海南岛南部滨海沉积物中重金属分布特征及生态风险评价

何海军, 甘华阳, 何金先, 夏真, 阮明, 杨永鹏. 海南岛南部滨海沉积物中重金属分布特征及生态风险评价[J]. 海洋地质前沿, 2017, 33(3): 47-55. doi: 10.16028/j.1009-2722.2017.03008
引用本文: 何海军, 甘华阳, 何金先, 夏真, 阮明, 杨永鹏. 海南岛南部滨海沉积物中重金属分布特征及生态风险评价[J]. 海洋地质前沿, 2017, 33(3): 47-55. doi: 10.16028/j.1009-2722.2017.03008
He Haijun, Gan Huayang, He Jinxian, Xia Zhen, Ruan Ming, Yang Yongpeng. DISTRIBUTION PATTERN OF HEAVY METALS IN THE COASTAL SEDIMENT OF SOUTHERN HAINAN ISLAND AND ECOLOGICAL RISK ASSESSMENT[J]. Marine Geology Frontiers, 2017, 33(3): 47-55. doi: 10.16028/j.1009-2722.2017.03008
Citation: He Haijun, Gan Huayang, He Jinxian, Xia Zhen, Ruan Ming, Yang Yongpeng. DISTRIBUTION PATTERN OF HEAVY METALS IN THE COASTAL SEDIMENT OF SOUTHERN HAINAN ISLAND AND ECOLOGICAL RISK ASSESSMENT[J]. Marine Geology Frontiers, 2017, 33(3): 47-55. doi: 10.16028/j.1009-2722.2017.03008

海南岛南部滨海沉积物中重金属分布特征及生态风险评价

  • 基金项目:
    中国地质调查局项目“华南西部滨海湿地地质调查与生态环境评价”(1212010914020)
详细信息
    作者简介: 何海军(1986—),男,硕士,工程师,主要从事海洋地质与海洋环境方面的研究工作.E-mail:hehaijun1986@126.com
  • 中图分类号: P736.21;X826

DISTRIBUTION PATTERN OF HEAVY METALS IN THE COASTAL SEDIMENT OF SOUTHERN HAINAN ISLAND AND ECOLOGICAL RISK ASSESSMENT

  • 通过多种测试手段对海南岛南部滨海地区164个站位表层沉积物样品进行了重金属含量分析,探讨了重金属元素来源及分布特征,并对其生态风险进行了评价,结果表明:研究区Cu、Pb、Zn、Cr、As、Hg和Cd等元素含量分别为10.45、22.38、53.72、23.42、4.52、0.09和0.05 μg/g。重金属元素主要富集在新村港及榆林湾等地,其Hg元素较同类旅游港湾明显偏高。Cu、Pb、Zn、Cr主要来源为自然风化和侵蚀,其含量与分布受粒度制约;As元素分布主要受人类活动影响;有机质降解过程释放的金属离子以及人为因素是Hg、Cd的主要来源。单一重金属污染物对底质环境影响较小,潜在生态危害指数综合评价结果表明,部分站位表层沉积物已经受到重金属污染,各重金属潜在生态危害等级排序依次为Hg>As>Cd>Pb>Cu>Cr>Zn,Hg元素是主要潜在的生态风险,应加强对其监控。

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  • 图 1  取样站位分布

    Figure 1. 

    图 2  重金属含量分布

    Figure 2. 

    图 3  重金属元素与Al2O3及Org.M的主成分载荷

    Figure 3. 

    图 4  重金属污染系数和潜在生态危害系数分布特征

    Figure 4. 

    图 5  重金属污染程度(Cd)和潜在生态风险系数(ERI)分布

    Figure 5. 

    表 1  研究区沉积物样品的重金属含量统计

    Table 1.  Contents of heavy metals in the studied area μg/g

    统计量 Cu Zn Pb Cr As Cd Hg
    N 164 164 164 164 164 164 164
    最小值 3.36 18.70 9.67 1.06 0.11 0.00 0.02
    最大值 59.90 194.00 55.10 83.40 8.91 0.35 0.44
    平均值 10.45 53.72 22.38 23.42 4.52 0.05 0.09
    中间值 8.66 47.85 20.80 17.95 4.67 0.04 0.06
    标准差 6.73 29.21 8.04 18.92 2.11 0.05 0.07
    变异系数 0.64 0.54 0.36 0.81 0.47 0.91 0.81
    沉积物Ⅰ/Ⅱ类质量标准 35/100 150/350 60/130 80/150 20/65 0.5/1.5 0.2/0.5
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    表 2  研究区重金属元素与其他近岸重金属平均含量比较

