2012年天津大神堂贝类养殖区海水重金属含量分析
张妍++陈丽梅++刘利华++邢克智++郭永军++杨全
摘 要：于2012年3月至8月对大神堂贝类养殖区海水中的Cd、Pb、Cu含量进行了分析，结果表明，大神堂贝类养殖区5个站位海水中的Cd含量变化范围在0.104～1.525 μg/L之间，Pb含量变化范围在0.120～4905 μg/L之间，Cu含量在0.764～8.429 μg/L之间，3种重金属含量符合海水Ⅰ类水质和Ⅱ类水质标准。从重金属污染指数来看，所有调查站位在2012年春季和夏季Pi平均值均小于1，范围在0.209～0.499之间，夏季比春季稍高，说明大神堂贝类养殖区水质状况良好，适合养殖底栖贝类。2012年春季重金属污染指数平均值排序为：Cd>Cu>Pb，夏季为：Cu>Cd>Pb。
关键词：重金属；大神堂贝类养殖区；水质
渤海湾天津近海渔业水域，主要范围为北起天津市汉沽，南至天津市大港区，具体位置为东经117°37′-118°21′，北纬38°34′-39°11′之间，海域面积约3 300 km2[1]。渤海地理位置特殊，海水交换能力弱，加之近年来天津城市经济建设的迅速发展，使天津沿海的生态资源不可避免地受到人类活动的影响。重金属属于不可降解污染物，海洋中的重金属尤其是可溶态重金属可通过生物富集作用，对海洋中的生物产生致死、致畸等毒害效应，并最终通过食物链危害人体健康，一直以来是被重点关注的海洋环境污染物之一[2]。大神堂贝类保护区位于天津市汉沽区大神堂以南海域的大小砂岗及其边缘海域，面积约35 km2，水深5 m左右，历史上一直是扇贝、牡蛎等海洋生物的栖息场所，与周边海域相比具有独特的生态环境和海洋生物资源[3]。为了恢复天津海洋生物资源，从2011起在大神堂海域开展了大规模的贝类底播增殖，本研究根据贝类不同放苗密度设置了5个站位，于2012年3月份到8月份对大神堂贝类养殖区5个站位海水中的Cu、Cd、Pb含量进行了监测，旨在丰富大神堂贝类养殖区海水重金属基础数据，为贝类养殖产业发展提供有力保障。
1 材料与方法
1.1 调查站位设置
于2012年3月份至8月份在天津大神堂贝类养殖区按贝类苗种投放密度进行海水样品采集，5个站位具体位置见表1。
1.2 仪器与试剂
797VA型多功能伏安极谱仪（瑞士万通公司），PB-10标准型pH计，海水盐度计-VSA7，Cu2+、Cd2+、Pb2+、Zn2+标准使用溶液中间液：1.0 mg·L-1、0.5 mg·L-1、1.0 mg·L-1、10.0 mg·L-1；HNO3（优级纯）；HCl（优级纯）。所用玻璃器皿均用稀HNO3浸泡24h以上后用纯水冲洗。
1.3 试验方法
于2012年3月至8月进行6个航次的调查，在大神堂贝类养殖区设置5个站位，每个站位采集3个平行样，按海洋监测规范（GB 17378-2007）进行样品采集，水样经0.45 μm膜过滤后硝酸酸化固定，装入聚乙烯瓶带回实验室分析。海水重金属分析参照海洋监测规范（GB 17378-2007）进行，采用阳极溶出伏安法对海水中Cu、Pb和Cd进行测定。
1.4 评价标准
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：
Pi=Ci/Si
式中，i为污染因子，Ci为污染因子i的实测含量，Si为污染因子i的评价标准值，本研究采用国家海水Ⅱ类水质标准（GB3097-1997）（适合水产养殖）作为标准值。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。
2 结果与分析
2.1 大神堂贝类养殖区海水中Cd的含量变化
图1 2012年3-8月大神堂贝类养殖区海水中Cd的含量变化
如图1所示，2012年3-8月各站位海水中Cd的含量变化范围在0.104～1.525 μg/L之间。3月份在站位5出现整个调查月份最小值，最大值出现在6月份的站位3。4月份各站位平均重金属含量最低，平均值为0.134 μg/L，在6月份达到相对的顶峰，平均值为0.621 μg/L。总体来看，各站位表现出春季低（平均值0.19 μg/L），夏季高（平均值0.624 μg/L）的现象。各站位间除6月份站位3出现相对较高值外，其余月份各站位间重金属含量差别不大。
2.2 大神堂贝类养殖区海水中Pb的含量变化
图2 2012年3-8月大神堂贝类养殖区海水中Pb的含量变化
