第２５卷第３期 ２０１１年６月 资源环境与工程 Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖｏ１．２５．Ｎｏ．３ Ｊｕｎｅ，２０１１ 海南岛近岸海域表层沉积物中重金属元素含量状况 及生态风险分析 夏 南 ，薛桂澄 ，傅杨荣 ，杨 奕 ，柳长柱 ，马荣林 （１．海南省地质调查院，海南海口５７０２０６；２．中国地质大学，湖北武汉４３００７４） 摘要：利用ＩＣＰ／ＡＥＳ和冷原子吸收测汞仪等仪器对海南岛近岸海域表层沉积物中七种重金属元素进行测 试，结果表明，样品中重金属元素均有不同程度的检出，该地区重金属元素分布较为分散，体现了不同海 域重金属元素的输入输出差距；用Ｈａｋａｎｓｏｎ法评价表明，除受人类活动明显的较大港湾外，海南岛近岸海 域表层沉积物中重金属元素富集系数较小，危害程度为轻微污染，总体表明海南岛近岸海域表层沉积物中 重金属元素生态风险处于中低水平。 关键词：海南岛；近岸海域；重金属；生态风险 中图分类号：Ｐ７３６．４ ｌ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１—１２１１（２０１１）０３—０２４４—０４ Ｏ 引言 重金属（包括非金属元素砷）在海洋中的积累不 仅影响水生动植物的生长和繁殖，而且可以沿着食物 链逐级迁移和富集，威胁人类健康和发展。世界上典 型的重金属中毒事件有甲基汞引起的“水俣病”和镉 引起的“骨痛病”等。沉积物也是水生生物特别是底 栖动物重金属摄人的重要来源。水体、沉积物与生物 ＧＰＳ７２型手持式导航仪，共采集１４０件近岸海域表层 沉积物样品。 在样品采集过程中，除去粗大杂物、砾石、贝壳等 杂质；样品采集后，经过风干、研磨、过筛（１００目）、混 匀后置于棕色玻璃瓶中，采样器及玻璃瓶均用溶 液浸泡，在冰箱内（４℃）保存备用。 １．２样品分析测试 称取０．１２０ ０～０．１３０ ０ ｇ样品，置于３０ ｍＬ聚四氟 体中重金属相互影响、相互转化。重金属元素环境污 染一直以来都是国内外环境化学研究的热点 Ｊ。 海南岛是一个四周濒临海洋的海岛，含有丰富的 乙烯（ＰＴＦＥ）烧杯中，加少量水润湿，加入５ ｍＬ盐酸， 盖上ＰＴＦＥ盖，中温加热３０ ｍｉｎ左右，加入２．５ ｍＬ硝 酸，继续微沸加热至分解完毕，加入７ ｍＬ氢氟酸， ０．５ ｍＬ高氯酸，盖好并加热，待溶液基本澄清后加至 各类资源。有关其环岛近岸海域沉积物中重金属元素 的系统研究至今未见报道ｌ３ ｊ。本文立足于此，利用 海南省地质调查院承担的省部合作项目《海南岛生态 地球化学调查》的数据，对近岸海域表层沉积物中重金 高温，使高氯酸完全挥发。冷却后加入约１．７ ｍＬ盐酸 和少许水，再加热至全溶后，定容至２５ ｍＬ，用电感耦 合等离子体原子发射光谱仪（ＩＣＰ—ＡＥＳ）测定ｃｕ、Ｐｈ、 ｚｎ、Ｃｒ、Ｃｄ、Ａｓ等元素的质量浓度。称取样品０．５００ ０ 属元素的含量及其潜在生态风险进行研究，为海南国 际旅游岛的建设提供基础的环境地球化学资料。 ｇ，加入２．５ ｍＬ浓硫酸和２５ ｍＬ２．５％的高锰酸钾溶 液，６０～７０￣Ｃ条件下加热１ ｈ，冷却后用１０％盐酸羟胺 １样品采集与测试 １．１样品采集 溶液脱色，定容至５０ ｍＬ，用冷原子吸收测汞仪测定重 金属№的质量浓度。两个ｉ贝０试过程都进行了重复样 和标样分析。 ２００６年６月利用工程调查船于海南岛环岛进行 近岸海域表层沉积物样品采集，采样工具为不锈钢圆 弧抓斗，配重５０ ｋｇ，采样容量０．０２ ｍ 。导航定位采用 ２结果与讨论， ｆ 收稿日期：２０１１—０３—２１；改回日期：２０１１～Ｏ３—３Ｏ 基金项目：国土资源部、海南省合作项目“海南岛生态地球化学调查”（２００４１４２０００１０）。 作者简介：复南（１９８４一），男，工程师，在读研究生，水文与水资源工程专业，从事水工环地质、环境地球化学方面的工作。Ｅ—ｍａｉｌ ｎｍｇｘｉａｎａｎ＠１６３．