廣西海岸帶潮灘沉積物及底棲生物重金屬分布特征及污染評價研究

摘要：為評估廣西海岸帶潮灘重金屬污染現狀，文章對2 0 2 1—2 0 2 2年廣西海岸帶2 9個采樣站位的沉積物和底棲生物體內的重金屬污染特征開展采樣調查。結果表明：沉積物中各重金屬的平均含量從大到小排列為：鋅、鉻、鉛、銅、砷、鎘、汞，結合克魯斯卡爾-沃利斯檢驗結果，整體上在河口岸線和養殖岸線含量較高，自然岸線含量較低。相關性分析結果表明沉積環境中的大多數重金屬之間存在協同性且受到沉積環境的有機碳含量及粒徑組成的影響。H a k a n s o n潛在生態危害指數評價結果表明，沉積物重金屬污染水平由高到低排列為：河口（養殖岸線）、港口（生態保護岸線）、自然岸線，本區的鎘、汞污染的生態風險較高。不同底棲生物體內重金屬元素平均含量排序不同。相關性分析表明不同金屬在生物體內的吸收和富集機制存在較大的差異。克魯斯卡爾-沃利斯檢驗結果顯示，底棲生物對重金屬的累積效應受岸線類型影響較小，主要與重金屬生物可利用性，不同生物類群的生理特性、食性等差異有關。

關鍵詞：廣西海岸帶；重金屬污染；生物積累；潛在生態風險

中圖分類號：X 5 5 文獻標志碼： A 文章編號： 1 0 0 5-9 8 5 7（ 2 0 2 4） 1 1-0 0 9 8-1 3

基金項目：中化地質礦山總局“海岸帶資源利用與環境修復”（ Z HT D 2 0 2 1 0 6）.

C h a r a c t e r i s t i c so fH e a v yM e t a lC o n t a m i n a t i o n i nT i d a lF l a t S e d i m e n t s a n dB e n t h i cO r g a n i s m s i nG u a n g x iC o a s t a lZ o n e

Z OUY u1，HUAN GY i m i n g2，CH I J i a n g1，Z HAN GJ i a y a o2，ME NGP e i x i n2， L I UB a o l i n2，YAN GJ u a n2

（ 1. G e o l o g yI n s t i t u t eo fC h i n aC h e m i c a lG e o l o g ya n dM i n eB u r e a， N a n n i n g5 3 0 0 0 1， C h i n a； 2. C h i n aU n i v e r s i t yo fG e o s c i e n c e sB e i j i n g，B e i j i n g1 0 0 0 8 3， C h i n a）

