乳山湾附近海域表层海水重金属分布特征及污染评价
于国庆 钟熙
摘 要：根据2013年夏（8月）、秋季（10月）对乳山湾附近海域表层海水重金属的调查资料，分析了该海域溶解态重金属Cu、Pb、Zn、Cd的时空分布特征，并对其进行了污染评价。结果表明，海域表层溶解态重金属的含量均表现为Zn>Cu>Pb>Cd，夏季的平均含量高于秋季。浓度高值集中在沿岸海域，受人类活影响明显。溶解态重金属的浓度在夏、秋两季均达到了国家II类海水水质标准，说明该海域海水水质状况良好。
关键词：溶解态重金属；污染评价；乳山湾
在海水、固体悬浮颗粒、沉积物和海洋生命物质中，重金属都广泛存在着，其多为非降解型有毒物质，重金属之所以是海洋环境的主要污染物之一，是因为他们通过食物链被生物吸收并慢慢地富集起来，在某些条件下又可以被转化成毒性更大的金属有机化合物，对海洋生物及人体健康造成严重的威胁[1]。海水中的重金属会保持在某一水平，是因为重金属进入海洋后，被海水稀释、悬浮物质吸附、沉降，最后至海底的沉积物中，而表层沉积物中的重金属又可以通过某些物理化学反应及生物过程再次进入海水中[2]。由于重金属化学行为和生态效应的复杂性，其分布、变化、迁移以及归宿等是当今海洋环境领域的研究热点[3-6]。
随着社会经济的大力发展，重金属被广泛应用到各个领域，沿岸海域重金属的污染也越来越严重。乳山养殖区位于乳山口附近海域，临近乳山口码头，以养殖滤食性贝类为主，受人为影响严重。近年来，对乳山湾海域沉积物、生物体重金属的研究较多[7-9]，对海水溶解态重金属的研究至今未见报道，本文根据2013年夏季（8）、秋季（10）在乳山养殖区海域的调查数据，分析了溶解态重金属Cu、Pb、Zn、Cd的浓度季节差异及平面分布特征，且对其进行了污染评价，以期为乳山养殖区重金属的进一步研究和污染防治提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 站位布设
于2013年8月、10月中旬对乳山湾附近海域进行了2个航次的调查，共设7个站位，分别采集表层海水样品，采集站位布设如图1所示。
1.2 样品采集及分析方法
按照《海洋监测规范》[10]要求，用聚乙烯采样瓶对重金属进行采集，用 1∶5的稀硝酸将采样瓶、过滤漏斗等浸泡数日，依次用蒸馏水、超纯水冲洗干净，再用聚乙烯袋包装待用。用卡盖式采水器采集表层水样，水样经0.45 μm的微孔滤膜过滤，过滤水样用硝酸酸化固定，酸化固定至pH 值均小于2.0 ，均保存在聚乙烯瓶中，密封后避光保存，带回实验室后进行分析。
海水重金属的分析参照《海洋监测规范》（GB17378 -2007） 进行。Cu、Pb、Zn、Cd的检测采用原子吸收分光光度法。
1.3 数据处理
文中重金属含量平面分布图用Surfer8.0绘制，对调查海域的海水质量采用单因子指数法进行评价，其计算公式为：
式中：Pi 、Ci 和Si分别为某重金属i项指标、实测数据和评价标准，当 Pi>1， 表明水质已经受到污染，当Pi ≤1，表明水质未受到污染，Pi越大，表明水体受污染程度越高。本研究采用国家II类海水水质标准[11]。
2 结果与讨论
2.1 乳山湾附近海域表层海水溶解态重金属含量
夏季乳山湾附近海域表层海水溶解态Cu的浓度介于（2.05～2.98）μg·L-1，平均值为2.48 μg·L-1，溶解态Pb 的浓度介于（0.44～0.85）μg·L-1，平均值为0.66 μg·L-1，溶解态Zn 的浓度介于（6.73～19.27）μg·L-1，平均值为11.14 μg·L-1，溶解态Cd 的浓度介于（0.10～0.25）μg·L-1，平均值为0.17 μg·L-1。秋季乳山湾附近海域表层海水溶解态Cu的浓度介于（2.05～2.85）μg·L-1，平均值为2.40 μg·L-1，溶解态Pb 的浓度介于（0.48～0.80）μg·L-1，平均值为0.65 μg·L-1，溶解态Zn 的浓度介于（5.18～12.42）μg·L-1，平均值为8.32 μg·L-1，溶解态Cd 的浓度介于（0.11～0.24）μg·L-1，平均值为0.15 μg·L-1。在夏、秋季中，溶解态重金属的含量均表现为Zn>Cu>Pb>Cd，夏季的重金属平均含量高于秋季。
2.2 乳山湾附近海域海水溶解态重金属平面分布特征
2.2.1 溶解态Cu的平面分布 夏季时，乳山湾附近海域溶解态Cu的平面分布在南北方向上呈现出低—高—低的趋势（图2A），高值出现在近岸区域，最高值为2.98 μg·L-1，但在乳山口附近出现了低值区域，最低值为2.05 μg·L-1。秋季与夏季表现出了相同的分布特征（图2B），高值区位于西北沿岸海域，最高值为2.85 μg·L-1，但在中部出现了一个明显的低值区，是由RS4站位的值偏低引起的，其值为2.23 μg·L-1。
2.2.2 溶解态Pb的平面分布 夏季时，乳山湾附近海域溶解态Pb的平面分布呈现出由东北向西南方向逐渐降低的趋势（图3A），在东北部出现了明显的高值区，最高值为0.85 μg·L-1，秋季与夏季表现出相同的分布特征（图3B），高值区位于海区的东北部，最高值为0.80 μg·L-1。
2.2.3 溶解态Zn的平面分布 夏季时，乳山湾附近海域溶解态Zn南北方向上表现出先降低后升高的变化特征（图4A），高值区出现在南、北两端，最高值分别为19.27 μg·L-1、15.9 μg·L-1，中间出现了较大的低值区域，秋季溶解态Zn表现出了相同的分布趋势（图4B），南北高值区的最高值分别为11.59 μg·L-1、12.42 μg·L-1。
