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广东海陵岛北部海域表层沉积物重金属分布特征与污染评价

冯晓博 肖凯 李海龙 林德倍

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广东海陵岛北部海域表层沉积物重金属分布特征与污染评价

    作者简介: 冯晓博(1992-),男,河北石家庄人,硕士研究生,主要从事海岸带水文地质学和近海水质评价研究,E-mail:fengxb1992@163.com;
    通讯作者: 肖 凯(1990-),男,副研究员,主要从事河口/海湾潮汐水文过程及其生态环境效应和近海水质评价,E-mail:xiaok@sustech.edu.cn
  • 基金项目: 国家自然科学青年基金项目(41907162);国家自然科学基金面上项目(41972260)
  • 中图分类号: P734;X142;X143

Distribution characteristics and pollution assessment of heavy metals in the surface sediments in the northern Hailing island sea areas, Guangdong province

  • 摘要: 为了解海陵岛北部海域表层沉积物重金属污染状况,本研究于2017年11月在海陵岛北部海域采集11个站点的表层沉积物,系统地检测了沉积物中的粒径分布和典型重金属的含量(Hg、Cu、Pb、Zn和Cd),采用潜在生态危害指数法和地质累积系数法对沉积物中重金属污染程度进行评价,并且定性地分析了沉积物粒径对重金属分布的影响以及各种重金属的可能来源。研究结果表明,重金属(除Hg外)在空间上呈现出在近岸或者河口处含量高而到中心海域处含量低的趋势,并且沉积物粒径从西向东呈细-粗-细的变化趋势。将海陵岛北部海域沉积物重金属含量与《海洋沉积物质量》中的Ⅰ类标准对比,绝大多数的重金属含量均低于Ⅰ类标准。但是,通过计算得出沉积物重金属的潜在生态危害指数RI的变化范围为168.6~747.5,平均值为322.47,说明该海域沉积物中重金属对生态的潜在威胁较大。地质累积系数Igeo的平均值排序为:Hg(2.09)>Cu(0.70)>Zn(0.38)>Pb(−1.01)>Cd(−1.40)。重金属(除Hg外)几乎都低于轻度污染水平,相对污染较重的区域均集中在近海区域,这表明近岸人类活动是海洋沉积物重金属污染的潜在原因。重金属含量和沉积物粒径之间的相关性分析表明,重金属含量与沉积物粒径之间呈负相关性,即粒径越小越有利于重金属的富集。另外,重金属之间的相关性和聚类分析结果表明,该海域沉积物中的Cu、Cd和Pb可能受入海河流输入的影响而累积,而沉积物中的Zn和Pb可能来源于海陵岛及周边陆地的人类活动,Hg可能来源于海湾东南部某处的人为污染。
  • 图 1  沉积物采样站点分布

    Figure 1.  The spatial layout information of sampling sites

    图 2  表层沉积物中重金属的空间分布

    Figure 2.  The spatial distribution of heavy metals in surface sediment

    图 3  采样点沉积物重金属含量(黑色虚线代表海洋沉积物Ⅰ类标准)

    Figure 3.  The concentration of heavy metals in surface sediment (black dashed line represents the Class Ⅰ standard of the marine sediment)

    图 4  研究区表层沉积物平均粒径分布特征

    Figure 4.  The spatial distribution characteristics of mean particle size in surface sediments in the study area

    图 5  重金属潜在生态危害指数RI空间分布

    Figure 5.  The spatial distribution of the potential ecological risk index (RI)

    图 6  重金属地质累积系数

    Figure 6.  The result of geo-accumulation index

    图 7  双层聚类分析(背景颜色代表各个站点的地质累积系数值)

    Figure 7.  Dual hierarchical clustering analysis (the background color represents the values of geo-accumulation index in sampling sites)

    表 1  各类重金属环境背景值及相应的毒性系数

    Table 1.  The background value and toxic coefficient of heavy metals in marine sediment