A b s t r a c t：I no r d e r t oa s s e s s t h e s t a t u s o f h e a v ym e t a l p o l l u t i o no n t i d a l f l a t s i n t h eG u a n g x i c o a s t -a l z o n e，a n i n v e s t i g a t i o no f s e v e nh e a v ym e t a l s ’ c o n t e n t s i ns e d i m e n t s a n db e n t h i co r g a n i s m sw a s c a r r i e do u tf r o m2 9s a m p l i n gs t a t i o n sd u r i n g2 0 2 1-2 0 2 2. T h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h ea v e r a g e c o n t e n t so fh e a v ym e t a l s i nt h es e d i m e n t s r a n k e d i no r d e ra s f o l l o w s：z i n c（ Z n） ，c h r o m i u m（ C r） ， l e a d（ P b） ，c o p p e r（ C u） ，a r s e n i c（ A s） ，c a d m i u m（ C d） ，a n dm e r c u r y（ H g）. T h er e s u l t so fK r u s k a l -W a l l i s t e s t i n d i c a t e d t h a t t h e c o n t e n t sw e r eh i g h e r i n t h e e s t u a r i n e a n da q u a c u l t u r e s h o r e l i n e，a n d l o w e r i nt h en a t u r a l s h o r e l i n e . C o r r e l a t i o na n a l y s i s s h o w e d t h a tm o s t o f t h eh e a v ym e t a l s i ns e d i -m e n t sw e r es y n e r g i s t i cw i t he a c ho t h e ra n dw e r e i n f l u e n c e db yt h eTO Cc o n t e n t a n dp a r t i c l es i z e c o m p o s i t i o n i nt h es e d i m e n t a r ye n v i r o n m e n t . T h eH a k a n s o n ’ sP o t e n t i a lE c o l o g i c a lR i s kI n d i c e s d e m o n s t r a t e dt h a t t h er a n k i n go fe c o l o g i c a l r i s ko nh e a v ym e t a l c o n t a m i n a t i o ni ns e d i m e n t sw a s a sf o l l o w s：e s t u a r i n e（ /a q u a c u l t u r e）s h o r e l i n e，h a r b o r（ /e c o l o g i c a l l y p r o t e c t e d）s h o r e l i n e， n a t u r a l s h o r e l i n e，w i t hh i g hr i s ko fC da n dH gc o n t a m i n a t i o n i n t h i s a r e a . H o w e v e r，t h e a v e r a g e c o n -t e n t so fh e a v ym e t a l sr a n k e dd i f f e r e n t l yi nb e n t h i co r g a n i s m s . C o r r e l a t i o na n a l y s e si n d i c a t e dt h a tt h e m e c h a n i s m so fu p t a k ea n de n r i c h m e n to fd i f f e r e n t m e t a l si no r g a n i s m s m a y b eh i g h l yv a r i a b l e . M o r e o v e r，t h e r e s u l t so fK r u s k a l - W a l i s t e s t s h o w e d t h a t t h ec u m u l a t i v ee f f e c to fb e n t h i co r g a n i s m so n h e a v ym e t a l sw a s l e s s a f f e c t e db ys h o r e l i n e t y p e，b u tm a i n l yr e l a t e d t o t h eb i o a v a i l a b i l i t yo f h e a v ym e t -a l s，p h y s i o l o g i c a l c h a r a c t e r i s t i c s a n d f e e d i n gh a b i t so f d i f f e r e n t o r g a n i s mg r o u p s .

K e y w o r d s： G u a n g x i c o a s t a l z o n e，H e a v ym e t a l c o n t a m i n a t i o n，B i o - a c c u m u l a t i o n，P o t e n t i a l e c o l o g i c a l r i s k

0 引言

沿海生態系統是最重要的生態系統之一，擁有豐富的自然資源，如土地、水、植被、能源、礦物和生物等[ 1]。2 0世紀6 0年代以來，隨著全球范圍的工業化、城市化、人口膨脹、環境污染、氣候異常等重大問題的日益加劇，沿海生態系統的環境污染日趨嚴重。重金屬是沿海生態系統中最危險的污染物之一，由于其高毒性、持久性和生物蓄積性，對生態系統的破壞十分嚴重[ 2]。目前，用來評估重金屬污染的指標大多數是以沉積物或水體為媒介，例如地累積指數（ Ig e o）、富集因子（ E F）、污染因子（ C f）和污染負荷指數（ P L I）、改良污染度（m C d）、潛在生態風險指數（ R I）等[ 3]。其中，基于沉積物的地質積累指數法（ Ig e o）、潛在生態危害指數法（ R I）運用較多，例如，陳思楊等[ 4]和馬德毅等[ 5]對我國主要河口和沿海潮灘的表層沉積物重金屬的潛在生態風險研究均表明，我國沿海沉積物重金屬污染水平存在地域差異，流域污染物排放（工業廢水和生活污水） ，交通污染是我國沿海表層沉積物重金屬污染的重要來源。