如图2所示，2012年3-8月各站位海水中Pb的含量变化范围在0.120～4.905 μg/L之间，其中3月份在站位4出现整个调查月份的最低值，最高值出现在7月份中的站位5。3月份各站位平均重金属含量最低，平均值为0.363 μg/L，其中最小值出现在站位4，为0.12 μg/L。在7月份达到相对的顶峰，平均值为3.42 μg/L。总体来看，各站位表现出春季低（平均值0.209 μg/L），夏季高（平均值0.397 μg/L）的现象。
2.3 大神堂贝类养殖区海水中Cu的含量变化
图3 2012年3-8月大神堂贝类养殖区海水中Cu的含量变化
从图3可以看出，2012年3-8月各站位海水中Cu含量的变化范围在0.764～8.429 μg/L之间。其中最小值出现在4月份的站位2，最大值出现在8月份的站位4。4月份各站位平均重金属含量最低，平均值为1.772 μg/L，在8月份达到相对的顶峰，平均值为6.558 μg/L。总体来看，从3月到8月份，Cu含量呈现逐渐升高的趋势，各站位表现出春季低（平均值2.473 μg/L），夏季高（平均值5.648 μg/L）的现象。
2.4 水质评价及污染指数
水质评价标准参照《中华人民共和国海水水质标准》（GB3097-1997）。评价结果显示，大神堂贝类养殖区5个站位海水中的Cd含量除站位3在6月份符合Ⅱ类水质标准外，其余均符合海水Ⅰ类水质标准。海水中的Pb含量在5个站位所有月份的调查中，Ⅰ类海水比例占40%，其中在3月份5个站位全部符合Ⅰ类海水水质标准；其余站位符合Ⅱ类海水水质标准。海水中的Cu含量春季（3-5月）全部符合Ⅰ类海水水质标准，夏季大部分站位符合Ⅰ类水质标准（占63.3%），其余符合Ⅱ类水质标准。从重金属污染指数分析来看，所有调查站位在2012年春季和夏季Pi平均值均小于1，范围在0.209～0.499之间，夏季比春季稍高，说明大神堂贝类养殖区水质状况良好，适合养殖底栖贝类。2012年春季重金属污染指数平均值排序为：Cd>Cu>Pb，夏季为：Cu>Cd>Pb。
3 讨论
3.1 大神堂贝类养殖区海水的Cd含量分析
毛天宇等人[4]在1996-2005年对天津近海22个监测站位的海水Cd含量进行监测，结果表明，虽然Cd含量总体上有逐年增加趋势，但均未超过国家海水水质Ⅰ类标准，与张效龙等人在2010年的调查[5]结果一致，说明近年来天津海域没有受到Cd污染的危害，其中汉沽地区海水中Cd含量与大港等地区相比较低[4]。江洪友等[6]2011年对天津近海调查表明，海水中Cd的含量平均值为0.356 μg/L，其中汉沽附近海域Cd 含量也处于较低水平，为0.235 μg/L，Cd最大值分别出现在塘沽和大港附近海域，这与其附近大沽排污河和南港工业区工业活动的陆源排污有一定关系。与以上结果相比，本研究中2012年汉沽大神堂贝类养殖区海水中Cd含量也较低，春季平均值为0.19 μg/L，夏季平均值为0.624 μg。可以看出，大神堂贝类养殖区海水Cd含量总体还处于较低水平，且历年变化不大，尚未受到人类活动的严重影响，能够满足贝类养殖对水质的要求。Cd 秋季污染程度比春季略有增加，但总体上不同季节含量差别不大，与近10年对天津海域不同季节海水Cd含量的报道一致[4]。
3.2 大神堂贝类养殖区海水的Pb含量分析
1996-2005年对天津近海Pb含量的监测平均值显示，Pb含量均超过国家海水Ⅰ类水质标准，2002-2004年连续3年全监测区Pb含量均超过国家海水Ⅱ类水质标准，其含量还呈增加趋势，其中汉沽区海水中Pb含量与天津其它海域相比处于较低水平[4]。2011年天津近海Pb含量的平均值为3.13 μg/L[6]，符合Ⅱ类水质标准，Pb 含量最大值出现在大港近岸海域，为受陆源排污和围填海工程影响较大的海域，最小值出现在塘沽附近海域，汉沽海域海水中Pb含量处于两者之间。Pb是典型的与工业污染有关的元素，因此近岸海域海水的重金属含量与沿岸污染物排放有密切关系[7]。与以上结果相比，2012年3-8月大神堂贝类养殖区海水中Pb含量大部分符合Ⅱ类水质标准，占5个站位调查总月份的60%。海水中的Pb在秋季污染程度比春季略有增加，但总体上不同季节含量差异不显著。与本次调查的其他两种金属含量相比，大神堂贝类养殖区的Pb 含量处于较高水平，但尚未达到污染程度，处于海水养殖的允许范围之内。
3.3 大神堂贝类养殖区海水的Cu含量分析
