摘要：内海湾底泥沉积物的环境质量状况与水生生物的生存和人体健康关系密切。在广东汕头市内海湾两岸23个点位采集了表层(0~20cm)和深层(100~120cm)底泥沉积物样品46件，对其中Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Zn计7项重金属和K含量及pH值进行测试分析，调查底泥中这些重金属的含量特征，并参照农用地水田土壤污染风险管控标准对重金属环境污染质量进行评价。结果表明汕头内海湾底泥沉积物的pH介于7.00~8.82之间，平均值为7.83，在46件样品中41件样品的pH值均大于7.5。内海湾底泥中7项重金属元素的含量均明显低于环境污染风险管制值，即对该区底泥重金属环境污染不需要管制。Cd、As、Pb、Cr这4项重金属含量均低于污染风险筛选值，其污染风险可以忽略。Hg在2件表层样品中含量值高于污染风险筛选值，Cu和Zn均有18件样品的含量值高于污染风险筛选值，因此建议对底泥中Cu、Zn、Hg含量进行环境质量监测。基于表层和深层元素含量对比及成分数据散点图分析，认为该区Hg污染来源应为人为源，Cu、Zn的污染来源一部分为人为源，另一部分可能为人为源、自然源或二者的混合源。
关键词：内海湾;底泥沉积物;重金属;环境评价;来源分析
0引言
内海湾是指当海湾湾口宽度小于24海里时，由海湾入口两端的低潮标之间的封口直线所包围的深入内陆的水域[1]，在生产生活物资运输服务、商贸往来、海岸带生态建设与维护、旅游观光等方面具有重要的意义。然而，随着工业化发展和城市化建设步伐加快，工业、农业、生活等对内海湾造成的环境污染日益严重，尤其是重金属元素对内海湾底泥沉积物造成的污染程度持续加深，威胁水生生物的生存和人体健康[2-5]。
汕头市内海湾素有“国内唯一城市内海湾”之称[6]，其周边人口密集、工业发达、农耕历史悠久，内海湾生态环境与其周边居住人口的身体状况息息相关。因此，对汕头内海湾底泥沉积物中重金属元素开展环境污染调查，了解内海湾底泥沉积物中重金属环境质量现状以及重金属元素的可能来源，将有助于管控重金属元素在汕头内海湾底泥沉积物中的累积以及为内海湾环境治理提供决策依据。前人就底泥沉积物中重金属环境状况做了大量环境质量调查评价工作，主要集中在重金属元素含量特征、分布特征和来源方面，数据处理方法多基于主成分分析(PCA)、聚类分析(CA)以及相关性分析等来区分底泥沉积物重金属的自然源和人为源[7-13]。
在汕头内海湾地区，吴丽璇和赵剑[14]根据2004年对榕江流域的水质监测结果分析了流域内水质重金属污染状况，认为重金属污染源主要为人为源;乔永民和黄长江[15]在内海湾采集了13件表层沉积物样品，测定了它们的细粒级组分、总有机质、Al、Fe、Mn、Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Ni、Co共计12项指标的含量，通过对12项指标的分布特征及其彼此之间相关性进行了分析，认为人为排污、水动力作用、黏土含量、盐度是多数重金属元素分布特征的控制因素;李悦林[16]在榕江流域及其河口区采集了48件表层沉积物和26件沿岸农田土壤样品，测试分析了11项金属元素含量，并采用多种方法评价了重金属环境质量及其可能的污染来源;赵晨辉等[17]通过测定汕头内海湾内4件和外海域25件表层沉积物样品中7项重金属元素(Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Zn)含量，分析了各元素的空间分布特征，并对其来源和潜在生态风险进行了探讨。然而，这些研究工作的研究对象均集中在底泥表层沉积物，缺乏对底泥深层沉积物的研究。
内海湾底泥表层和深层沉积物分别代表了不同时期的物质来源，通过对比研究有助于探析重金属元素的污染来源。 本文首先对汕头内海湾底泥表层和深层沉积物重金属元素含量进行了调查分析，然后参照《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB15618-2018)[18]对重金属环境质量进行了评价，最后基于元素含量间的关系分析了重金属的可能来源，为改善该区内海湾生态环境提供参考。
1样品与方法
1.1样品
汕头内海湾位于广东省汕头市东南部，湾内面积约57km2，水深0.5～12m[15]，是榕江的入海口。研究区地处亚热带季风气候区，年平均气温18～22℃，年降雨量1300～1800mm[16]。汕头内海湾下覆基岩为花岗岩[19-20]。在研究区共设置采样点位23个，在每一个采样点位采集表层(0~20cm)和深层(100~120cm)两件底泥样品，共采集底泥样品46件。样品采集利用管式采样器垂直插入底泥并用榔头往下打至150cm处，选取管样上部0~20cm和下部100~120cm处底泥分别作为表层样品和深层样品，去除杂质后，将样品置于密封的塑封袋中带回实验室。
在实验室，首先剔除底泥样品中的贝壳、砂石等杂质，然后在防降尘污染的条件下自然风干。将干透的样品粗碎过100目筛，然后进一步研磨细碎至200目以下，用聚乙烯自封袋密闭保存，以备元素含量测试分析使用。
1.2分析方法