ｔｏｍ 第３期 夏 南等：海南岛近岸海域表层沉积物中重金属元素含量状况及生态风险分析 ２４５ ２．１表层沉积物中重金属元素含量状况 将测试结果进行统计，海南岛近岸海域表层沉积 物中七种重金属（Ａｓ、Ｃｄ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｈｇ、Ｐｂ、Ｚｎ）的空间分 布于北部和东部近岸海域；Ｃｒ的高含量区分布于海南 岛北部和部分东部近岸海域。重金属的分布不仅与沉 积物的来源、沉积物的类型有关，人类活动对重金属元 布不均匀（见表１），其中，Ｈｇ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｃｕ空间分布上较 为一致，Ａｓ、ｃｒ和Ｃｄ的分布与其他重金属元素各有不 同。Ｈｇ、Ｐｂ、Ｃｕ、Ｚｎ的高含量区分布于北部海域，低值 则分布于东北部和东南部海域；Ａｓ的高含量区主要分 布于西南近岸海域的较大港湾；Ｃｄ的高含量区主要分 素的分布有一定影响。海南岛近岸海域沉积物中重金 属元素含量高值集中在较大海湾如海口湾、铺前湾、小 海、八所湾等处，标志着人类活动对近岸海域介质环境 中重金属的输入。 与国内外海湾相比较（见表２），海南岛近岸海域 表１海南岛近岸海域表层沉积物中重金属元素含量（ｍｇ／ｋｇ） 沉积物中Ａｓ的含量低于广东大亚湾，高于广西近岸海 Ｔａｂｌｅ．１ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌｓ ｉｎ ｓｕｒｆａｃｅ ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｉｎ 域沉积物中含量值；Ｃｄ、Ｈｇ和Ｃｕ的含量低于美国 Ｈａｉｎａｎ Ｉｓｌａｎｄ’Ｓ Ｉｎｓｈｏｒｅ Ｎａｎｇａｎｓｅｔｔ湾、加拿大Ｊａｍｅｓ湾、广西近岸海域和广东 大亚湾沉积物中含量值；Ｃｒ的含量低于美国 Ｎａｎｇａｎｓｅｔｔ湾和广东大亚湾，高于加拿大Ｊａｍｅｓ湾和广 西近岸海域沉积物中含量值；Ｐｂ的含量高于广西近岸 海域沉积物中的含量值，低于美国Ｎａｎｇａｎｓｅｔｔ湾、加拿 大Ｊａｍｅｓ湾和广东大亚湾沉积物中含量值；Ｚｎ的含量 低于美国Ｎａｎｇａｎｓｅｔｔ湾、加拿大Ｊａｍｅｓ湾和广东大亚湾 沉积物中含量值。总体来说，海南岛近岸海域沉积物 中重金属元素含量在国内外处于较低含量水平。 表２国内外海域沉积物中重金属元素含量对比（单位：ｍｇ／ｋｇ） Ｔａｂｌｅ．２ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｈｅａｖｙ ｍｅｔｌａｓ ｉｎ ｓｕｉ｛ａｃｅ ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｆｒｏｍ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ａｒｅａｓ 注：ＮＡ表示无数据。 ２．２表层沉积物中重金属元素潜在生态危害评价 在生态危害系数Ｅ 及沉积物中多种重金属的潜在生 本文选用Ｈａｋａｎｓｏｎ提出的潜在生态危害指数法 态危害指数Ｒ 可分别表示为： 进行评价 ，该方法代表了国际上有关沉积物重金属 Ｅ ＝Ｔ ×Ｃｆ （１） 研究的先进方法，它不仅反映了某一特定环境中的各 ＲＩ＝∑Ｅ ＝∑Ｔ ・Ｃｆ＝∑Ｔ ・Ｃ ／Ｃ （２） 种污染物的影响，而且也反映了多种污染物的综合影 其中ｃ 为重金属的富集系数（Ｃ ＝Ｃ ／Ｃ ）；Ｃ。为表层 响，并且用定量的方法划分出潜在生态危害的程度。 沉积物重金属ｉ浓度的实狈４值；Ｃ 为计算所需的参照 根据这一方法，某一区域沉积物中第ｉ种重金属的潜 值，参照值采用工业化以前的沉积物中重金属的背景 表３沉积物中相关重金属的参照值和毒性系数 Ｔａｂｌｅ．３ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｖａｌｕｅｓ ａｎｄ ｔｏｘｉｃ ｃｏｅｆｉｆｃｉｅｎｔ ｏｆ ｈｅａｖｙ ｍｅｔｌａｓ ｉｎ ｓｕｒｆａｃｅ ｓｅｄｉｍｅｎｔｓ 资源环境与工程 值，本文采用海南岛近岸海域深层沉积物中重金属的 含量值（见表３）；Ｔ 为重金属 的毒性系数，它主要反 映重金属的毒性水平和生物对重金属污染的敏感程 度。Ｈａｋａｎｓｏｎ主要从“元素丰度原则”和“元素释放 范围定义了重金属四个级别的生态危害程度。表３和 表４分别给出了有关重金属的毒性系数及生态危害程 度的划分标准。 度”角度考虑并处理此问题。同时根据Ｅ 和Ｒ。值的 表４沉积物相关重金属生态危害程度划分标准Ⅲ Ｔａｂｌｅ．４ Ｔｈｅ ｓｔａｎｄａｒｄ ｏｆ ｅｃｏｌｏｇｙ ｒｉｓｋ ｏｆ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌｓ ｉｎ ｓｅｄｉｍｅｎｔｓ 根据Ｈａｋａｎｓｏｎ评价公式计算结果，海南岛近岸海 域表层沉积物中七种重金属元素的富集系数大部分＜ １（见表５）；个别较大港湾沉积物中重金属富集系数超 过了１，表明海南岛近岸海域表层沉积物中重金属元 素富集能力总体较弱，但局部海域已受到工业化进程 的影响，出现重金属元素富集较强的现象，也显示出沉 生态危害系数 Ｅ：＜４０或ＲＩ＜１５０ 生态危害程度 轻微 ４０≤Ｅ ≤８Ｏ或１５０≤ＲＩ￣＜３００ 中等 积物中重金属的输入大于输出。七种重金属的富集系 ８０≤Ｅ：≤１６０或３００≤ＲＩ￣＜６００ 强 数均值大小顺序为：Ａｓ＞Ｈｇ＞Ｐｂ＞Ｃｄ＞Ｃｕ＞Ｚｎ＞Ｃｒ， １６０≤Ｅ ＜￣３２０或ＲＩ＞６００ 很强 其中Ｐｂ富集是工业化进程交通运输业发展迅速的明显 标志，主要受交通污染后大气沉降和陆源水体的输入。 表５海南岛近岸海域表层沉积物中重金属元素潜在生态危害系数和危害指数 Ｔａｂｌｅ．５ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｅｃｏｌｏｇｙ ｒｉｓｋ ｆｏｒ ｈｅａｖｙ ｍｅｔｌａｓ ｉｎ ｓｕｒｆａｃｅ ｓｅｄｉｍｅｎｔｓ ｏｆ Ｈａｉｎａｎ ｉｓｌａｎｄ’Ｓ ｉｎｓｈｏｒｅ 从潜在生态危害系数和危害程度上看，海南岛近 告，过度开发和破坏海洋资源，将会对近岸海域生态环 岸海域表层沉积物中重金属Ｒ 范围和均值以及潜在 境造成威胁，进而威胁到人类自身。 生态危害系数均较小，七种重金属潜在生态危害系数 顺序为Ｈｇ＞Ｃｄ＞Ａｓ＞Ｐｂ＞Ｃｒ＞Ｃｕ＞Ｚｎ。综合Ｅ 和 ３结论 Ｒ 值的范围标准，海南岛近岸海域表层沉积物中重金 （１）海南岛近岸海域沉积物中七种重金属元素分 属元素危害程度属于轻微污染。但部分点位Ｈｇ、Ｃｄ 布较为分散，其中在个别港湾表层沉积物出现元素含 已属于强和中等污染。这些污染的点位处于较大港湾 量较高值；与国内外一些港湾沉积物中重金属元素含 处，标志着频繁人类活动对周围海域沉积物影响程度 量相比，海南岛近岸海域沉积物中重金属元素含量总 已达到不可忽视的水平。通过分析和评价表明，海南 体处于较低水平状况。 岛近岸海域沉积物中重金属元素含量状况处于中低生 （２）海南岛近岸海域表层沉积物中重金属富集能 态风险水平。 力总体较弱，局部海域由于受人类活动影响较大，沉积 海南国际旅游岛建设对近岸海域生态环境质量提 物中重金属的含量出现较强富集。七种重金属元素富 出了高要求，表层沉积物是近岸海域生态环境的重要 集系数均值大小顺序为：Ａｓ＞Ｈｇ＞Ｐｂ＞Ｃｄ＞Ｃｕ＞Ｚｎ 组成介质，也是指示环境质量主要指标之一。根据评 ＞Ｃｒ。 价结果分析，海南岛近岸海域表层沉积物中重金属总 （３）根据单个重金属的潜在生态危害系数和多个 体处于较低的生态风险水平，不会对近岸的生态环境 重金属的潜在生态危害指数所得到的评价结果表明： 造成影响，但局部海域也对频繁的人类活动发出了警 海南岛近岸海域表层沉积物重金属潜在生态危害程度 第３期 夏南等：海南岛近岸海域表层沉积物中重金属元素含量状况及生态风险分析 ２４７ 为轻微，处于较低的生态风险水平，个别较大港湾处出 ｚｎ、ｃｄ、ｃｒ的分布［Ｊ］．