北部灣是中國東南部最重要的濱海漁場和經濟區。目前，隨著經濟發展，水產養殖、旅游、港口建設、土地污染物排放等人為因素使北部灣潮灘重金屬污染問題日益突出[ 6]。許多學者對本區的重金屬污染開展了大量工作，閻琨等[ 7]利用地累積指數、污染負荷指數、潛在生態風險指數對欽州灣表層沉積物中的重金屬污染情況和潛在生態風險進行評估和分析，朱學韜等[ 8]利用隨機地累積模型（ S GM）評價法和H a k a n s o n潛在生態風險評價法對北部灣表層沉積物重金屬污染水平和生態風險進行了評價。結果表明，本區重金屬污染受人類活動和工業污染影響較大，且鎘污染較嚴重。而作為海洋食物鏈的重要組成部分，底棲生物能夠將重金屬吸入體內，這些被吸收的重金屬能夠通過食物鏈進行傳遞，對生態系統中各級消費者造成重金屬污染[ 9]。利用底棲生物對重金屬的累積、富集和毒害影響，可以揭示重金屬在生態系統中的轉移和危害程度[ 1 0]。例如，雷富等[ 1 1]采用單因子評價法對欽州灣近岸海域底棲生物體內重金屬污染進行評價，張敬懷等[ 1 2]、王毅等[ 1 3]利用富集系數法對廣西近岸海域底棲生物體內重金屬污染進行評價。結果表明，本區沉積物雖未受到重金屬污染，但底棲生物已經受到一定程度的重金屬污染。然而，由于研究范圍和采樣時間上的差異，不同重金屬在化學穩定性、遷移轉化速度、生物可利用性和潛在毒性等方面的不同，以及不同底棲生物對同種重金屬的富集程度，甚至同種底棲生物不同器官組織對重金屬的富集程度的差異，利用沉積物和底棲生物的評價結果可能存在不一致性[ 9， 1 4]。

實際上，我國廣西北部灣岸線曲折，不僅自然地貌類型豐富，而且受到人為干擾的程度也存在區域差異，潮灘沉積物的來源及沉積環境相對復雜，目前針對本區不同岸線類型重金屬污染的對比研究相對不足。據此，本研究以廣西北部灣不同類型岸線的沿海潮灘為研究對象，通過采樣調查，測定沉積物和大型底棲生物體內的重金屬含量，評估沉積物重金屬污染狀況、潛在生態風險；同時結合不同底棲生物對重金屬的生物累積效應，探討本區優勢大型底棲生物對環境中重金屬污染的響應[ 1 5]。該研究對認識不同岸線自然地貌和人為干擾對潮灘重金屬污染水平的影響，以及底棲生物對沉積環境重金屬遷移轉化規律具有重要的理論和實踐指導意義。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

廣西海岸帶位于廣西北緣，大陸海岸線西起北侖河口，東至英羅港洗米河口，全長約15 0 0k m。本區位于北回歸線以南，屬邊緣熱帶海洋氣候，全年盛行季風，海域氣溫日較差、年較差?。菏芎ｊ戯L和季風的影響，干濕季明顯，年降水量20 0 0～30 0 0mm[ 1 6]。沿岸各地潮差較大，最大潮差6 .2 5m（鐵山港） ，平均潮差2 . 4 2m[ 1 7]。沿岸多分布商港、漁港，其中防城港、欽州港、北海港是對外貿易的三大港口。本區灘涂面積10 0 0k m2余，以細沙質、泥沙質和淤泥質等為主要沉積，潮灘坡度為0 .5 %～1 .2 %，多分布于鐵山港、欽州灣和南流江河口灣[ 1 8]。

1.2 野外樣品采集

本研究樣品采集時間分別為2 0 2 2年9月和2 0 2 3年4月兩次廣西海岸帶環境調查期間。依據2 0 0 8年國家批準實施的《廣西北部灣經濟區發展規劃》岸線的劃分及野外調查的現場描述，本研究將采樣岸線大致劃分為5種類型：生態保護岸線、自然岸線、港口岸線、河口岸線和養殖岸線。其中生態保護岸線用于海洋生態環境和動植物資源保護；自然岸線未明確功能；港口岸線主要用于深水港口建設、漁港擴建和臨港工業發展；河口岸線指河流入海口區域；養殖岸線用于水產養殖。沿岸線范圍1 0 8.1 1°E—1 0 9. 6 6°E進行隨機采樣。依據現場勘察，各類岸線的采樣站位數量分別為：自然岸線1 0站，港口岸線6站，生態保護岸線6站，河口岸線

