第３０卷第４期　２０１１年７月　浙江海洋学院学报（自然科学版）　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｚｈｅｊｉａｎｇ　Ｏｃｅａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ）　Ｖｏ１．３０　Ｎｏ．４　Ｊｕｌｙ，２０１　１　

文章编号：１００８—８３０Ｘ（２０１　１）ｏ４—０３１８—０４　

三门　湾沉积物重金属污染及其潜在生态危害评价　

李铁军，刘士忠，郭远明，梅光明，张小军　

（浙江海洋学院海洋与渔业研究所，浙江省海洋水产研究所，浙江省海水增养殖重点实验室，浙江舟山３１６１００）　

摘要：沉积物重金属污染对水生生态系统具有潜在危害。对取自三门湾的ｌ０个表层沉积物中的重金属（Ｃｕ、Ｐｈ、ｚｎ、　ｃｄ、№、ｃｒ、Ａｓ）元素进行了分析，探讨了其空间分布，运用Ｈａｋａｎｓｏｎ潜在生态危害指数法，评价了表层沉积物中重金属的富　集程度和潜在生态风险。结果表明：三门湾表层沉积物中ｃｕ、Ｐｂ、ｚｎ、ｃｄ、№、ｃｒ、Ａｓ等重金属含量分布无明显规律；７种重金　属中，以ｃｒ的污染程度最高，平均污染系数为１．３０，重金属污染程度由高到低依次是：Ｃｒ＞ｚｎ＞ｃｕ＞Ｐｂ＞Ａｓ＞Ｈｇ＞ｃｄ；潜在生态危　害评价显示，重金属元素的潜在生态危害均属轻微，潜在生态危害程度顺序是Ｈｇ＞Ｃｄ＞Ａｓ＞Ｃｕ＞Ｐｂ＞Ｃｒ＞Ｚｎ，对三门湾生态环境　具有潜在影响的重金属元素主要是Ｈｇ。　关键词：三门湾；沉积物；重金属；潜在生态危害评价　中图分类号：Ｘ５５；Ｘ８２６　文献标识码：Ａ　

ｏｆ　Ｓａｎｍｅｎ　Ｂａｙ　

ａｎｄ　Ｉｔｓ　Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ　Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｒｉｓｋ　

ＬＩ　Ｔｉｅ－ｊｕｎ，ＬＩＵ　Ｓｈｉ－ｚｈｏｎｇ，ＧＵＯ　Ｙｕａｎ－ｍｉｎｇ，ｅｔ　ａｌ　

（Ｍａｒｉｎｅ　ａｎｄ　Ｆｉｓｈｅｒｙ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｚｈｅｊｉａｎｇ　Ｏｃｅａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｍａｒｉｎｅ　Ｆｉｓｈｅｒｉｅｓ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｒｅ　ｏｆ　Ｚｈｅｊｉａｎｇ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ　Ｋｅｙ　Ｌａｂ　ｏｆ　Ｍａｒｉｃｕｌｔｕｒｅ＆Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ，Ｚｈｏｕｓｈａｎ　３１６１００，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｈｅａｖｙ　ｍｅｔａｌ　ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｓｕｒｆａｅｅ　ｓｅｄｉｍｅｎｔ　ｉｓ　ｈａｒｍｆｕｌ　ｔｏ　ｔｈｅ　ａｑｕａｔｉｃ　ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ．Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｓｔｕｄｙ，　

１０　ｓｕｒｆａｃｅ　ｓｅｄｉｍｅｎｔ　ｓａｍｐｌｅｓ　ｆｒｏｍ　Ｓａｎｍｅｎ　Ｂａｙ　ｗｅｒｅ　ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｆｏｒ　ｈｅａｖｙ　ｍｅｔａｌｓ　ｓｕｃｈ　ａｓ　Ｃｕ，Ｐｂ，Ｚｎ，　

Ｃｄ，Ｈｇ，Ｃｒ　ａｎｄ　Ａｓ，ｏｎ　ａｎ　ａｔｔｅｍｐｔ　ｔｏ　ｉｌｌｕｓｔｒａｔｅ　ｔｈｅｉｒ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｆｉｓｈｉｎｇ　ｈａｒｂｏｒ，ａｎｄ　ｔｏ　ａｓｓｅｓｓ　ｔｈｅｉｒ　ａｃｃｕ—　