    参数HgCuPbZnCd
    $C_{{\rm{bkgd}}}^i$/×10−60.027.0016.0054.0030.00
    $T_r^i$40.005.005.001.0030.00
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    表 2  海陵岛附近海域表层沉积物重金属含量与其他南海近海海域的比较

    Table 2.  Comparison of heavy metal concentration in sediments in Hailing island and other sea areas in the South China Sea

    海域平均含量/×10−6调查
    年份
    来源
    CuPbZnCdHg
    海陵岛
    北部海域
    19.2015.30107.000.130.172017本研究
    海陵湾33.2035.50123.900.250.172001[13]
    柘林湾19.2040.0089.000.110.052012[5]
    大鹏湾15.7035.9087.100.210.052008[14]
    大亚湾10.9044.1859.340.042011[15]
    北部湾15.8028.9075.800.090.032007[16]
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    表 3  重金属(Hg、Cu、Pb、Zn和Cd)和平均粒度(Mz)之间的Pearson相关性

    Table 3.  The Pearson correlation between heavy metals (Hg、Cu、Pb、Zn and Cd) and the mean particle size (Mz)

    HgCuPbZnCdMz
    Hg1
    Cu−0.0751
    Pb0.0800.741**1
    Zn0.1110.708*0.852**1
    Cd0.3640.832**0.636*0.6001
    Mz−0.437−0.104−0.209−0.296−0.1131
    注:**在0.01级别,相关性显著;*在0.05级别,相关性显著
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    表 4  表层沉积物中重金属评价结果

    Table 4.  The result of heavy metals assessment in marine surface sediment

    站点$E_r^i$RIIgeo
    HgCuPbZnCdHgCuPbZnCd
    Y1 284.00 19.71 6.31 1.91 21.00 332.93 2.24 1.39 −0.25 0.35 −1.10
    Y2 356.00 21.07 8.06 2.59 25.35 413.08 2.57 1.49 0.10 0.79 −0.83
    Y3 148.00 8.50 2.58 1.59 7.95 168.61 1.30 0.18 −1.54 0.08 −2.50
    Y4 168.00 11.79 6.16 2.06 16.50 204.50 1.49 0.65 −0.28 0.45 −1.45
    Y5 326.00 14.14 8.03 2.44 19.65 370.27 2.44 0.92 0.10 0.70 −1.20
    Y6 300.00 13.07 3.94 2.11 14.40 333.52 2.32 0.80 −0.93 0.49 −1.64
    Y7 214.00 7.14 0.27 1.73 10.65 233.79 1.83 −0.07 −4.79 0.20 −2.08
    Y8 208.00 31.07 7.22 2.31 40.35 288.95 1.79 2.05 −0.06 0.63 −0.16
    Y9 204.00 8.29 3.28 1.71 15.45 232.73 1.77 0.14 −1.19 0.19 −1.54
    Y10 198.00 7.86 3.38 1.62 10.50 221.35 1.72 0.07 −1.15 0.11 −2.10
    Y11 708.00 8.00 3.47 1.76 26.25 747.47 3.56 0.09 −1.11 0.23 −0.78
    平均值 283.09 13.69 4.79 1.98 18.91 322.47 2.09 0.70 −1.01 0.38 −1.40
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-06-24
  • 录用日期:  2020-11-20
  • 刊出日期:  2021-08-20

广东海陵岛北部海域表层沉积物重金属分布特征与污染评价

    作者简介:冯晓博(1992-),男,河北石家庄人,硕士研究生,主要从事海岸带水文地质学和近海水质评价研究,E-mail:fengxb1992@163.com
    通讯作者: 肖 凯(1990-),男,副研究员,主要从事河口/海湾潮汐水文过程及其生态环境效应和近海水质评价,E-mail:xiaok@sustech.edu.cn
  • 1. 中国地震台网中心,北京 100045
  • 2. 南方科技大学 环境科学与工程学院,广东 深圳 518055
  • 3. 海陵岛红树林国家湿地公园管护中心,广东 阳江 529500
基金项目: 国家自然科学青年基金项目(41907162);国家自然科学基金面上项目(41972260)