2.2.4 溶解态Cd的平面分布 夏季时，乳山湾附近海域溶解态Cd从北向南表现出先降低后升高的变化趋势（图5A），在海区的中部形成明显的低值区域，高值位于远离海岸的南部区域，最高值为0.25 μg·L-1。秋季与夏季表现出相同的分布特征（图5B），高值区位于调查海域的南部，最高为0.24 μg·L-1。
2.3 乳山湾附近海域表层海水重金属污染评价
对乳山湾附近海域夏、秋季溶解态重金属用单因子指数法进行了评价（表1）。从表中可以看出，乳山湾附近海域春、秋季溶解态重金属均未超过国家II类水质标准，说明该海域水质状况良好。
3 结论
通过对2013年8月、10月乳山湾附近海域表层海水溶解态Cu、Pb、Zn、Cd的调查研究，得出以下结论：
2013年乳山湾附近海域表层海水中溶解态重金属Cu、Pb、Zn、Cd的平均浓度在夏、秋季分别为：2.48 μg·L-1，0.66 μg·L-1，11.14 μg·L-1，0.17 μg·L-1以及2.40 μg·L-1，0.65 μg·L-1，8.32 μg·L-1，0.15 μg·L-1，浓度均表现为Zn>Cu>Pb>Cd。
从浓度的平面分布看，大多数重金属高值区都集中在沿岸区域，说明沿岸的工业生产、居民生活等对乳山湾附近海域重金属的浓度产生了影响。
乳山湾附近海域溶解态重金属浓度在夏、秋均未超过国家II类海水水质标准，说明该海域海水水质状况良好。
参考文献：
[1] FORETNER U，WITTMAN G T W.Metal Contamination in Aquatic Environment[M].Berlin：Springer-Verlag，1984
[2] 陈静生，周家义.中国水环境重金属研究[M].北京：中国环境科学出版社，1992：369-376
[3] Robert W，Furness.Heavy metals in the marine environment[M].[s.l]：CRC Press Inc，1990：5-20
[4] Paul M S，Hein J W，Robin H.Cd，Zn，Ni and Cu in the India Ocean[J] .Deep-Sea Research，1992，39（1）：9-35
[5] 李然，李嘉，赵文谦.水环境中重金属污染研究概述[J].四川环境，1997，16（1）：19
[6] Krief M H C，T homas A J，Martin J M.Trace metal（Cd，Cu，Ni and Pb） cycling in the upper water column near the shelf edge of the European continental margin（Celtic Sea） [J]. Marine Chemistry，2002，79：1-26
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[8] 崔 毅，辛福言，马绍赛，等.乳山湾表层沉积物质量现状及其评价[J].海洋水产研究，2004，25（6）：42-46
[9] 李宝泉，李新正，王洪法，等.乳山近海六种重要经济动物重金属含量现状与评价[J].海洋环境科学，2004，29（3）：392-395
[10] 中华人民共和国国家质量技术监督局.GB17378.4-2007海洋监测规范第4部分：海水分析方法[S].北京：中国标准出版社，2007
[11] 中华人民共和国国家标准（GB3097-1997 ），海水水质标准 [S].北京：中国标准出版社，1997
Abstract：Based on the data of surveys during summer（August） and autumn（October） in the surface seawaters near Rushan Bay in 2013，the distribution characteristics of the heavy metal （Cu、Pb、Zn、Cd） were analyzed，and evaluated the level of pollution.The results showed that the concentrations of the dissolved heavy metals were characterized by Zn>Cu>Pb>Cd，and the average of concentration in summer was higher than in autumn.The high concentration value was concentrated in the coastal seawaters，which was obviously influenced by human activities.The concentration values of the dissolved heavy metals in the summer and autumn of 2013 did not exceed those of the Second-Classed Seawater Quality Standard of China，which indicated the quality of the seawaters near Rushan Bay was good.
Key words：dissolved heavy metals； pollution evaluation； Rushan Bay
（收稿日期：2015-02-25）
