惠州海洋功能區(qū)重金屬污染分析與評價

范開文，梁浩亮，楊玉峰，謝文琦，陳冰玲

（惠州市海洋技術(shù)中心，廣東 惠州 516008）

海洋功能區(qū)劃是海洋綜合管理的整體性、基礎(chǔ)性和約束性文件，是合理開發(fā)利用海洋資源、有效保護海洋生態(tài)環(huán)境的相關(guān)依據(jù)。惠州市是國家級海洋生態(tài)文明建設(shè)示范區(qū)，海洋環(huán)境質(zhì)量的狀況受到各界廣泛關(guān)注[1-5]。諸多學(xué)者的研究關(guān)注于惠州海域的海水、沉積物或生物體重金屬的單一方面，而對惠州海域海洋功能區(qū)重金屬這一方面缺乏綜合分析[6-11]。本研究利用2016年8月海洋環(huán)境調(diào)查數(shù)據(jù)，對惠州近岸海域功能區(qū)海水重金屬的污染特征進行分析，并對重金屬的生態(tài)風(fēng)險進行評價，為開展海洋環(huán)境整治，提升海洋可持續(xù)發(fā)展能力提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

2016年8月，根據(jù)惠州市近岸海域海洋功能區(qū)劃，在不同海域共設(shè)20個采樣站位，其中處于航道區(qū)4個站位、文體休閑娛樂區(qū)3個站位、自然保護區(qū)9個站位和農(nóng)漁業(yè)區(qū)4個站位，調(diào)查的站位詳情如圖1所示。采用2.5 L有機玻璃采水器采集表層海水，樣品的采集、運輸、保存和前處理按照《海洋監(jiān)測規(guī)范 第3部分：樣品采集、貯存與運輸》2007版要求操作[12]。

圖1 采樣站位

1.2 樣品分析

海水重金屬的測定項目有汞（Hg）、砷（As）、銅（Cu）、鉛（Pb）、鎘（Cd）、鋅（Zn）、鉻（Cr）等7種元素。樣品按照《海洋監(jiān)測規(guī)范 第4部分：海水分析》（GB17378.4-2007）進行前處理、分析測定[13]。Hg、As用原子熒光法測定，所用儀器為北京吉天 AFS 930，檢出限為0.007～0.500 μg/L；Cu、Pb、Cd、Cr用原子吸收石墨爐法測定，Zn用原子吸收火焰法測定，所用儀器為HITACHI Z-2000，檢出限為0.01～3.10 μg/L。

1.3 評價方法

1.3.1 算術(shù)均值型多因子指數(shù)法

算術(shù)均值型多因子指數(shù)法計算公式為[14]：

式中，I為算術(shù)均值多因子指數(shù)；Ii為單因子標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)；Ci為第i種污染物的實測平均濃度，μg/L；Si為第i種污染物評價標(biāo)準(zhǔn)值（本文采用國家二類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)），μg/L。參照文獻，I所對應(yīng)的污染級別及水質(zhì)情況如表1所示[15]。

表1 算術(shù)均值多因子指數(shù)法水質(zhì)評價分級標(biāo)準(zhǔn)

1.3.2 潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)法

Hakanson指數(shù)法是根據(jù)重金屬含量、重金屬數(shù)量、毒性條件和敏感性條件計算重金屬潛在生態(tài)危害指數(shù)的方法[16]。

（1）某一重金屬的潛在生態(tài)危害系數(shù)為：

表2 重金屬元素毒性系數(shù)表

（2）某一點站位多種重金屬綜合潛在生態(tài)危害指數(shù)為：

2 結(jié)果與討論

2.1 海水重金屬含量分析

（1）由表4可知，2016年8月惠州海水中Hg、As、Cu、Pb、Cd、Zn、Cr等7種元素的含量分別 為：0.002～ 0.030 μg/L、0.513～ 7.130 μg/L、0.505～ 5.350 μg/L、0.462～ 2.540 μg/L、0.089～ 1.980 μg/L、16.2～204.0 μg/L、0.449～6.900 μg/L。參照《國家海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB3097-1997），Hg、As、Cu、Cd、Cr元素含量均值符合海水水質(zhì)一類標(biāo)準(zhǔn)；Pb元素含量均值符合海水水質(zhì)二類標(biāo)準(zhǔn)，二類標(biāo)準(zhǔn)站位比例為45%；Zn元素含量均值符合海水水質(zhì)四類標(biāo)準(zhǔn)，四類標(biāo)準(zhǔn)站位比例為50%[18]。與2015年8月謝文琦等人的研究相比，重金屬Pb污染程度較去年同期由三類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)升為二類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；重金屬Zn污染程度較去年同期，由一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)降為四類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，重金屬Zn污染程度較高，需提高關(guān)注[19]。