摘要: 为了解海陵岛北部海域表层沉积物重金属污染状况,本研究于2017年11月在海陵岛北部海域采集11个站点的表层沉积物,系统地检测了沉积物中的粒径分布和典型重金属的含量(Hg、Cu、Pb、Zn和Cd),采用潜在生态危害指数法和地质累积系数法对沉积物中重金属污染程度进行评价,并且定性地分析了沉积物粒径对重金属分布的影响以及各种重金属的可能来源。研究结果表明,重金属(除Hg外)在空间上呈现出在近岸或者河口处含量高而到中心海域处含量低的趋势,并且沉积物粒径从西向东呈细-粗-细的变化趋势。将海陵岛北部海域沉积物重金属含量与《海洋沉积物质量》中的Ⅰ类标准对比,绝大多数的重金属含量均低于Ⅰ类标准。但是,通过计算得出沉积物重金属的潜在生态危害指数RI的变化范围为168.6~747.5,平均值为322.47,说明该海域沉积物中重金属对生态的潜在威胁较大。地质累积系数Igeo的平均值排序为:Hg(2.09)>Cu(0.70)>Zn(0.38)>Pb(−1.01)>Cd(−1.40)。重金属(除Hg外)几乎都低于轻度污染水平,相对污染较重的区域均集中在近海区域,这表明近岸人类活动是海洋沉积物重金属污染的潜在原因。重金属含量和沉积物粒径之间的相关性分析表明,重金属含量与沉积物粒径之间呈负相关性,即粒径越小越有利于重金属的富集。另外,重金属之间的相关性和聚类分析结果表明,该海域沉积物中的Cu、Cd和Pb可能受入海河流输入的影响而累积,而沉积物中的Zn和Pb可能来源于海陵岛及周边陆地的人类活动,Hg可能来源于海湾东南部某处的人为污染。

English Abstract

  • 重金属通常具有潜在毒性、生物累积以及对生物和环境持续性影响的特点,其对生态环境效应的影响受到了广泛的关注。重金属通常比较稳定且难以降解,可以在动、植物体内累积,当重金属超过一定界限时,会危害生物多样性以及造成生态环境退化等问题[1],另外重金属还可以抑制酶的活性,扰乱正常的生化反应,威胁生物的生理健康[2]

    海洋环境中的重金属主要来源于地表径流、大气沉降和人为活动排放等方式[3],这些重金属元素进入海洋后会吸附在颗粒物这一主要载体上,之后在凝聚、沉降等作用下大部分重金属会储存在海底沉积物中[4]。然而,当外部环境发生变化时,海底沉积物中的重金属又可以通过解吸、再悬浮等方式重新进入水体,从而影响水体的生态环境[5]。因此,海底沉积物成为重金属污染物的“源”和“汇”,与海洋生态系统产生了密切联系。

    研究海洋沉积物中的重金属分布特征、迁移转化规律以及海洋沉积物重金属污染评价,对于了解一个海域生态环境状况起到了至关重要的作用[6]。另外,滨海地区通常城市化程度高,工业聚集,工业废水和生活污水大量排放到海洋中,人为活动会导致海水、生物和沉积物受到严重的重金属污染[7]。因此,查明沉积物中的重金属来源,可以为海洋生态环境系统的保护和管理提供一定的科学依据。

    综上所述,本文研究的主要目的是通过调查海陵岛北部海域表层沉积物中重金属(Hg、Cu、Pb、Zn和Cd)的空间分布,查明重金属的污染程度,分析沉积物粒径对重金属分布和迁移的影响以及沉积物中各种重金属的可能来源。

    • 研究区位于广东省阳江市南部和海陵岛东北部,具体位置如图1所示。研究区的面积约640 km2,其中,潮汐类型属于不规则半日潮,即一天之内有两次涨潮和退潮。该区域属于热带海洋性气候,年平均气温为22.8 ℃,年降雨量为1816 mm。海陵岛附近海域海水多年平均温度为23.4 ℃,最高33.3 ℃,最低10 ℃。海陵岛海域是中国南海著名的海洋养殖区之一,岛上污水处理厂相对短缺,大部分工业废水和生活污水通常直接排入海洋[8]

