在發(fā)生水體Cd暴露濃度62.5μg/L時(shí),其細(xì)胞膜表面活性受到嚴(yán)重抑制,隨著Cd暴露時(shí)間的延長(zhǎng),細(xì)胞死亡率大大增加,并于培養(yǎng)液中檢測(cè)到大量的細(xì)胞膜破碎組織成分[34].為此,環(huán)境中重金屬 Cd元素對(duì)于水生生物體物質(zhì)交換、生產(chǎn)與攝食具有較強(qiáng)的干擾作用,一旦在沉積物環(huán)境中產(chǎn)生富集將造成較高的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn).

雙臺(tái)子河口海域另一項(xiàng)比較有代表性的重金屬元素是Cu,該元素相對(duì)含量較高,根據(jù)檢測(cè)結(jié)果顯示,30%以上的監(jiān)測(cè)站位Cu的含量超過(guò)第一類海洋沉積物質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),但從Cu的單因子生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)來(lái)看,各監(jiān)測(cè)站位風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果均為“低風(fēng)險(xiǎn)”水平.根據(jù)簡(jiǎn)建波等早期的研究結(jié)果表明,Cu對(duì)于生物體的生產(chǎn)繁殖具有一定積極作用,但過(guò)量的Cu也會(huì)導(dǎo)致生物體生長(zhǎng)受抑制[35].以海藻為例,當(dāng)其培養(yǎng)液 Cu離子含量小于10mg/L時(shí),Cu離子的存在會(huì)有效促進(jìn)其葉綠素的合成,提升光合作用效率,增強(qiáng)葉綠素α酶的活性;但當(dāng)Cu離子含量大于10mg/L時(shí),過(guò)量的Cu離子將會(huì)抑制光合作用,并激發(fā)細(xì)胞體產(chǎn)生大量自由基和丙二醛等毒害物質(zhì),危害生物體的生長(zhǎng)[35].可見(jiàn),環(huán)境中 Cu的含量在一定范圍內(nèi)是可以促進(jìn)生物體的生長(zhǎng)的,但超過(guò)一定量之后便會(huì)對(duì)生物體產(chǎn)生抑制、危害作用.為此,總體來(lái)看,重金屬Cu的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)是要小于重金屬Hg、Cd的.

另外,Pb、Zn、As 3種重金屬元素單因子生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)小于40,處于生態(tài)“低風(fēng)險(xiǎn)”水平.

整體來(lái)看,雙臺(tái)子河口區(qū)沉積物重金屬綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)為34.50～359.35,有25%的監(jiān)測(cè)站位綜合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)值大于140,處于生態(tài)“中風(fēng)險(xiǎn)”水平,有 8.33%的監(jiān)測(cè)站位綜合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)值大于300,處于生態(tài)“較高風(fēng)險(xiǎn)”水平.生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)來(lái)源的主要重金屬因子為 Hg和 Cd,這可能由雙臺(tái)子河口區(qū)廣泛分布投產(chǎn)、建設(shè)的石化產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目以及海洋油氣勘探開(kāi)發(fā)等人類活動(dòng)所導(dǎo)致.對(duì)比國(guó)內(nèi)學(xué)者在雙臺(tái)子河口海域的探究結(jié)論來(lái)看,上述研究推論與之基本吻合[37-38].因此建議主管部門適當(dāng)加強(qiáng)對(duì)研究區(qū)域內(nèi)Hg、Cd兩類重金屬污染物的監(jiān)測(cè)與管控,以最大程度的降低石化產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目、海洋油氣開(kāi)發(fā)活動(dòng)等對(duì)河口生境的損害風(fēng)險(xiǎn),保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境的健康.

3 結(jié)論

3.1 雙臺(tái)子河口區(qū)沉積物重金屬含量基本符合國(guó)家第一類海洋沉積物質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn).其中,Pb、Zn 2種元素各監(jiān)測(cè)站位含量均未出現(xiàn)超標(biāo)情況,而 Cu、Cd、Hg、As 4種元素則存在不同程度的超標(biāo)情況,超標(biāo)站位比例分別為27.8%、2.8%、27.8%、5.5%,但均符合第二類沉積物質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn).

3.2 經(jīng)分析,雙臺(tái)子河口區(qū)沉積物重金屬含量分布不均勻、離散型較強(qiáng),且有多個(gè)含量峰值區(qū)域存在.其中雙臺(tái)子河口東岸各重金屬含量明顯高于西岸、河口頂端高于遠(yuǎn)海,部分重金屬元素于該區(qū)存在較強(qiáng)富集現(xiàn)象.

3.3 采用Pearson相關(guān)性分析與數(shù)理統(tǒng)計(jì)法對(duì)研究區(qū)重金屬溯源分析認(rèn)為,雙臺(tái)子河口區(qū)重金屬元素按其物質(zhì)來(lái)源及成因可分為3組:一是Hg、Cd元素,其來(lái)源可能為石化產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目以及海洋油氣勘探開(kāi)發(fā);二是Pb、Zn、Cu元素,其來(lái)源可能為化石燃料的使用、工業(yè)冶金、電鍍以及化工生產(chǎn)過(guò)程;三是 As元素,其來(lái)源為農(nóng)藥、化肥的過(guò)量使用.

3.4 Hakanson潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果表明,研究區(qū)重金屬元素單因子生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)狀況由高至低為 Hg＞Cd＞As＞Cu＞Pb＞Zn,綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)狀況整體處于“中風(fēng)險(xiǎn)”水平,造成潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的主要重金屬污染因子為Hg、Cd.

致謝：本實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)場(chǎng)采樣工作由大連海事大學(xué)陶平教授團(tuán)隊(duì)協(xié)助完成,在此表示感謝.