1996-2005年对天津近海的水质监测显示，除2000年丰水期、2004年丰水期和2005年平水期Cu含量超过国家海水Ⅰ类水质标准外，其余各水期Cu含量都较低，Cu污染只在个别监测时期内含量较高，总体上污染不严重[4]。Cu含量在2001-2002年间较此之前及以后有一个明显的低谷期，可能与我国在2001年启动了渤海碧海行动计划有关，其中汉沽海域Cu含量相对天津其它海域稍高。2011年的监测结果表明天津近海Cu含量平均值为3.36 μg/L[6]，未超过Ⅰ类水质标准。本研究中，2012年3-8月大神堂贝类养殖区Cu含量绝大多数符合Ⅰ类水质标准，少数符合Ⅱ类水质标准，总体含量与往年相比虽有所增加，但完全满足海水养殖的基本要求。与Cd 和Pb一样，海水中的Cu在夏季污染程度比春季略有增加，但总体上不同季节含量差异不大。
3.4 大神堂贝类养殖区海水中的重金属来源分析
大神堂贝类养殖区所在的渤海海域是中国唯一的内海，海水自净能力有限，更新周期长[8]，加之各种人为的影响，重金属的含量有逐年增高的趋势。渤海湾地处的京津唐地区造纸、石油化工、制碱工业和现代医药等产业发达，工业废水排放是重金属的主要来源之一。相关统计表明，2005、2007及2009年，仅大沽河排放进入渤海湾的重金属每年都超过30 t[9-11]，近年来天津地区加强了对陆源污染物排放的治理，2010年以后，陆源污染物排放量有了大幅度降低，2014年大沽河的重金属排放量减至0.5 t[12]。除此之外，内源性污染物的增加（如沉积物及悬浮物向海水中释放重金属）、大气沉降、近海养殖业的发展也可能成为导致渤海湾重金属含量增加的重要因素[13-14]。从本研究的调查结果来看，大神堂贝类养殖区作为天津重要的渔业区域，海水中的Pb和Cu与往年相比略有增加，但总体来看，Cd、Pb和Cu三种重金属含量均未超标，整体水质良好，今后应进一步加强重金属污染源的治理，以保证贝类养殖产业的健康、持续发展。
参考文献：
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Analysis on heavy metal contents in Shellfish Culture Area of Dashentang，Tianjin in 2012
ZHANG Yan，CHENG Limei，LIU Li-hua，XING Kezhi，GUO Yongjun，YANG quan
（Tianjin Key Laboratory of Aqua-ecology and Aquaculture，College of Fisheries，Tianjin Agricultural University，Tianjin 300384）
Abstract：From March to August of 2012，Analysis was made to the content of Cd，Pb and Cu of seawater in Dashentang shellfish farming areas.The results showed that in the five sampling sites Cd content were in between 0.104～1.525 μg/L，Pb in between 0.120～4.905 μg/L and Cu in between 0.764～8.429 μg/L.The water quality was conformed to GradeⅠand GradeⅡof the national water quality standard.For the heavy metal pollution index analysis：the average of Pi was less than 1 in both spring and summer in the year 2012 in all the sampling sites，ranging between 0.209 and 0.499. It is slightly higher in summer than in the spring. The water quality of Dashentang shellfish farming area is in good condition，and it is suitable for the cultural of benthic shellfish.The order of average pollution index of heavy metal in 2012 were：spring：Cd>Cu>Pb，summer：Cu>Cd>Pb.
Key words：heavy metal； shellfish culture area of Dashentang； water quality
（收稿日期：2015-11-10）