4站，養殖岸線3站。

對每個站位的優勢底棲生物進行現場采集，每個站位每種生物采集2個以上重復樣。經初步鑒定后用超純凈水沖洗干凈，同種類型裝入1個自封袋標記保存。另取表層沉積物混合樣1個，約5 0 0g，自封袋標記保存。調查期間，采集的所有樣品經保溫箱冷凍保存，帶回實驗室后3個月內完成樣品的測試工作。

1.3 室內測試分析

1.3.1 底棲生物樣品預處理流程

將來自同一采樣地點的每個物種的個體合并為單個樣本或平行樣本，以確保足夠的樣品質量和數量。腹足綱用鑷子挑出生物，分離足部肌肉；雙殼綱去殼取閉殼肌肉；石磺類僅去除內臟；蟹類去除內臟、頭部、背殼、鰓；個體過小的彈涂魚類樣品去除頭部和內臟。將所有樣品在冷凍干燥機中干燥7 2h，用電子天平測量個體干重。大于2 0 0m g的樣品研磨后稱重，精確至微克（±0 .1μg）。在高溫、高壓、密封條件下，利用高純硝酸和分析純過氧化氫在微波消解儀中消解為樣品溶液，以備后續上機測試。

1.3.2 表層沉積物樣品的預處理流程

沉積物樣品經冷凍干燥，每個樣品稱取約1 5g用于粒度測試，取剩余樣品約5g磨樣過1 0 0目篩，用于沉積物有機碳（ TO C）分析，另取約5g磨樣過2 0 0目篩，用于沉積物重金屬含量測試。沉積物樣品的消解方法參考《土壤和沉積物金屬元素總量的消解微波消解法》（ H J 8 3 2-2 0 1 7）。

1.3.3 沉積物及底棲生物樣品測試

沉積物有機碳含量測試利用元素分析儀采用熱導法測試，樣品預處理及測試方法參照《海洋監測規范第5部分：沉積物分析》（G B1 7 3 7 8. 5—1 9 9 8）。沉積物及底棲生物組織經消解后，采用電感耦合等離子體質譜法測定重金屬含量（鎘、鉻、銅、鉛、鋅、砷）?？偣坎捎美湓訜晒夤庾V法測試。沉積物重金屬含量測試方法參照檢測標準《硅酸鹽巖石化學分析方法第3 0部分： 4 4個元素量測定》（ G B/T1 4 5 0 6.3 0—2 0 1 0） ，《土壤質量總汞、總砷、總鉛的測定原子熒光法第1部分：土壤中總汞的測定》（ G B/T2 2 1 0 5 .1—2 0 0 8）。生物樣品測試方法參考《生態地球化學評價動植物樣品分析方法第1部分：鋰、硼、釩等1 9個元素量的測定電感耦合等離子體質譜（ I C P-M S）法》（ D Z/T0 2 5 3 .1—2 0 1 4） ，《生態地球化學評價動植物樣品分析方法第3部分：總汞的測定冷原子熒光光譜法》（ D Z/T0 2 5 3 .3—2 0 1 4）。

沉積物4種重金屬（銅、鉛、鋅、鎘）的形態測試分析采用三步連續萃提法依次對弱酸提取態、可還原態、可氧化態進行提取，參考歐共體標準局順序提取方案（ B C Rs e q u e n t i a le x t r a c t i o np r o c e d u r e）分三步完成，即乙酸提取弱酸提取態，鹽酸羥胺溶液提取可還原態，過氧化氫和乙酸銨溶液提取可氧化態，樣品處理流程參見P u e y o等[ 1 9]。利用7 9 7伏安極譜儀進行重金屬各形態含量的測試。

1.4 重金屬污染評價指標與方法

1.4.1 地累積指數法

1.5 數據處理

測試分析結果采用E x c e l2 0 1 9和R（ 4. 3. 3）軟件進行統計分析。經檢驗，部分樣本不服從正態分布，因此岸線分組樣本組間差異對比采用K r u s k a l -W a l l i s秩和檢驗（K - W檢驗）及T u k e y - K r a m e r -N e m e n y i多重比較完成（α= 0. 0 5） ，沉積物及底棲生物各重金屬含量的相關性采用S p e a r m a n相關系數分析方法。并采用O r i g i n P r o2 0 2 4繪制箱線圖、柱狀圖及相關系數熱圖。