      图  1  沉积物采样站点分布

      Figure 1.  The spatial layout information of sampling sites

    • 2017年11月26日到2017年11月28日,通过调查船按GPS定位对图1所示的11个站点进行表层沉积物的取样。沉积物主要通过不锈钢抓斗式取样器采集,之后用塑料勺取其中央未受扰动的表层0~5 cm沉积物样品,封存于干净的聚乙烯袋中,低温条件下保存,用于之后的实验室检测分析。为了保证沉积物样品不受污染,每次取样前用蒸馏水冲洗采样器和塑料勺。

      沉积物样品按预处理−消解−检测的步骤进行。将样品进行自然风干处理直至样品达到恒重,随后将样品中的杂物去除并放入研磨机中研磨,过150目尼龙筛备用。在消解过程中,先取0.2 g沉积物样品放入聚四氟乙烯消解管中,加入5 mL硝酸、2 mL高氯酸以及3 mL氢氟酸,摇匀放入自动消解仪(AutoDidiBlock S60)中。Hg采用原子荧光光度计(AFS-8230)测定,Cu、Pb、Zn和Cd采用原子吸收分光光度计(WFX-200)测定,Hg、Cu、Pb、Zn和Cd的检出限分别为0.002×10−6,0.5×10−6,1.0×10−6,6.0×10−6和0.04×10−6。沉积物粒径分析首先用六偏磷酸钠溶液分散,随后用Mastersizer-2000型激光粒度分析仪(测量范围为0.02~2000 μm)进行测量。

    • 本文采用潜在生态危害指数(the potential risk index,RI )法和地质累积系数(the geo-accumulation index, Igeo)法评估研究海域沉积物重金属污染程度。

      潜在生态危害指数法是在评定单一要素的基础上,评定多种金属综合潜在危害,是国内外沉积物质量评价应用最为广泛的方法之一[9]。这种方法不仅考虑了重金属的检测浓度和背景值浓度,同时还考虑了多种重金属的毒性效应以及迁移转化规律等因素[10]。其计算公式如下:

      式中:RI为多种重金属潜在生态危害指数;$E_r^i$为第i种重金属的潜在生态危害指数;$T_r^i$为第i种重金属的毒性系数;$C_m^i$$C_{{\rm{bkgd}}}^i$分别为第i种重金属的检测浓度和第i种重金属的背景值。重金属的毒性系数采用柴小平等[10]的研究结果,背景值采用南海表层沉积物中主要污染物的环境背景值[11],如表1所示。

      参数HgCuPbZnCd
      $C_{{\rm{bkgd}}}^i$/×10−60.027.0016.0054.0030.00
      $T_r^i$40.005.005.001.0030.00

      表 1  各类重金属环境背景值及相应的毒性系数

      Table 1.  The background value and toxic coefficient of heavy metals in marine sediment

      地质累积系数法是单一重金属污染水平的评价方法,这种方法充分考虑了人类活动以及自然成岩作用对环境的影响,经常用于评价沉积物或土壤的重金属污染水平[12],其计算公式如下:

      式中:Igeo为地质累积系数;$C_m^i$$C_{{\rm{bkgd}}}^i$分别为第i种重金属的检测浓度和第i种重金属的背景值;1.5为考虑成岩作用可能引起的背景值变动系数。Igeo分为7个污染程度:Igeo≤0时,表示无污染;0<Igeo≤1时,表示轻度污染;1<Igeo≤2时,表示偏中度污染;2<Igeo≤3时,表示中度污染;3<Igeo≤4时,表示偏重度污染;4<Igeo≤5时,表示重度污染;Igeo>5时,表示严重污染。

      另外,本文也采用了Pearson相关分析和双层聚类分析法,分析表层沉积物中的各类重金属之间的关系,并且定性地讨论了各个重金属的可能来源。最后,对表层沉积物中的重金属和沉积物粒径进行了相关性分析,讨论了沉积物粒径大小对重金属分布的影响。