样品测试分析在广州京诚检测技术有限公司完成，测定46件样品中Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Zn、K和pH共计9项指标的含量。其中，Cd、Cr、Pb、Cu和Zn的含量采用原子吸收分光光度法(AAS)测定，As和Hg采用原子荧光法(AFS)测定，7项重金属元素的检测方法详见《海洋监测规范第5部分：沉积物分析》(GB17378.5-2007)[21]。K含量采用原子吸收分光光度法(AAS)测定，分析方法详见《海洋沉积物和生物体中铁、锰、镍、钾、钠、钙、镁的测定原子吸收分光光度法》(HY/T206-2016)[22]。pH采用电位法测定，分析方法详见《海洋调查规范第8部分：海洋地质地球物理调查》GB/T12763.8-2007[23]。上述测试方法对应7项重金属Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu和Zn的检出限分别为0.04、0.002、0.06、3.0、2.0、2.0、6.0mg/kg，K的检出限为0.05wt%。分析质量采用平行样和标样进行监控，平行样的相对误差在5%~10%，标样的精密度和准确度均控制在5%以内。
2结果
汕头内海湾底泥沉积物中9项指标的分析结果。表层底泥的pH介于7.52~8.82，参考土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(GB15618-2018)中依据pH为5.5、6.5和7.5的四类划分，该区表层底泥属于碱性类型。深层底泥的pH介于7.00~8.74，其中仅5件样品的pH小于7.5，表明深层底泥也基本属于碱性类型，部分属于偏碱性类型。表层底泥的K含量介于0.70~2.18wt%，平均值为1.48wt%;深层底泥的K含量介于0.89~2.59wt%，平均值为1.59wt%。这表明表层与深层底泥中K的含量并未出现明显差异。
3讨论
3.1底泥重金属污染风险评价标准
由于缺少内海湾底泥重金属污染风险评价标准，本文参考土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(GB15618-2018)[18]中的水田农用地标准对内海湾底泥进行重金属环境污染风险评价。对比分析GB15618-2018中水田农用地重金属含量的筛选值和管制值，发现Cd、Hg、As、Pb、Cr这5项元素的管制值是其筛选值的3.3~6.7倍，平均约5倍。由于GB15618-2018中缺少Cu、Zn两元素的管制值，因此本文选择5倍筛选值作为其管制值。
3.2底泥重金属污染风险评价等级
结合重金属元素含量最大值和污染风险评价标准可以发现：(1)内海湾底泥中Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Zn计7项重金属元素的含量均明显低于环境污染风险管制值，即对该区底泥重金属环境污染不需管制;(2)内海湾底泥中Cd、As、Pb、Cr计4项重金属元素的含量也明显低于环境污染风险筛选值，属于无风险级，即其环境污染风险可以忽略。内海湾深层底泥中Hg含量均明显低于环境污染风险筛选值，属于无风险级;表层底泥中除14和15点外，其它样品Hg含量也均明显低于环境污染风险筛选值，也属于无风险级。即针对Hg而言，研究区底泥仅14和15点表层样品属于监测级，而其他点位均为无风险级。
海洋论文投稿刊物：海洋环境科学(双月刊)创刊于1982年，由国家海洋局海洋环境保护研究所暨国家海洋环境监测中心和中国海洋环境科学学会主办。
4结论
(1)汕头内海湾底泥样品整体属于碱性类型，局部深层底泥属于偏碱性类型。除个别站点表层底泥中Hg、Cu、Zn含量明显偏高外，表层和深层底泥中7项重金属Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Zn的含量并无明显差异。(2)汕头内海湾底泥重金属环境污染不需要管制，底泥中Cd、As、Pb、Cr的环境污染风险可以忽略，在部分站点建议对Hg、Cu、Zn的污染风险进行监测。(3)汕头内海湾底泥中Hg的污染来源为人为源，Cu、Zn的污染来源一部分为人为源，另一部分可能为人为源、自然源或二者的混合源。
参考文献：
[1]国家海洋局海洋发展战略研究所.联合国海洋法公约[M].北京:海洋出版社,2014.
[2]李丽娜,陈振楼,许世远,等.长江口滨岸潮滩底栖动物泥螺受铜污染的毒理学研究[J].海洋环境科学,2004,23(3):24-26.
[3]ZHENGLG,LIUGJ,KANGY,etal.SomepotentialhazardoustraceelementscontaminationandtheirecologicalriskinsedimentsofwesternChaohuLake,China.EnvironmentalMonitoringandAssessment.2010,166:379-386.
[4]刘启明,林建清,张亚平,等.福建沿海牡蛎重金属含量特征及其在不同组织器官的分布[J].海洋环境科学,2013,32(3):343-346.
[5]陈敏嫣,水珊珊,周晓娇,等.沿海紫贻贝体内重金属含量及相关性分析[J].环境科学与技术,2020,43(6):24-29.
作者：李金哲1,2，刘宁强3，龚庆杰3*，李承柱1
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