保衛(wèi)海灘,從我做起——關(guān)于海灘排污口能否對海灘沉積物產(chǎn)生重金屬污染的探究

文 山東省青島市第二中學(xué) 黃嘉璐

海灘上常設(shè)有雨水和生活污水排污口，污水中的重金屬含量一般較高，會造成海灘沉積物重金屬超標(biāo)，影響海灘旅游的質(zhì)量。然而由于海灘砂粒徑較大，一般被認(rèn)為不會富存重金屬。

排污口真的不會對海灘沉積物造成重金屬污染？基于這一疑問，我對青島第一海水浴場（簡稱一浴）和石老人海水浴場（簡稱石老人浴場）表層沉積物中的重金屬含量以及排污口對重金屬含量的影響進(jìn)行了探究。

一、研究方法

在兩個海灘沿垂向剖面依次取樣，共獲得29個樣品（如圖1、圖2）。樣品烘干磨制后用等離子體質(zhì)譜ICP-MS對其中的重金屬元素進(jìn)行檢測，并計算用于風(fēng)險評估的地累積指數(shù)。

圖2

地累積指數(shù)計算式為：Igeo=log2[Cn/(kBn)]。式中Cn是元素n在沉積物中的濃度，Bn是沉積物中該元素的地球化學(xué)背景值，這里選取距離兩個浴場海灘較近的膠州灣大公島附近表層沉積物的背景值。k一般取值為1.5。

地累積指數(shù)共分6級，其中0-1為低風(fēng)險環(huán)境，1-2為中等環(huán)境風(fēng)險。6級的元素含量可以是背景值的幾百倍。

二、數(shù)據(jù)結(jié)果

1.表層沉積物重金屬含量對比

分析結(jié)果表明，兩個海灘表層沉積物的含量差異較大。例如，一浴沉積物中Pb含量平均為17.6mg·kg-1，而石老人浴場平均為43.9mg·kg-1，是一浴的2倍多。一浴Cr含量平均為11.9mg·kg-1，而石老人浴場平均為123.5mg·kg-1，幾乎是一浴的10倍（如圖 3）。

2.海灘重金屬含量分布的變化

圖4顯示了兩個海灘各剖面重金屬含量的平均值（以Zn元素為例）。在一浴中，離排污口最遠(yuǎn)的剖面N的元素平均值反而最大，為45.0mg·kg-1，最近剖面 E的平均含量為18.7mg·kg-1。在石老人浴場，離排污口最近的剖面E和W的值較大，平均值分別為 68.6mg·kg-1、79.2mg·kg-1，但離排污口較遠(yuǎn)的剖面N和M的平均值分別為 57.2mg·kg-1和64.1mg·kg-1。石老人浴場沉積物的絕大部分重金屬含量的平均值基本都有這個特點。

圖3一浴和石老人浴場沉積物中Cr、Pb的含量(單位：mg·kg-1)，虛線為我國海洋沉積物質(zhì)量Ⅰ類標(biāo)準(zhǔn)值

圖4一浴和石老人浴場沉積物中各個剖面Zn含量的平均值

3.重金屬含量的超標(biāo)情況和環(huán)境風(fēng)險

按照我國海洋沉積物質(zhì)量Ⅰ類標(biāo)準(zhǔn)值（GB18668-2002），重金屬 Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd 和 Pb 的標(biāo)準(zhǔn)值分別為 80、21、35、150、20、0.5 和 60mg·kg-1。一浴的表層沉積物都達(dá)到國家質(zhì)量Ⅰ類標(biāo)準(zhǔn)，而在石老人浴場存在部分站位的Cr、As和Pb超標(biāo)。

地累積指數(shù)法Igeo的計算結(jié)果表明，一浴的值全部小于1，說明海灘環(huán)境良好，處于低風(fēng)險環(huán)境；石老人浴場大部分站位的值都小于1，但在個別靠近排污口的站位重金屬 Cr、Cu、Zn、Cd 和 Pb 的Igeo值在1-2之間，說明這幾個站位處于中等環(huán)境風(fēng)險。

三、實驗結(jié)論

從青島兩個海灘的沉積物重金屬含量和分布情況來看，排污口并不一定對海灘產(chǎn)生影響。如一浴排污口對海灘重金屬的分布影響并不明顯，且遠(yuǎn)離排污口區(qū)域的重金屬含量較高。

造成這種影響的原因有兩個方面。一是排出污水的重金屬含量本身不高。據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，一浴排污口的主要功能是雨水排放，因此重金屬含量較低。二是一浴沉積物中重金屬的來源主要是自然環(huán)境，其分布主要受沉積物搬運(yùn)作用的影響，因此在遠(yuǎn)離排污口的N剖面的重金屬含量反而較高。

而石老人浴場的排污口不僅排放雨水，還排放一定量的生活污水，因此污水中重金屬含量較高。其次，排出的污水進(jìn)入大海，排污口附近含有污水的海水又會在波浪的作用下重新回到海岸，堆積在排污口附近的沉積物中。因此排污口兩側(cè)的剖面E和N的重金屬含量較高。這說明含有重金屬的沉積物在水動力作用下堆積在排污口兩側(cè)。

在排污口的西側(cè)，附近剖面N和W的重金屬含量較高，沉積物搬運(yùn)方向為從剖面W到剖面N，遠(yuǎn)離排污口的N剖面的含量較低。因此，石老人浴場表層沉積物的重金屬分布受到物源和水動力作用下沉積物運(yùn)移的雙重影響。