    • 沉积物中重金属含量可以反映出该区域重金属的污染程度,可以为进一步了解各类重金属在沉积物中的迁移变化规律及可能的来源提供相应依据。如图2所示,表层沉积物中Hg含量为0.074×10−6~0.178×10−6,平均值为0.142×10−6,在海湾东南部含量最高,并且呈由东南向西北递减的趋势。Cu含量为11.0×10−6~43.5×10−6,平均值为19.2×10−6,在河流入海口处含量最高,并呈现出向四周递减的趋势。Pb含量为0.87×10−6~25.8×10−6,平均值为15.3×10−6,含量较高的区域出现在海陵岛附近和河流入海口处。Zn含量为85.8×10−6~140×10−6,平均值为107×10−6,最高值出现在海陵岛附近海域,并且呈西南向东北递减的趋势。Cd含量为0.053×10−6~0.269×10−6,平均值为0.126×10−6,河流入海口处含量最高,呈现出向四周递减的趋势。5种重金属的平均含量依次为:Zn(107×10−6)>Cu(19.2×10−6)>Pb(15.3×10−6)>Hg(0.142×10−6)>Cd(0.126×10−6)。

      图  2  表层沉积物中重金属的空间分布

      Figure 2.  The spatial distribution of heavy metals in surface sediment

      将沉积物中重金属含量与《海洋沉积物质量》(GB 18668-2002)Ⅰ类标准进行对比,结果显示,除站点Y11样品中的Hg和Y8样品中的Cu含量高于Ⅰ类标准外,其余站点沉积物中的重金属含量均低于Ⅰ类标准(图3),即研究区适用于海洋渔业水域、海洋自然保护区、海水养殖区和海水浴场。

      图  3  采样点沉积物重金属含量(黑色虚线代表海洋沉积物Ⅰ类标准)

      Figure 3.  The concentration of heavy metals in surface sediment (black dashed line represents the Class Ⅰ standard of the marine sediment)

      与南海周边的近海海域相比,该海域表层沉积物中大部分重金属的含量处于中等水平,但是该海域中Hg的含量要远大于其他海域中的含量(表2),这也进一步表明海陵岛附近海域Hg污染较为严重。另外,与前人在海陵岛附近海域的研究结果[13]相比较,该海域表层重金属的含量整体呈下降的趋势。

      海域平均含量/×10−6调查
      年份
      来源
      CuPbZnCdHg
      海陵岛
      北部海域
      19.2015.30107.000.130.172017本研究
      海陵湾33.2035.50123.900.250.172001[13]
      柘林湾19.2040.0089.000.110.052012[5]
      大鹏湾15.7035.9087.100.210.052008[14]
      大亚湾10.9044.1859.340.042011[15]
      北部湾15.8028.9075.800.090.032007[16]

      表 2  海陵岛附近海域表层沉积物重金属含量与其他南海近海海域的比较

      Table 2.  Comparison of heavy metal concentration in sediments in Hailing island and other sea areas in the South China Sea

    • 海底沉积物平均粒径(Mz)分布如图4所示。从图4可以看出,从西到东沉积物粒径呈细−粗−细的变化趋势。沉积物的平均粒径(Mz)在整个研究区域的最大值和最小值分别为0.0307 mm和0.0036 mm,最大值和最小值相对应的沉积物类型为粉砂和粘土质粉砂,中间的过渡区域为砂质粉砂,其粒径范围为0.0165~0.0212 mm。该海域中间区域沉积物粒径较大,主要是由河流输入的大颗粒悬浮物导致的。而位于海湾边缘的东、西两侧,海洋水动力交换能力减弱,导致粒度较小的悬浮物沉积下来。

      图  4  研究区表层沉积物平均粒径分布特征

      Figure 4.  The spatial distribution characteristics of mean particle size in surface sediments in the study area