2 結果與分析

2.1 沉積物重金屬含量及分布

由圖1可知，沉積物中各重金屬的平均含量由大到小排列為：鋅、鉻、鉛、銅、砷、鎘、汞，且砷、汞、鉛3種重金屬含量的組間差異較顯著，總體來說河口岸線和養殖岸線含量較高，自然岸線含量較低。其中汞、鋅、鉛3種重金屬的空間分布特征相似，由高到低都呈現為：河口岸線、養殖岸線、港口岸線（生態保護岸線）、自然岸線；鉻和砷兩種金屬的空間分布特征也較為相似，均呈現養殖岸線和河口岸線含量高，自然岸線地區含量低。沉積物中TO C含量的空間分布特征由高到低呈現為河口岸線、養殖岸線、生態保護岸線、港口岸線、自然岸線；平均粒徑（ F）空間分布表明沉積物粒徑從粗到細排序為：自然岸線、河口岸線、生態保護岸線、港口岸線、養殖岸線。

2.2 沉積物重金屬形態分析

如圖2所示，沉積物中4種重金屬形態含量最高的均是殘渣態，占總質量分數的9 0%以上，表明大多數重金屬的賦存形態對生物的可利用性較低。同時，不同金屬的可利用態在不同岸線類型也存在一定差異，影響生物的可利用性。例如，鎘的可利用形態在自然岸線占比最高，且以可氧化態為主（ 4.8 6%） ；鉛的可利用形態占比在港口岸線最高，且以可還原態為主（ 1. 4 8%） ；銅的可利用形態占比在自然岸線最高，河口岸線最低，但在養殖岸線可還原態的占比最高（ 1. 6 8%） ；鋅的可利用形態在生態保護岸線占比相對較高，且以可氧化態為主（ 4.7 0%） ，在河口岸線和養殖岸線較低。

2.3 底棲生物重金屬含量特征

如圖3所示，不同底棲生物體內重金屬含量從高到低排列為，石磺：銅、鋅、砷、鎘、鉻、鉛、汞；彈涂魚：鋅、砷、銅、鉻、鉛、汞、鎘； 3種蟹類：鋅（銅）、砷、鉻（鉛）、鎘、汞。其中石磺體內銅的平均含量遠高于其他類群；彈涂魚體內鋅含量相對高于其他類群，銅的平均含量相對低于其他類群；鎘和汞在所有底棲生物種類的平均含量均較低。

此外，結果顯示同種底棲生物不同岸線之間少部分重金屬含量存在組間差異：石磺的鋅含量表現出自然岸線高于河口岸線；褶痕相手蟹的砷含量表現出養殖岸線顯著高于港口岸線，鋅含量表現出養殖岸線顯著高于除生態保護岸線外其他岸線。由此可見，除了生物本身的生理特性外，底棲生物部分重金屬含量也受到不同岸線環境條件的影響，但與沉積物在不同岸線的組間差異（圖2）并不完全一致。

2.4 沉積物及底棲生物體內重金屬的相關性

從S p e a r m a n相關性分析結果來看，如圖4（ a）所示，沉積物7種重金屬間普遍存在較強的正相關性。砷、鎘與T O C呈現極顯著正相關性（ p< 0 .0 0 1） ，鉻、汞和鉛與T O C呈現顯著正相關性（ p< 0 .0 1） ，銅、鋅與T O C呈現顯著正相關性（ p< 0 .0 5） ；除鎘外其他重金屬與平均粒徑F值均存在顯著的正相關關系，表明沉積環境中的大多數重金屬之間存在協同性且受到沉積環境的有機碳含量及粒徑組成的影響。

