陈晓锋 林立苏
摘 要：采集了企沙港海域13个表层沉积物并对其中的Zn、Cu、Pb、Cd、Hg、As重金属元素进行含量测试。采用单因子污染系数、综合污染指数对其污染程度进行了评价，并采用Hakanson潜在生态风险系数及其指数法评价了沉积物中重金属综合污染效应。结果表明：企沙港海域沉积物中各种重金属含量均低于国家海洋沉积物质量第一类标准。各种重金属污染程度从高到低排序：Cu>Pb>Cd>Zn>Hg>As。从综合污染指数可以看出，企沙港海域各站位综合污染水平为低到较高污染，各种重金属综合污染指数平均值为8.67，属于中污染。企沙港海域沉积物中的各种重金属对其海洋生态系统的影响相对较低，各种重金属的潜在生态风险程度从高到低排序：Cd>Hg>Cu>Pb>As>Zn;整个企沙港海域各种重金属潜在生态风险指数RI平均值为120.10，由总潜在生态风险指数分级来看，其属于低潜在生态风险。
关键词：企沙港 重金属 污染指数 潜在生态风险
中图分类号：P76 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2020）04（c）-0044-05
Abstract： The contents of Zn， Cu， Pb， Cd， Hg and As in 13 surface sediments of Qisha Port were measured. The pollution degree was evaluated by single factor pollution coefficient and comprehensive pollution index， and the comprehensive pollution effect of heavy metals in sediment was evaluated by Hakanson potential ecological risk coefficient and its index method. The results show that the contents of heavy metals in the sea sediment of Qisha Port are lower than the first standard of national marine sediment quality. The order of pollution degree of heavy metals from high to low： Cu>Pb>Cd>Zn>Hg>As. It can be seen from the comprehensive pollution index that the comprehensive pollution level of each station in the sea area of Qisha Port is from low to high， and the average value of the comprehensive pollution index of various heavy metals is 8.67， which belongs to medium pollution. The impact of various heavy metals in the sediment of Qisha Port on its marine ecosystem is relatively low，and the order of potential ecological risk degree of various heavy metals is from high to low：Cd>Hg>Cu>Pb>As>Zn;The average value of potential ecological risk index of various heavy metals in the whole sea area of Qisha Port is 120.10， which belongs to low potential ecological risk according to the classification of total potential ecological risk index.