ｍｕｌａｔｉｏｎ　ｌｅｖｅｌｓ　ａｎｄ　ｐｏｔｅｎｔｉａｌ　ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｒｉｓｋｓ，ｕｓｉｎｇ　Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ　Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｉｎｄｅｘ（ＲＩ）ｍｅｔｈｏｄｓ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｅｎｔｓ　ｏｆ　ａｌｌ　ｔｈｅｓｅ　ｈｅａｖｙ　ｍｅｔａｌｓ　ａｐｐｅａｒ　ｎｏ　ａｐｐａｒｅｎｔ　ｒｕｌｅ．Ａｍｏｎｇ　ａｌｌ　ｔｈｅｓｅ　ｈｅａｖｙ　ｍｅｔａｌｓ，ｔｈｅ　ｐｏｌｌｕ－　ｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｃｒ　ｗａｓ　ｍｏｓｔ　ｓｅｒｉｏｕｓ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ　ｉｎｄｅｘ　１．３０．Ｔｈｅ　ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ　ｄｅｇｒｅｅ　ｏｆ　ｔｈｅｓｅ　ｈｅａｖｙ　ｍｅｔａｌｓ　ｉｎ　ｓｕｒｆａｃｅ　

ｓｅｄｉｍｅｎｔｓ　ｆｏｌｌｏｗｅｄ　ｔｈｅ　ｏｒｄｅｒ：Ｃｒ＞Ｚｎ＞Ｃｕ＞Ｐｂ＞Ａｓ＞Ｈｇ＞Ｃｄ．Ｔｈｅ　ｐｏｔｅｎｔｉａｌ　ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｒｉｓｋ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｈｅａｖｙ　ｍｅｔａｌｓ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ａｒｅａ　ｂｅｌｏｎｇｅｄ　ｔｏ　ｌｉｇｈｔ．Ｔｈｅ　ｐｏｔｅｎｔｉａｌ　ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｒｉｓｋ　ｏｆ　ｔｈｅｓｅ　ｈｅａｖｙ　ｍｅｔａｌｓ　ｉｎ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｓｅｄｉｍｅｎｔｓ　ｏｆ　Ｓａｎｍｅｎ　

Ｂａｙ　ｗａｓ　Ｈｇ＞Ｃｄ＞Ａｓ＞Ｃｕ＞Ｐｂ＞Ｃｒ＞Ｚｎ．Ｈｇ　ｗａｓ　ｔｈｅ　ｐｏｔｅｎｔｉａｌ　ｉｍｐａｃｔ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ｏｆ　

Ｓａｎｍｅｎ　Ｂａｙ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｓａｎｍｅｎ　Ｂａｙ；ｓｅｄｉｍｅｎｔ；ｈｅａｖｙ　ｍｅｔａｌｓ；ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ　ｏｆ　ｐｏｔｅｎｔｉａｌ　ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｒｉｓｋ　

收稿日期：２０１１一Ｏ３—１２　基金项目：国家海洋局公益行业科研专项（２００８０５０８４）　作者简介：李铁军（１９８２－），男，黑龙江同江人，工程师，硕士研究生，研究方向：海洋环境　４与评价及海域使用沧’正Ｅ—ａｉｔｌｉｔｉｅｊｕｎｌ９８２＠ｌ

２６ｃ。ｍ　第４期　李铁军等：三门湾沉积物重金属污染及其潜在生态危害评价　３ｌ９　

通过各种途径输送进人水体的重金属，绝大部分迅速从水相转移至沉积物中并储存下来。在一定的物　理和化学条件下，储藏在沉积物中的重金属等有害物质可能再次释放到水体中，对生态环境造成二次污染　