而底棲生物體內重金屬含量的相關性與沉積物中顯著不同，如圖4（ b）所示，表現為：砷、鎘、銅三者之間呈極顯著正相關（ p <0.0 0 1） ；汞與砷、鎘、銅之間呈極顯著正相關，但相關性系數在0.5以下，與鉻極顯著負相關（p <0. 0 0 1） ；鋅與鎘、銅呈極顯著負相關（ p <0.0 0 1） ，表明不同金屬在生物體內的吸收和富集機制可能存在較大的差異。

2.5 廣西海岸帶潮灘重金屬污染評價結果2.5.1 地累積指數法污染評價

根據表2評價結果，本區各岸線的重金屬地累積指數普遍較低，僅重金屬鉛在養殖岸線與河口岸線的污染等級達到1級，為無污染到輕度污染，其余岸線的污染等級為0級，無污染。整體而言，沉積物污染水平在不同岸線類型的排序基本一致，從大到小排列為：河口岸線（養殖岸線）、港口岸線（生態保護岸線）、自然岸線。各岸線銅、鉛、鋅的污染水平相對較高。

2.5.2 沉積物重金屬污染評價

根據沉積物重金屬污染因子（Cir）評價結果，本區各岸線的鉻為低污染，砷、銅、鉛、鋅均為中低污染，鎘為中等污染，汞為嚴重污染。各金屬在不同環境分區的Cir值從大到小排列為：河口岸線（養殖岸線）、港口岸線（生態保護岸線）、自然岸線。

潛在生態風險值（Eir）評估結果顯示，砷、鉻、銅、鉛和鋅在各岸線的污染指數均為低風險；鎘的污染指數為中低風險；汞的污染指數為較高風險及以上。各重金屬在不同岸線類型的Eir值排序與Cir相同，從大到小排列為：河口岸線（養殖岸線）、港口岸線（生態保護岸線）、自然岸線。

本區綜合重金屬污染因子（Cd）和綜合重金屬潛在生態風險因子（Ri）評估結果如表3所示，不同岸線的Cd值從大到小排列為：河口岸線、養殖岸線、港口岸線、生態保護岸線、自然岸線，除河口岸線處于中等污染外，其他均處于低污染。不同岸線的Ri值從大到小排序為：河口岸線、養殖岸線、生態保護岸線、港口岸線、自然岸線。除自然岸線污染指數為低污染外，其他均為中等污染。

由此可見，不同評價指標雖然評價等級有一定差異，但整體而言，沉積物污染水平在不同岸線類型的排序基本一致，從大到小排列為：河口岸線（養殖岸線）、港口岸線（生態保護岸線）、自然岸線。各岸線鎘、汞的污染水平均較高。

2.5.3 底棲生物對重金屬的生物富集能力評價

如圖5所示，根據K - W檢驗分析結果來看，大多數重金屬的B S A F值在不同岸線不具有組間顯著性差異，表明受沉積環境的重金屬污染水平影響較小。不同生物體對重金屬積累效應有所不同：石磺的B S A F從大到小排列為：銅、鎘、汞、砷、鋅、鉻、鉛。彈涂魚的B S A F從大到小排列為：鋅、汞、鎘、砷、銅、鉻、鉛。3種蟹類的B S A F從大到小排列為：銅、鋅（鎘）、汞（砷）、鉻（鉛）。

石磺體內銅的B S A F最高，這與石磺的銅含量遠高于其他4種底棲動物一致；彈涂魚個體體內B S A F高于1的元素有汞和鋅，在自然岸線彈涂魚體內砷的B S A F也高于1； 3種蟹的B S A F相似，高于1的主要有銅，此外，北方丑招潮蟹鎘含量的B S A F在所有岸線中均高于1，汞和鋅在大部分岸線類型也高于1?？傮w而言， 5種底棲生物體內的鉻、鉛含量均低于底棲環境，銅含量均高于底棲沉積環境（彈涂魚除外） ，砷、汞、鎘、鋅含量與底棲環境接近（石磺的鎘、汞高于底棲環境）。