Key Words： Qisha Port; Heavy metals; Pollution index; Potential ecological risk
沿海工業区的迅速兴起及发展使大量重金属污染物排放入江河或入海排污口中，随后汇入海洋，导致海洋沉积物环境恶化[1]。进入水环境中的重金属污染物大部分均能迅速地与悬浮物和沉积物结合沉淀下来，因而使沉积物成为重金属等污染物的主要富集媒介[2]。当水环境受到外界其他因素影响或破坏时会导致化学条件变化[3]，使长期积累的重金属造成二次污染，可沿食物链转移，对生物和人体危害性大[4]。因此，水体环境中沉积物重金属潜在生态风险是当前水体环境重金属研究的热点问题之一[5]。
很多学者在广西海域开展了大量对沉积物中重金属的相关研究工作。雷富等人应用Hakanson潜在生态危害指数法对茅尾海表层沉积物重金属污染进行了评价[6]。陈旭阳和刘保良采用单因子指数法和潜在生态风险指数法对广西铁山港海域沉积物重金属污染进行了分析评价[7]。刘国强等人对广西廉州湾沉积物重金属的含量和分布进行了对比分析，并采用单因子指数法和Hakanson潜在生态危害指数法对其重金属的污染特征及潜在生态风险性进行了评估[8]。广西企沙港位于钦州湾西部，是茅尾海进入北部湾的重要水体通道，通过对企沙港海域重金属沉积物的研究可以了解海域的水体环境，降低企沙港乃至北部湾海域的生态分风险。
该文对广西企沙港海域沉积物中的Zn、Cu、Pb、Cd、Hg、As重金属元素含量进行测试及分析，并利用单因子指数法[9]和瑞典科学家Lars Hakanson的潜在生态风险指数法[10]对沉积物中重金属的生态危害程度进行了评价分析。
1 材料与方法
1.1 研究海区概况
企沙港位于广西壮族自治区防城港市东南面24km，东邻钦州湾，南与北部湾相通，陆域总面积88.7km2，三面环海，年平均气温23℃，降雨量约2200mm，海岸线长达51km，渔业资源丰富，是广西第二大渔港[11]。港区具有航道深，水面宽阔和水陆交通便捷的特点，是建设大型深水码头的理想位置。企沙工业区将成为防城港进入沿海开放城市先进行列的助推器[12]。因此，对企沙港海域的水体环境进行监控研究十分必要。
1.2 样品的采集
该研究于2018年12月在企沙港海域共布设13个沉积物重金属监测站位（见图1）。用采泥器采集13个表层（0～20cm）沉积物样品，装入现场描述后编号的洁净聚乙烯袋密封，并在0℃～4℃保存下带回实验室。监测中沉积物样品的采集、保存、运输等操作按照《海洋监测规范》（GB 17378-2007）[13]进行。
1.3 样品分析方法
沉积物样品经烘干、研磨、过筛等前处理后再进行分析，主要分析的重金属元素有Zn、Cu、Pb、Cd、Hg、As。Cd、Pb测试使用PinAAcle 900T原子吸收分光光度计采用无火焰原子吸收分光光度法分析，Zn、Cu测试使用PinAAcle 900T原子吸收分光光度计采用火焰原子吸收分光光度法分析，Hg、As使用PF72型普析原子荧光光度计采用原子荧光法分析。沉积物样品的测试分析方法按照《海洋监测规范》（GB 17378-2007）[13]进行。
2 评价方法
2.1 沉积物重金属单因子污染系数
采用单因子污染指数[9]定量反映单个重金属污染因子的富集程度。其公式如下：
式（1）中：Cif为单个重金属污染系数;Ci为该重金属含量的实测浓度;Cin为背景参考值[14]。该文引用2012年广西企沙港沉积物重金属调查平均值作为背景参考值，具体见表1。
2.2 沉积物重金属综合污染程度
式（2）中：Cd为沉积物多种重金属的综合污染指数。Cif和Cd的污染程度等级划分见表2。
2.3 单因子污染物重金属潜在生态风險系数
采用瑞典地球化学家Hakanson在1980年建立的潜在生态危害指数法[10]对企沙港海域沉积物中Cu、Zn、Pb、Cd、Hg、As进行评价。此类研究方法不但使该海域沉积物中重金属质量评价具有代表性和可比性[15]，也可以综合反映重金属对水体环境的影响潜力[16]。其公式如下：
式（3）中：Eif为重金属潜在生态风险系数;Tif为沉积物中重金属单个污染物毒性响应系数，具体见表1。
2.4 沉积物多种重金属潜在生态风险系数
式（4）中：潜在生态风险指数RI定义为潜在生态风险参数Eif之和[17]，Eif和RI的污染程度等级划分见表3。
3 结果与讨论
3.1 企沙港沉积物中重金属的含量情况
