三亚河沉积物中重金属生态风险评价与污染历史
- 格式：pdf
- 大小：1.19 MB
- 文档页数：8
生态环境学报 2015, 24(11): 1878-1885 http://www.jeesci.com Ecology and Environmental Sciences E-mail: editor@jeesci.com
基金项目：中国地质调查局项目（1212010914020）“华南西部滨海湿地地质调查与生态环境评价” 作者简介：甘华阳（1979年生），男，高级工程师，博士，从事海洋环境地质的调查和研究。E-mail: ghuayang@126.com *通信作者。 收稿日期：2015-08-26
三亚河沉积物中重金属生态风险评价与污染历史
甘华阳1*，何海军1，张卫坤2，林进清1
1. 广州海洋地质调查局（国土资源部海底矿产资源重点实验室），广东 广州 510760； 2. 中国地质大学（武汉）地球科学学院，湖北 武汉 430074 摘要：主要研究了三亚河沉积物中重金属的分布、富集程度、生态风险以及污染历史，可为三亚河的污染治理和海洋环境保
护提供参考信息。结果表明，三亚河表层沉积物中Cu、Zn、Pb、Cd、As、Cd、Hg、Ni等8种重金属元素的质量分数分别
为(3.9±1.7)、(100.4±38.9)、(32.0±8.3)、(28.8±11.5)、(10.27±4.61)、(0.181±0.110)、(0.204±0.091)、(22.7±8.0) μg·g-1，Al2O3、
TOC的质量分数分别为10.34%±5.49%、1.29%±1.23%。210Pbex放射性比活度被用于确定研究区的平均沉积速率并建立沉积
年代框架。应用210Pbex稳定初始浓度模型得出三亚河沉积物的平均沉积速率约为0.89 cm·a-1，所获取柱状样的沉积年代为
1918─2014年。基于柱状样底部未受人类活动影响的子样得到的研究区8种重金属的背景值分别为7.5、38.7、14.3、31.9、
4.95、0.027、0.015和6.4 μg·g-1。三亚河表层沉积物中Pb、Zn、Cu、Cd、Hg和TOC经Al元素标准化后的富集因子的算术
平均值都大于1.5，说明这些重金属和有机质大部分来源于人类活动的输入。柱状沉积物中Cu、Zn、Pb、Cd和Hg的质量
分数和富集因子在45 cm深度以上（即上世纪60年代以后）也存在明显的由人类活动的输入引起的上升和富集趋势。研究
区沉积物中TOC与富集重金属Pb、Cr、Cd、Zn和Cu之间的Pearson相关系数r值为0.56~0.85，表明有机质降解所产生的
腐殖酸吸附是导致沉积物中重金属质量分数变大的主要原因。对照美国NOAA沉积物生物效应数据标准，三亚河沉积物中
Hg含量在多数站位介于ERL和ERM阈值之间，已对底栖生物产生负面影响。三亚河目前重金属的沉积通量约为2.26
g·m-2·a-1，所沉积的重金属主要为Zn，约占总通量的50.6%，其次为Pb、Cr和Cu，它们的比例分别为16.1%，14.5%和11.5%，
毒性较强的Hg和Cd分别仅占总通量的0.10%和0.09%。
关键词：重金属；沉积物；风险评价；污染历史；三亚河
DOI: 10.16258/j.cnki.1674-5906.2015.11.019
中图分类号：P736.4+1；X503.225 文献标志码：A 文章编号：1674-5906（2015）11-1878-08
引用格式：甘华阳, 何海军, 张卫坤, 林进清. 三亚河沉积物中重金属生态风险评价与污染历史[J]. 生态环境学报, 2015,
24(11): 1878-1885.
GAN Huayang, HE Haijun, ZHANG Weikun, LIN Jinqing. Eco-risk Assessment and Contamination History of Heavy Metals in the
Sediments of Sanya River [J]. Ecology and Environmental Sciences, 2015, 24(11): 1878-1885. 重金属元素由于其高毒性、环境持久性和生物
累积性被认为是自然界中最主要的污染物种类
（Manahan，2000）。沉积物是河口和近岸环境中重
金属最终的汇，因为水体中大部分吸附于悬浮物的
重金属最终将通过沉积作用在沉积物中累积
（Huang et al.，
2014）。然而当环境条件如pH、Eh
或盐度等发生变化时，这些已经沉积的重金属能被
再次移动并释放到上覆水体中成为新的污染源（Li
et al.，2011；Chen et al.，2012）。因此弄清河口和
近岸沉积物中重金属的含量、污染历史及其潜在的
生态风险对于生态环境的保护与人类健康的保障
具有重要意义。
三亚河是流经我国著名热带滨海旅游城市三亚市的河流，被誉为三亚的母亲河。近年来随着海
南国际旅游岛的建设，三亚市旅游业迅猛发展，然
而，随之而来的是城市污染的日趋严重。由于三亚
市污水管网及处理设施建设相对滞后，三亚河一度
为三亚市污水排放入海的主要途径。近期调查发现
三亚河周边仍有污水未经处理直排入河（央视网，