      为了分析沉积物粒径大小对重金属分布的影响,将11个样品中的重金属(Hg、Cu、Pb、Zn和Cd)和沉积物平均粒径(Mz)进行了Pearson相关性分析(表3)。结果表明,所有的重金属元素与平均粒径均呈负相关性,这说明沉积物粒径在一定程度上能控制重金属的分布,粗粒径不利于重金属富集而细粒径有利于重金属富集[5]。在以往的研究中,沉积物粒径能显著地影响沉积物中某些重金属的含量[17]。但是在海陵岛北部海域中,沉积物粒径和重金属含量并不存在显著的相关性,主要原因是粒径并不是唯一的控制因素,沉积物重金属含量还与陆源污染物输入、沉积物中的有机物含量、水动力、洋流和盐度等因素有关[18]。海陵岛附近海域是我国著名的海水养殖区之一,人类活动造成的重金属污染可能掩盖了其他环境因素的影响,从而成为其主要的控制因素。

      HgCuPbZnCdMz
      Hg1
      Cu−0.0751
      Pb0.0800.741**1
      Zn0.1110.708*0.852**1
      Cd0.3640.832**0.636*0.6001
      Mz−0.437−0.104−0.209−0.296−0.1131
      注:**在0.01级别,相关性显著;*在0.05级别,相关性显著

      表 3  重金属(Hg、Cu、Pb、Zn和Cd)和平均粒度(Mz)之间的Pearson相关性

      Table 3.  The Pearson correlation between heavy metals (Hg、Cu、Pb、Zn and Cd) and the mean particle size (Mz)

    • 根据公式(1)和公式(2)计算得出$E_r^i$RIIgeo,结果列于表4

      站点$E_r^i$RIIgeo
      HgCuPbZnCdHgCuPbZnCd
      Y1 284.00 19.71 6.31 1.91 21.00 332.93 2.24 1.39 −0.25 0.35 −1.10
      Y2 356.00 21.07 8.06 2.59 25.35 413.08 2.57 1.49 0.10 0.79 −0.83
      Y3 148.00 8.50 2.58 1.59 7.95 168.61 1.30 0.18 −1.54 0.08 −2.50
      Y4 168.00 11.79 6.16 2.06 16.50 204.50 1.49 0.65 −0.28 0.45 −1.45
      Y5 326.00 14.14 8.03 2.44 19.65 370.27 2.44 0.92 0.10 0.70 −1.20
      Y6 300.00 13.07 3.94 2.11 14.40 333.52 2.32 0.80 −0.93 0.49 −1.64
      Y7 214.00 7.14 0.27 1.73 10.65 233.79 1.83 −0.07 −4.79 0.20 −2.08
      Y8 208.00 31.07 7.22 2.31 40.35 288.95 1.79 2.05 −0.06 0.63 −0.16
      Y9 204.00 8.29 3.28 1.71 15.45 232.73 1.77 0.14 −1.19 0.19 −1.54
      Y10 198.00 7.86 3.38 1.62 10.50 221.35 1.72 0.07 −1.15 0.11 −2.10
      Y11 708.00 8.00 3.47 1.76 26.25 747.47 3.56 0.09 −1.11 0.23 −0.78
      平均值 283.09 13.69 4.79 1.98 18.91 322.47 2.09 0.70 −1.01 0.38 −1.40

      表 4  表层沉积物中重金属评价结果

      Table 4.  The result of heavy metals assessment in marine surface sediment

      表4可以得出,Hg、Cu、Pb、Zn和Cd的$E_r^i$范围分别为148.00~708.00、7.14~31.07、0.27~8.03、1.59~2.59和7.95~40.35,$E_r^i$的平均值排序为:Hg(283.09)>Cd(18.91)>Cu(13.69)>Pb(4.79)>Zn(1.98)。海陵岛北部海域的RI变化范围为168.61~747.47,平均值为322.47,近55%的站点RI为150~300,近36%的站点RI为300~600。另外,从图5可以得出,从西北到东南,RI呈逐渐增加的趋势,这与该区域Hg含量较高有直接的关系。各种重金属占RI的百分比分别为:Hg(~87%)>Cd(~6%)>Cu(~4%)>Pd(~2%)>Zn(~1%),Hg占据的比例远远大于其他重金属,这说明Hg主要控制着该海域沉积物重金属的潜在生态危害程度。