从重金属含量实测值分析得知，重金属Zn的含量变化范围：28.5×10-6～78.4×10-6，平均含量：52.5×10-6;Pb的含量变化范围：7.1×10-6～14.6×10-6，平含量：10.6×10-6;Cu的含量变化范围：5.0×10-6～18.3×10-6，平均含量：11.6×10-6;Hg的含量变化范围：0.005×10-6～0.069×10-6，平均含量：0.029×10-6;Cd的含量变化范围：0.06×10-6～0.15×10-6，平均含量：0.10×10-6;As的含量变化范围：4.5×10-6～19.8×10-6，平均含量：10.1×10-6。
企沙港海域沉积物中各种重金属含量均低于国家海洋沉积物质量第一类标准[18]。由上述分析结果表明，企沙港海域沉积物重金属平均含量从高到低排序：Zn（52.5）>Cu（11.6）>Pb（10.6）>As（10.1）>Cd（0.10）>Hg（0.029）。
3.2 企沙港沉积物重金属污染程度分析
通过利用单因子污染系数和综合污染指数对企沙港海域沉积物的重金属污染进行计算，结果见表4。由表4可以看出，Zn为低污染的站位：Z6、Z7、Z11、Z12，其他站位的Zn为中污染;全部站位的Pb都为中污染;Cu为较高污染的站位：Z1、Z13，其他站位的Cu为中污染;Hg为中污染的站位：Z1、Z2、Z4、Z9、Z10、Z13，其他站位的Hg为低污染;全部站位的Cd都为中污染;As为中污染的站位：Z2、Z5、Z11，其他站位的As为低污染。从沉积物各种重金属污染物单因子污染指数的平均值来分析，各种重金属污染程度从高到低排序：Cu（2.11）>Pb（1.90）>Cd（1.64）>Zn（1.15）>Hg（1.03）>As（0.84）。
从表4的综合污染指数可以看出，企沙港海域各站位综合污染水平为低到较高污染，Z12站位为低污染，Z1、Z2、Z4、Z13站位为较高污染站，其他站位属于中污染。各种重金属综合污染指数平均值为8.67，属于中污染。
3.3 企沙港海域重金属潜在生态风险评价
利用重金属潜在生态风险系数公式及评价指标分析，得出企沙港海域各种金属元素潜在生态风险系数及潜在生态风险指数，结果见表5。
由表5可以看出，企沙港海域Zn、Pb、Cu、As各站位的潜在风险系数均小于40，属于低潜在生态风险。重金属Hg风险系数最高的站位是Z1，其潜在风险系数值为98.57，属于较高潜在生态风险，Hg为中潜在生态风险的站位：Z2、Z4、Z9、Z10、Z13，其他站位的Hg为低潜在风险。重金属Cd为中潜在生态风险的站位：Z3、Z4、Z5、Z6、Z8、Z10、Z13，其他站位的Cd为低潜在风险。企沙港海域沉积物中的各种重金属对其海洋生态系统的影响相对较低，各种重金属的潜在生态风险程度从高到低排序：Cd（49.22）>Hg（41.32）>Cu（10.54）>Pb（9.49）>As（8.38）>Zn（1.15）;整个企沙港海域各种重金属潜在生态风险指数平均值为120.10，由总潜在生态风险指数RI分级来看，其属于低潜在生态风险。
4 语论
（1）企沙港海域沉积物中各种重金属含量均低于国家海洋沉积物質量第一类标准。企沙港海域沉积物重金属平均含量从高到低排序：Zn（52.5）>Cu（11.6）>Pb（10.6）>As（10.1）>Cd（0.10）>Hg（0.029）。
（2）从沉积物各种重金属污染物单因子污染指数的平均值来分析，各种重金属污染程度从高到低排序：Cu（2.11）>Pb（1.90）>Cd（1.64）>Zn（1.15）>Hg（1.03）>As（0.84）。从综合污染指数可以看出，企沙港海域各站位综合污染水平为低到较高污染，各种重金属综合污染指数平均值为8.67，属于中污染。
（3）企沙港海域沉积物中的各种重金属对其海洋生态系统的影响相对较低，各种重金属的潜在生态风险程度从高到低排序：Cd（49.22）>Hg（41.32）>Cu（10.54）>Pb（9.49）>As（8.38）>Zn（1.15）;整个企沙港海域各种重金属潜在生态风险指数RI平均值为120.10，由总潜在生态风险指数分级来看，其属于低潜在生态风险。
参考文献
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作者简介：陈晓锋（1986—），男，汉族，广东阳江人，本科，助理工程师，主要从事海洋环境监测与质量评价工作。
通讯作者：林立苏（1973—），男，汉族，广东阳江人，本科，高级工程师，主要从事海洋环境监测与质量评价工作，E-mail：zpohyz@163.com。