（2）由表5可知，自然保護區(qū)重金屬污染因子為Zn元素，符合海水水質(zhì)四類標(biāo)準(zhǔn)；航道區(qū)重金屬污染因子為Zn元素，符合海水水質(zhì)四類標(biāo)準(zhǔn)；文體休閑娛樂區(qū)重金屬污染因子為Pb和Zn元素，分別符合海水水質(zhì)二類和四類標(biāo)準(zhǔn)；農(nóng)漁業(yè)區(qū)重金屬污染因子為Pb和Zn元素，分別符合海水水質(zhì)二類和三類標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 海水重金屬污染評價

根據(jù)《國家級海洋生態(tài)文明建設(shè)示范區(qū)》及《惠州市海洋經(jīng)濟“十三五”規(guī)劃》的要求，評價標(biāo)準(zhǔn)采用《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB3097-1997）第二類標(biāo)準(zhǔn)值。通過算術(shù)均值型多因子指數(shù)I值（見表5）可以看出，自然保護區(qū)、文體休閑娛樂區(qū)和農(nóng)漁業(yè)區(qū)平均I值＜0.4，表明該區(qū)域海水污染級別為尚清潔，水質(zhì)良好；航道區(qū)平均I值為0.4≤I＜0.7，表明該區(qū)域海水污染級別為輕污染，水質(zhì)一般。

表3 潛在生態(tài)危害指數(shù)評價標(biāo)準(zhǔn)

表4 海水重金屬含量

表5 各功能區(qū)海水重金屬含量及算術(shù)均值多因子指數(shù)

2.3 海水重金屬的潛在生態(tài)風(fēng)險評價

（1）根據(jù)Hakanson指數(shù)法計算得出7種重金屬的Eir值（見表6），Eir值越高，說明重金屬對海水危害程度越大。參照表4的分級，Cd的污染程度最高，屬于輕微生態(tài)危害；Hg、As、Cu、Pb、Zn、Cr屬于輕微生態(tài)危害。根據(jù)Eir值大小，7種重金屬的污染程度排序為Cd＞Zn＞Hg＞Pb＞Cu＞As＞Cr。

表6 海水中各重金屬的生態(tài)危害程度

（2）根據(jù)Hakanson指數(shù)法計算各站位重金屬綜合潛在生態(tài)危害指數(shù)RI值（見表7），RI值越高，說明重金屬對該功能區(qū)的潛在危害越大。各功能區(qū)重金屬綜合潛在生態(tài)危害由大到小依次為：文體休閑娛樂區(qū)＞航道區(qū)＞農(nóng)漁業(yè)區(qū)＞自然保護區(qū)；4個功能區(qū)重金屬綜合污染程度均屬于輕微生態(tài)危害。

表7 各功能區(qū)海水中多種重金屬綜合潛在生態(tài)危害程度

圖2 惠州海域各站位點潛在生態(tài)危害指數(shù)

（3）根據(jù)各站點潛在生態(tài)危害指數(shù)RI值的分布情況（見圖2），RI值越高，說明重金屬對該站點的潛在生態(tài)危害越大。各功能區(qū)的潛在生態(tài)危害由大到小依次為：自然保護區(qū)BH02＞BH07＞BH01＞BH05＞BH06＞BH08＞BH04＞BH09＞BH03；航道區(qū)HD04＞HD03＞HD01＞HD02；文體休閑娛樂區(qū)WT03＞W(wǎng)T02＞W(wǎng)T01；農(nóng)漁業(yè)區(qū)NY02＞NY01＞NY04＞NY03。

3 結(jié)論

本文對惠州近岸海域表層海水7種重金屬元素的含量進行了測定，分析了4個功能區(qū)重金屬的污染特征和潛在生態(tài)風(fēng)險。

（1）2016年 8月惠州海水中 Hg、As、Cu、Cd、Cr元素含量均值符合海水水質(zhì)一類標(biāo)準(zhǔn)；Pb元素45%站位含量符合海水水質(zhì)二類標(biāo)準(zhǔn)；Zn元素50%站位含量符合海水水質(zhì)四類標(biāo)準(zhǔn)。4個功能重金屬污染因子主要為Zn元素，污染程度由大到小依次為航道區(qū)、自然保護區(qū)、文體休閑娛樂區(qū)和農(nóng)漁業(yè)區(qū)。

（2）算術(shù)均值型多因子指數(shù)I值顯示，惠州海域自然保護區(qū)、文體休閑娛樂區(qū)和農(nóng)漁業(yè)區(qū)海水污染級別為尚清潔，水質(zhì)良好；航道區(qū)海水污染級別為輕污染，水質(zhì)一般。