      图  5  重金属潜在生态危害指数RI空间分布

      Figure 5.  The spatial distribution of the potential ecological risk index (RI)

    • Hg、Cu、Pb、Zn和Cd的Igeo变化范围分别为1.30~3.56、−0.07~2.05、−4.79~0.10、0.08~0.79和−2.50~0.16。地质累积系数平均值排序为:Hg(2.09)>Cu(0.70)>Zn(0.38)>Pb(−1.01)>Cd(−1.40)。从图6可得,Hg的地质累积系数Igeo值在2上下波动,属于偏中等污染程度,而其他重金属的地质累积系数平均值都属于轻度污染水平。另外,重金属污染相对较重的区域均集中在近海地区,这进一步表明海洋的污染可能受人为活动的影响。

      图  6  重金属地质累积系数

      Figure 6.  The result of geo-accumulation index

    • Pearson相关性分析结果(表3)显示,Cu、Pb和Cd之间均呈显著的正相关性,这说明Cu、Pb和Cd可能有相同的来源,另外Zn和Pb之间也存在显著的正相关性,也说明这两种重金属来源可能相同。

      双层聚类分析能进一步识别各个站点沉积物中重金属的可能来源,从水平树状图可以看出,5种重金属被分为3簇:Zn和Pb(簇1)、Cu和Cd(簇2)、Hg(簇3),其结果大体上与Pearson相关性的结果一致(图7)。从垂直树状图可以看出,11个站点被分为2簇:一簇为靠近海岸,为污染相对较高的区域,另一簇为中心海域,为污染较轻的区域,这说明了人类活动对沉积物中的重金属含量起着至关重要的作用。综合分析可以得出,沉积物中的Cu、Cd和Pb可能主要来源于河流输入,重金属和悬浮颗粒物发生凝聚、沉降,造成河口处的含量高而中心海域含量低的现象[4];沉积物中Zn和Pb含量较高的区域主要在海陵岛附近的海域中,岛上及周边的人类活动可能是造成Zn和Pb含量偏高的主要原因;在该海域东南部且靠近海岸的区域Hg含量明显升高,该地区是广东省重点渔港之一,船舶来往频繁,而船舶排放的含油废水及漏油是造成沉积物中Hg含量较高的可能原因[19]。研究结果表明,海陵岛附近海域沉积物中的重金属,主要来自当地河流输入和人类活动。该海域是我国著名的渔场之一,并且阳江地区城市化、工业化发展迅速,使得人类活动对海陵岛附近海域沉积物重金属污染起着主导作用。

      图  7  双层聚类分析(背景颜色代表各个站点的地质累积系数值)

      Figure 7.  Dual hierarchical clustering analysis (the background color represents the values of geo-accumulation index in sampling sites)

    • (1)海陵岛北部海域沉积物中Cu和Cd含量均在河流入海口处含量最大,并向四周逐渐递减,Zn和Pb含量有相似的变化趋势,并且均在海陵岛附近含量最大,而Hg在该海域的东南部最高。

      (2)海陵岛北部海域表层沉积物重金属的平均含量排序为Zn>Cu>Pb>Hg>Cd,污染评价结果表明,引起沉积物重金属污染的主要元素为Hg。

      (3)本文通过Pearson相关分析法和聚类分析法定性地分析了沉积物中各类重金属(Hg、Cu、Pd、Zn和Cd)的可能来源,推断出陆源人为污染排放可能是主要的来源。

      (4)海陵岛附近海域是我国著名的鱼类养殖场,在今后的调查中,应加强对该海域海洋生物种类分布及重金属富集情况的研究,这有助于全面了解重金属对该海域环境所产生的潜在威胁。另外,相关部门应该加强对陆源污染物的排放管理。

参考文献 (19)

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