3 討論

3.1 影響廣西海岸帶沉積物重金屬污染的因素

本研究區沉積物中各金屬間的相關性反映出單因素重金屬污染之間存在一定程度的相似性。例如，砷與鉻金屬濃度間的顯著相關，且養殖岸線和河口岸線的污染水平均較高，自然岸線的污染水平均較低。一方面，這可能與砷、鉻污染主要來源于飼料的投放以及生活廢水排放等人類活動有關[ 2 6]，自然岸線較養殖岸線和河口岸線受人類活動的影響更小，因此砷、鉻的污染程度更低；另一方面，也與沉積物的黏土含量與重金屬含量存在較普遍的正相關性相關[ 2 7]。已有研究表明，沉積物中的黏土及有機物組分對氧化態砷（砷酸鹽）有較強的吸附作用[ 2 8]，同時也對鉻具有較強的還原作用和吸附清掃作用[ 2 9-3 0]，這與調查區自然岸線的沉積物細粒組分和有機質組分含量均低于其他海岸類型是一致。

重金屬汞、鎘的污染程度在本區均表現中等污染，且含量也在河口岸線和養殖岸線較高，究其原因，河口岸線污染與河流上游區域工業點污染和農業面源污染有關[ 3 1]，工業污水中的汞、鎘等重金屬攜帶至河口岸線，而農業有機肥和農藥可能導致鎘、汞的氧化與富集[ 3 2-3 3]。養殖岸線汞、鎘污染可能主要來源于水產加工的污水排放以及含汞飼料的投放[ 2 6， 3 3]。此外，水體中溶解有機質不僅與汞、鎘等重金屬結合，改變這些物質的遷移及生物可利用性，有機質的還原能力還可促進汞、鎘形成硫化物沉淀[ 3 4]。類似的，砷、鋅、銅、鉛在河口岸線、養殖岸線和港口岸線均為中等污染，推測與該地區的石油化工、冶金產業發展有一定的關系[ 3 0-3 1]。在人類活動較強的沿海地區，漏油污染、燃料燃燒導致的大氣沉降以及有機物的螯合作用均可造成鋅、銅、鉛在沿岸潮灘的富集[ 3 3， 3 5]。

3.2 底棲生物對沉積環境重金屬污染的響應

沉積物重金屬能被生物所利用的前提條件是：沉積物中的重金屬可釋放到間隙水中，其游離分子或簡單絡離子為生物吸收，并參與到生物體內各種生化與生理過程[ 3 6]。而沉積物的不同形態重金屬組成可以反映其進入水環境的難易程度，影響生物吸收的有效性。已有研究表明，沉積物中鎘、鉛、銅、鋅等可利用態含量與生物利用度呈正相關[ 3 7]。此外，重金屬的不同賦存形態可能影響生物體內的重金屬累積響應。在本研究區，廣西北部灣地區沉積物中的大多數重金屬存在形態以殘渣態為主，占總質量的9 0%以上（圖3）。由此推測，本研究區沉積物重金屬污染的生物毒性較低，對生態系統的威脅處于較低水平。

同時，重金屬在生物體內的富集和轉化是一個復雜的動態過程[ 3 8]。生物對重金屬的富集程度與食物質量、所處營養級及重金屬本身的理化性質有很大關聯[ 3 9]，即使生活在相同的環境，不同物種體內重金屬含量和積累因子也反映出其對重金屬污染響應的物種特異性。例如，銅與鋅作為生物體所必需的微量元素，在合成酶、維持細胞形態與代謝、促進細胞生長等方面具有重要作用[ 4 0]，因此在底棲生物中的含量普遍較高。而石磺的銅積累因子出現異常高值，可能與銅離子能提高軟體動物肌肉組織內抗氧化酶的活性，加強抗氧化防御系統有關[ 4 1-4 2]。彈涂魚的鋅含量與積累因子值出現異常高值，可能與彈涂魚的樣品組織中未剔除魚骨，而魚骨中的鋅含量遠遠大于肌肉組織有關[ 4 3-4 4]。此外，砷、鎘在生物體內的積累可能與其易與生物體內有機物螯合相關，汞的生物甲基化機制，使得生物在進食、呼吸等過程中發生了重金屬汞的富集[ 4 5-4 6]。鉛、鉻可通過食物鏈或食物網產生生物稀釋效應，生物的酶解作用、抗氧化機制和對重金屬的螯合轉移也使得重金屬鉛、鉻以較穩定的形態存在而不易被生物吸收，或可能通過細胞空泡化的方式將重金屬排出體外而達到解毒效果[ 4 7]。