和破坏。与沉积物结合的重金属和重新释放出来的重金属，对水生生物不仅有“致死、致畸、致突变”效应，　而且构成了“定时炸弹”似的潜在生态风　”。　

近年来，发达国家非常重视沉积物污染的调查研究和沉积物质量评价工作。１９９４年首届国际沉积物　

质量评价会议中，特别强调了沉积物的风险性评价的重要意义，指出重金属是重要的评价因子［２］。国际上　

许多科学家从沉积学角度提出了多种重金属污染评价方法，主要包括地质累积指数法（Ｉｎｄｅｘ　ｏｆ　Ｇｅｏａｃｃｕ—　ｍｕｌａｔｉｏｎ）ＴＭ、污染负荷指数法（Ｔｈｅ　Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ　Ｌｏａｄ　Ｉｎｄｅｘ）Ｅ４１、回归过量分析法（Ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ　Ｅｘｃｅｓｓｉｖｅ　Ａｎａｌｙｓｅ）ｆＳｌ、　

潜在生态危害指数法（Ｔｈｅ　Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ　Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｒｉｓｋ　Ｉｎｄｅｘ１Ｉ６ｌ等。我国对沉积物生物风险性评价还处在方法　探索阶段，目前在我国运用较广的是德国海德堡大学ＭＵＬＬＥＲ等提出的地质积累指数法【７Ｊ和瑞典　

ＨＡＫＡＮＳＯＮ的生态危害指数法［８１。前者主要考虑沉积物重金属污染程度；后者则更多地从生态角度进行考　

虑，利用多指标生态评价体系，评价沉积物中重金属综合污染的潜在生态风险。２０世纪９０年代以来贾振　邦等许多学者对河流、河口、海湾等沉积物中重金属污染及其潜在生态危害进行了评价［９－ｚ７１。　

三门湾位于浙江省海岸中段，三面环陆，是一个半封闭的海湾，呈西北东南走向，其形状尤如伸开五指　的手掌，众多的港汊呈指状深嵌内陆。随着三门湾海洋开发利用活动的频繁和扩大，沿海港口城市化、工业　

化速度的不断加快，近岸海域的环境污染有所加重，其沉积污染，也应引起必要的关注。本文对三门湾表层　

沉积物中重金属（Ｃｕ、Ｐｂ、ｚｎ、Ｃｄ、　、Ｃｒ、Ａｓ）的含量水平、分布规律及其污染特征进行了研究，运用瑞典科　学家Ｌａｒｓ　ＨＡＫＡＮＳＯＮ￣ｓｌ的潜在生态危害指数法，评价三门湾沉积物重金属的潜在生态风险，以期了解三　

门湾沉积环境中重金属的污染现状，为沉积物环境的综合评价与管理提供科学依据。　

１采样与方法　

１．１样品采集与分析　２００９年２月２５—２７日在三门湾海域布设了１０个　

站位（图ｌ１采集表层沉积物样品。监测项目包括：重金　

属Ｃｕ、Ｐｂ、Ｚｎ，Ｃｄ、Ｈｇ，Ｃｒ、Ａｓ。样品的采集、贮存、运输　

和预处理及其实验室内的分析测定均按《海洋调查规　范》【ｌ８］和《海洋监测规范》【　９］中规定的方法进行。　

１．２重金属潜在生态危害评价方法　本文选用瑞典科学家ＨＡＫＡＮＳＯＮ　Ｌｓ￣提出的潜在　

生态危害指数法进行重金属生态危害评价，该方法利　

用沉积物中重金属相对于工业化以前沉积物的最高　浓度背景值的污染程度及相应重金属的生态毒性系　

数进行加权求和，得到生态危害指数，特点在于从重　图１调查海区及采样点　Ｆｉｇ．１　Ａｒｅａ　ｏｆ　ｓｕｒｖｅｙ　ａｎｄ　ｓａｍｐｌｉｎｇ　ｓｉｔｅｓ　

金属的生物毒性角度出发，不仅反映了某一特定环境中的每种污染物的影响，而且也反映了多种污染物的　综合影响，并且用定量的方法划分出潜在生态危害的程度。根据这一方法，某一区域沉积物中第　种重金　

属的单项潜在生态危害系数　和沉积物中多种重金属的潜在生态危害指数　，可分别表示为：　

Ｅｉ　ｉＣ　Ｔｒｉ　Ｃ．ｉ｜Ｃ　

，＿∑　＝∑　＝∑Ｔ／ｅ　／　ｉ＝ｌ　ｉ＝１　＝ｌ　式中：　为第ｉ种重金属的污染系数，　为第　种重金属实测浓度，　为第　种重金属的参照值，采用　工业化以前沉积物中重金属的背景值。Ｔｒ　为重金属ｉ的毒性系数，它主要反映重金属的毒性水平和生物对　