海洋环境科学，１９９９，１８（２）：３１—３７． ｄｂｅｒｇ Ｅ Ｄ，Ｇａｍｂｌｅ Ｅ，Ｇｒｉｆｆｉｎ Ｊ Ｊｅｔ１．Ｐｏｌａｌｕｔｉｏｎ ｈｉｓｔｏｒｙ ｏｆ ［６］ Ｇｏｌ现强和中等污染水平；污染程度顺序为Ｈｇ＞Ｃｄ＞Ａｓ＞ Ｐｂ＞Ｃｒ＞Ｃｕ＞Ｚｎ。 Ｎａｒｒａｇａｎｓｅｔｔ Ｂａｙ ａｓｒｅｃｏｒｄｅｄ ｉｎ ｉｔｓ ｓｅｄｉｍｅｎｔｓ［Ｊ］．Ｅｓｔｕａｒｉｎｅ，Ｃｏａｓｔｌａ ａｎｄ Ｓｈｅｌｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ，１９７７，５：５４９—５６１． （４）海南岛近岸海域沉积物中重金属总体上不会 对近岸海域生态环境造成影响，有利于国际旅游岛的 建设。 ｏｏｓｃｈｅｎｋｏ Ｗ Ａ，Ｃａｐｏｃｉａｎｃｏ Ｊ，Ｃｏｂｕｍ Ｊｅｔａ１．Ｇｅｏｃｈｅｍｉｃａｌ ［７］ Ｇｌｄｉｓｔｉｂｕｔｒｉｏｎ ｏｆ ｔｒａｃｅ ｍｅｔａｌｓ ａｎｄ ｏｒｇａｎｏｃｈｌｏｒｉｎｅ ｃｏｎｔａｍｉｎａｎｔｓ ｏｆ ａ Ｌａｋｅ Ｏｎｔａｒｉｏ ｓｈｏｒｅ ｌｉｎｅ ｍａｒｓｈ［Ｊ］．Ｗａｔｅｒ，Ａｉｒ ａｎｄ Ｓｏｉｌ Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ，１９８１， １５：１９７—２１３． 参考文献： ＷａｎｇＷＸ，ＳｔｕｐａｋｏｆｆＩ，ＦｉｓｈｅｒＮ Ｓ．ＢｉｏａｖａｌｌａｂｉＩｉｔｙ ｏｆｄｉｓｓｏｌｖｅｄ ａｎｄ ［８］ 徐恒振，周传光，马永安，等．中国近海近岸海域沉积物环境质量 ［Ｊ］．交通环保，２０００，２１（３）：１６—１８． ［９］ 廉雪琼．广西近岸海域沉积物中重金属污染评价［Ｊ］．海洋环境 科学，２００２，２１（３）：３９—４２． ［１０］ 丘耀文，颜文，王肇鼎，等．大亚湾海水、沉积物和生物体中重金 属分布及其生态危害［Ｊ］．热带海洋学报，２００５，２４（５）：６９—７６． Ｈａｋａｎｓｏｎ Ｌ．．Ａｎ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｒｉｓｋ ｉｎｄｅｘ ｆｏｒ ａｑｕａｔｉｃ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ： ｓｅｄｉｍｅｎｔ—ｂｏｕｎｄ ｍｅｔａｌｓ ｔｏ ａ ｍａｒｉｎｅ ｄｅｐｏｓｉｔ ｆｅｅｄｉｎｇ ｐｏｌｙｃｈａｅｔｅ［Ｊ］． Ｍａｒｉｎｅ Ｅｃｏｌｏｇｙ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ Ｓｅｒｉｅｓ，１９９９，１７８：２８１—２９３． ［２］ 徐晓白．化学（物质）污染与可持续发展［Ｊ］．中国科学院院刊， １９９６（５）：３６１—３６４． 武正华，王宁，等．海南南岸港湾海水和沉积物重金属污 ［３］ 张宇峰，染研究【Ｊ］．南京大学学报，２００２，３９（１）：８１—９０． ［４］ 甘居利，贾晓平，李纯厚，等．南海北部陆架区表层沉积物中重金 属分布和污染状况［Ｊ］．热带海洋学报，２００３，２２（１）：３６—４２． ［５］ 陈志强，张海生，刘小涯．三亚湾和榆林湾海水溶解态ｃｕ、Ｐｈ、ａ ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｔｏ ｌｏｇｉｃａｌ ａｐｐｒｏａｃｈ［Ｊ］．Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓ，１９８０，１４（８）：９７５— １ ００１． （责任编辑：于继红） Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ Ｒｉｓｋ ａｎｄ ｔｈｅ Ｃｏｎｔｅｎｔ Ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ Ｈｅａｖｙ Ｍｅｔａｌｓ ｉｎ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｅｄｉｍｅｎｔｓ ｏｆ Ｈａｉｎａｎ Ｉｓｌａｎｄ’Ｓ Ｉｎｓｈｏｒｅ ＸＩＡ Ｎａｎ ｒ．