此外，不同生物食性不同也反映了其對食物鏈中重金屬遷移富集的響應不同。本研究中，彈涂魚、石磺、3種蟹的重金屬富集指數存在一定差異，總體來說，石磺對重金屬的富集能力最強，其次是蟹類，彈涂魚最低。推測可能與它們的食性不同有關。雖然這些底棲生物均為雜食性，但石磺是兼植物食性的軟體動物，營養等級較低，而彈涂魚的營養級相對較高，對重金屬的積累主要通過復雜的食物鏈來轉化[ 4 8]。

4 結論

本研究通過調查廣西海岸帶不同岸線類型的表層沉積物和底棲動物重金屬含量，獲得以下結論：①沉積物中各重金屬的平均含量從大到小排列為：鋅、鉻、鉛、銅、砷、鎘、汞，且砷、鉻、汞、鉛、鋅的含量在不同岸線類型的組間差異較顯著，總體上河口岸線和養殖岸線含量較高，自然岸線含量較低；這與河流上游區域工業點污染和農業面源污染、水產加工的污水排放等有一定的關系。大多數重金屬之間存在協同性且受到沉積環境的有機碳含量及粒徑組成的影響。②不同底棲生物體內重金屬平均含量排序不同， B S A F排序反映出重金屬污染響應的生物特異性顯著，例如，石磺的B S A F從大到小排列為：銅、鎘、汞、砷、鋅、鉻、鉛；彈涂魚的B S A F從大到小排列為：鋅、汞、鎘、砷、銅、鉻、鉛；而3種蟹類的重金屬富集響應相似，從大到小排列為：銅、鋅（鎘）、汞（砷）、鉻（鉛）。由此推測，除了環境中的重金屬生物可利用性，不同生物類群的生理特性以及食性差異等也是對重金屬污染響應不同的主要原因。

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[ 4 4] C HUD Z I N S KA M，KOMO R OW I C ZI，HAN CA，e ta l . C h e m o m e t r i ca p p r o a c ht oe v a l u a t ee l e m e n td i s t r i b u t i o ni nm u s c l e，l i v e ra n d f i s hb o n e o f r o a c h（ R u t i l u s r u t i l u s） ，s i l v e r b r e a m（ B l i c c ab j o e r k n a）a n d c r u c i a nc a r p（ C a r a s s i u s c a r a s s i u s）f r o mS w a r z？d z k i eL a k e（ P o -l a n d）u s i n gI C P - M Sa n dF I A S - C VAA St e c h n i q u e s[ J]. J o u r n a l o fE n v i r o n m e n t a l S c i e n c ea n dH e a l t h，P a r tB，2 0 1 6，5 1（ 1 1） ：7 9 0-8 0 0.

[ 4 5] THAY E RJS，B R I N C KMANFE. T h eb i o l o g i c a lm e t h y l a t i o no fm e t a l sa n dm e t a l o i d s[ J]. A d v a n c e s i nO r g a n o m e t a l l i cC h e m i s t r y， 1 9 8 2，2 0：3 1 3-3 5 6.

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[ 4 7] S OU Z AIC，MO R O Z E S K M，A Z E V E D OVC，e t a l . I n t e g r a t i n gc h e m i c a l a n db i o l o g i c a l d a t ab yc h e m o m e t r i c s t oe v a l u a t ed e t o x i f i c a -t i o nr e s p o n s e so f an e o t r o p i c a l b i v a l v e t om e t a l a n dm e t a l o i dc o n t a m i n a t i o n[ J]. C h e m o s p h e r e，2 0 2 3，3 4 0：1 3 9 7 3 0.

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