2015）。由于三亚湾是三亚河的受纳水体，而前者
又是三亚最重要的海滨风景区以及三亚珊瑚礁国
家级自然保护区的主要坐落区域，因此对三亚河污
染的控制和修复对三亚市旅游业的可持续发展和
海洋生态保护尤为重要。目前三亚市已着手解决污
水排河污染和河底沉积物污染的问题，然而令人遗
憾的是，对三亚地区沉积物重金属的调查主要集中甘华阳等：三亚河沉积物中重金属生态风险评价与污染历史 1879 在三亚湾（张宇峰等，2003；刘建波等，2012），
有关三亚河的报道极为有限（董志成，2008）。本
文的主要目的是研究三亚河沉积物中重金属的含
量分布、生态风险以及污染历史，为三亚河的污染
治理和环境保护提供有价值的信息。 1 材料与方法 1.1 研究区概况
三亚河位于三亚湾的东侧，是注入三亚湾的最
大河流。它发源于三亚市和保亭黎族苗族自治县交
界的中间岭右侧高山南麓，上游由六罗水、水蛟溪
和半岭水3条河流组成，流程28.8 km，集雨面积
337.02 km2。流经三亚市区时三亚河分成东河和西
河，最后汇合成一个入海口经三亚港流入三亚湾。
三亚河属潮汐河流，现实际日纳潮量为253 m3，年
径流量为9×108 m3。河口所处的三亚湾多年平均潮差为0.79 m，属弱潮海区（车志伟等，2007）。据前人研究，三亚河年平均悬移质输沙量为2417 t，
丰水期（5─10月）的输沙量占全年输沙量的
90%~98%（Li et al.，2013）。三亚河所流经区域的
地层岩性多为第四系砂、砂砾、亚砂土和粉砂质粘
土等（董志成，2008）。
1.2 取样与分析测试
2014年5─6月采用抓斗取样器和柱状取样器
（Eijkelkamp，荷兰）在研究区共5个站位获取了沉
积物样品（图1）。其中D480站位为柱状样（样长
87 cm），其余4个站位为表层样（0~10 cm）。所有
沉积物样品在获取后均保存于4 ℃的冷柜中。柱状
沉积物样品在实验室首先进行开样描述和照相，随
后以3 cm的间隔分割获得实验分析的子样。
沉积物样品的实验室分析包括粒度、地球化
学、放射性比活度和密度。其中粒度分析采用综合法，即大于2000 μm的粗粒部分采用筛分法，而
其余的细粒部分则采用激光粒度法，所使用的仪器
为Mastersizer 2000激光粒度分析仪（Malvern
Instruments Ltd.，英国），最终结果由两种测量结果
联合获得。地球化学分析包括Al2O3、有机碳
（TOC）、Cu、Pb、Cr、Zn、As、Cd和Hg等元素。
其中Al2O3和Cr含量采用X荧光光谱法测定（Axios
XRF，PANalytical B.V.，荷兰、ZSXmini Rigaku
Corp.，日本）；Cu、Zn和Pb含量测试采用电感耦
合等离子体发射光谱仪（ICP-OES，Optima
4300DV，Perkin Elmer Inc.，美国）；TOC含量测
试采用重铬酸钾氧化-还原容量法；As和Hg含量
测定采用原子荧光法（AFS-820，北京吉天仪器有
限公司，中国）；Cd含量测定采用石墨炉原子吸收
分光光度法（Jena Zeenit60，Analytik Jena AG，德
国）。化学测试过程中采用插入标准样（GBW
07406、GBW 07408和GBW 07430）、空白样和重
复样（测试样品数量的15%）等手段对测试质量进
行了全程监控。各元素在标准样品中重复测试的回
收率为94%~103%。重复样品测试的相对偏差在
1%~7%之间。
用于柱状沉积物定年子样的210Pb和137Cs放射
性比活度测量由中科院地理与湖泊研究所湖泊沉
积与环境重点实验室完成。所使用仪器为美国EG
& G Ortec公司生产的γ谱分析系统，具体方法详
见相关文献（夏威岚等，2004）。柱状沉积物密度
测试采用环刀法（Hu et al.，2006）。
1.3 数据处理与生态风险评价方法
数据统计及Pearson相关分析处理采用SPSS
Statistics v22.0（IBM Corp.，美国）软件。有序样
本聚类法（CONISS）被用于柱状沉积物中重金属
含量和垂向富集变化阶段的划分，所使用的软件为
PAST v3.02（Hammer et al.，2001）。该方法在聚类
分析过程中还考虑了观察到的样本的时间顺序，并
非随便打乱顺序地将任意两个距离最近的样品聚为一
类，因此又称最优分段法。
本研究采用美国NOAA确定的适合于河口与
海洋沉积物的生物效应数据标准（Long et al.，1995；
Buchman，2008），即“效应范围低（Effects range low，
ERL）”和“效应范围中等（Effects range median，
ERM）”两种阈值浓度评价三亚河沉积物中重金属
的生态风险。沉积物中污染物浓度小于ERL说明其
对底栖生物的负面效应基本不发生，位于ERL和
ERM之间说明该污染物对底栖生物的负面效应
偶尔发生，而大于ERM说明它对底栖生物的负
面效应经常发生。各重金属的ERL和ERM阈值
见表1。
图1 三亚河沉积物取样站位分布 Fig. 1 The distribution of sediment sampling stations in Sanya River