重金属污染的敏感程度，有关重金属的参照值和毒性系数见表１　Ｅ２ｏｊ。

　３２０　浙江海洋学院学报（自然科学版）　第３０卷　

潜在生态危害系数Ｅ　从低到高分为５个等级，而潜在生态危害指数Ｒ，从低到高分为４个等级。具体　划分标准如下【－０Ｊ：　

Ｅ／＜４０或ＲＩ＜１５０为轻微生态危害；４０≤Ｅ／＜８０或１５０￣＜ＲＩ＜３００为中等生态危害；８０￣＜Ｅ／＜１６０或３００￣＜　ＲＩ＜６００为强生态危害；１６０￣＜Ｅ／＜３２０或ＲＩ＞ｔ６００为很强生态危害；Ｅ／／＞３２０为极强生态危害。　

２结果与讨论　

２．１重金属的含量分布与污染特征　

三门湾表层沉积物中重金属的含量及污染系数见表２。结合图１进行分析，重金属元素Ｃｕ、Ｐｈ、ｚｎ、　

ｃｄ、Ｈｇ、Ｃｒ、Ａｓ的含量分布无明显规律。从表２可以看出，三门湾表层沉积物中ｃｕ、Ｐｂ、ｚｎ、ｃｄ、Ｈ　ｃｒ、Ａｓ的　平均含量分别为３１ｘｌＯ４，２４ｘ１０４，９８ｘ１０￣、０．１ｌｘｌＯ４、０．１０９ｘｌＯ４，７８ｘ１０４、１０．０ｘｌ０４。　

三门湾表层沉积物中的Ｃｕ、Ｐｂ、ｚｎ、ｃｄ、Ｈｇ的含量明显明显比其它城市和工业中心附近的河口要低『２ｌｌ，原　

因可能是三门湾周围相对较短的工业发展历史。从重金属的污染系数来看，三门湾表层沉积物中Ｐｂ、Ｃｄ、　Ｈｇ、Ａｓ的平均污染系数均小于１，表明研究海域没有受到这４种重金属的污染；重金属ｃｕ、ｚｎ、ｃｒ受到一　

定程度的污染，其中，Ｃｒ的污染程度最大，平均污染系数为１．３０；其次是ｚｎ，平均污染系数均为１．２２；最后　

是Ｃｕ，平均污染系数均为１．０４。重金属污染程度为：Ｃｒ＞Ｚｎ＞Ｃｕ＞Ｐｂ＞Ａｓ＞Ｈｇ＞Ｃｄ。　

表２三门湾表层沉积物中重金属的含量和污染系数　

Ｔａｂ．２　Ｈｅａｖｙ　ｍｅｔａｌ　ｃｏｎｔｅｎｔｓ　ａｎｄ　ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｎｇ　ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ　ｉｎ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｓｅｄｉｍｅｎｔｓ　ｏｆ　Ｓａｎｍｅｎ　Ｂａｙ　

２．２重金属潜在生态危害评价结果　

三门湾表层沉积物重金属的单项潜在生态危害系数和潜在生态危害指数的评价结果见表３。　从表３可以看出，７种重金属的潜在生态危害系数（　）均小于其轻微生态危害的划分标准值，说明三　

门湾沉积物重金属的潜在生态危害轻微。其中，Ｈｇ的Ｅ　值明显大于其他重金属，表明Ｈｇ对三门湾生态环　

境的潜在影响程度大大高于其他重金属，重金属各元素潜在生态危害系数为：Ｈｇ＞Ｃｄ＞Ａｓ＞Ｃｕ＞Ｐｂ＞Ｃｒ＞Ｚｎ。　由多个重金属的潜在生态危害指数　看，１０个站位的Ｒ，值远小于１５０，表明三门湾沉积物重金属的潜　

在生态危害轻微。各站的重金属潜在生态危害程度大小次序为：Ａ０１＞Ａ１２＞Ａ０６＞Ａ１ｌ＞Ａ０２＞Ａ０４＞Ａ０９＞　

Ａ０７＞Ａ０３＞Ａ０８