ＸＵＥ Ｇｕｉｃｈｅｎｇ ，ＦＵ Ｙａｎｇｒｏｎｇ ，ＹＡＮＧ Ｙｉ ，ＬＩＵ Ｃｈａｎｇｚｈｕ ，ＭＡ Ｒｏｎｇｌｉｎ （１．Ｈａｉｎａｎ Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｕｒｖｅｙ，Ｈａｉｋｏｕ，Ｈａｉｎａｎ ５７０２０６；２．Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＧｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｗｕｈａｎ，Ｈｕｂｅｉ ４３００８１） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｓｅｖｅｎ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌｓ ｉｎ ｓｕｒｆａｃｅ ｓｅｄｉｍｅｎｔｓ ｏｆ Ｈａｉｎａｎ Ｉｓｌａｎｄ ｇ Ｉｎｓｈｏｒｅ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂｙ ＩＣＰ／ＡＥＳ ａｎｄ ｃｏｌｄ ａｔｏｍｉｃ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｍｅｒｃｕｒｙ ｍｅｔｅｒ．Ｔｈｅ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｄｅｔｅｃｔｅｄ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｅｘｔｅｎｔ，ｔｈｅ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌｓ ｍｅａｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｉｎｐｕｔ ａｎｄ ｏｕｔｐｕｔ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｂａｙ ｏｆ ｔｈｉｓ ｓｅａｓ．Ｈａｋａｎｓｏｎ ｌａｗ ａｐｐｒａｉｓａｌ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｏｅｆｉｃｉｅｎｔｆ ｏｆ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌｓ ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ ｉｓ ｖｅｒｙ ｓｍａｌｌ ａｎｄ ｔｈｅ ｈａｒｍ ｄｅｇｒｅｅ ｉｓ ｔｈｅ ｓｌｉｇｈｔ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｉｎ ｓｕｒｆａｃｅ ｓｅｄｉｍｅｎｔｓ ｏｆ Ｈａｉｎａｎ Ｉｓｌａｎｄ＂ｓ Ｉｎｓｈｏｒｅ ｅｘｃｅｐｔ ｓｏｎｌｅ ｌａｒｇｅ ｂａｙｓ，ｗｈｅｒｅ Ｈｕｍａｎ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｉｓ ｆｒｅｑｕｅｎｔ．Ｔｈｅ ｏｖｅｒａｌｌ ｉｎｄｉｃａｔｅｓ ｔｈａｔ ｅｃｏｌｏｇｙ ｒｉｓｋ ｏｆ ｔｈｅ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌｓ ａｒｅ ｉｎ ｔｈｅ ｌｏｗｅｒ ｌｅｖｅ１． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｈａｉｎａｎ Ｉｓｌａｎｄ；ｉｎｓｈｏｒｅ；ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌｓ；ｅｃｏｌｏｇｙ ｒｉｓｋ