    Table 2.  Comparison of average concentrations of heavy metals for study area and other coastal regions μg/g

    地区 Cu Zn Pb Cr As Cd Hg 文献来源
    海南岛南部 10.45 53.72 22.38 23.42 4.52 0.05 0.09 文本
    珠江口 46.7 110.2 40.9 82.3 26.36 0.37 0.19 文献[19]
    海南岛近岸 4.48 21.89 16.09 16.05 5.50 0.03 0.012 文献[20]
    青岛近岸 23.1 71.1 25.0 64.3 11.4 0.082 0.032 文献[21]
    天津近岸 30.5 77.4 21.6 57.5 5.45 0.147 0.025 文献[22]
    北海近岸 8.5 47.1 18.4 / 10.4 0.065 0.039 文献[23]
    ERL 34 150 46.7 81 8.2 1.2 0.15 文献[24]
    ERM 270 410 218 370 70 9.6 0.17 文献[24]
    注:ERL:生物效应阈值浓度低值;ERM:生物效应阈值浓度中值
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    表 3  重金属元素、Al2O3、有机质、中值粒径Pearson相关系数

    Table 3.  Pearson correlation coefficient of heavy metal elements, Al2O3, organic matter, and Mz

    Al2O3 Cu Zn Pb Cr As Cd Hg Mz Org.M
    Al2O3 1.000
    Cu 0.735** 1.000
    Zn 0.820** 0.898** 1.000
    Pb 0.864** 0.767** 0.864** 1.000
    Cr 0.888** 0.709** 0.784** 0.719** 1.000
    As 0.315** 0.123 0.163* 0.301** 0.213** 1.000
    Cd 0.366** 0.476** 0.501** 0.439** 0.315** -0.118 1.000
    Hg 0.322** 0.363** 0.400** 0.438** 0.243** 0.073 0.484** 1.000
    Mz 0.718** 0.519** 0.587** 0.505** 0.768** 0.197* 0.284** 0.207** 1.000
    Org.M 0.742** 0.848** 0.844** 0.720** 0.689** 0.096 0.649** 0.453** 0.533** 1.000
    注:n=164;**表示在0.01水平(双侧)上显著相关;*表示在0.05水平(双侧)上显著相关
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    表 4  主成分分析计算结果

    Table 4.  The calculated results of principal component analysis (PCA)

    元素 因子载荷
    PC1 PC2 PC3
    Cu 0.859 - -
    Zn 0.907 - -
    Pb 0.841 - -
    Cr 0.910 - -
    As - - 0.952
    Cd - 0.734 -
    Hg - 0.899 -
    Al2O3 0.914 - -
    Org.M 0.809 0.442 -
    特征值 4.746 1.800 1.136
    注:-表示主成分<0.4
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    表 5  重金属含量在不同生物效应浓度范围内样品数占总样品数的比重

    Table 5.  The proportion of samplesin different biological effect ranges in the total number of samples /%

    元素 <ERL ERL-ERM >ERM
    Cu 99.4(163/164) 0.6(1/164) 0
    Zn 99.4(163/164) 0.6(1/164) 0
    Pb 98.2(161/164) 1.8(3/164 0
    Cr 99.4(163/164) 0.6(1/164) 0
    As 95.7(157/164) 4.3(7/164) 0
    Cd 100(164/164) 0 0
    Hg 86.5(141/164) 13.5(23/164) 0
    注:ERL:生物效应阈值浓度低值;ERM:生物效应阈值浓度中值
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    表 6  重金属单项污染系数(Cf)和潜在生态危害系数(Er)

    Table 6.  Single factor evaluation(Cf) and potential ecological risk coefficients(Er) of heavy metals

    重金属 Cf Er
    最大值 最小值 平均值 最大值 最小值 平均值
    Cu 1.20 0.07 0.21 5.99 0.34 1.05
    Zn 1.11 0.11 0.31 1.11 0.11 0.31
    Pb 0.79 0.14 0.32 3.94 0.69 1.60
    Cr 0.93 0.01 0.26 1.85 0.02 0.52
    As 0.59 0.01 0.30 5.94 0.07 3.02
    Cd 0.35 0.00 0.05 10.62 0.12 1.62
    Hg 1.75 0.07 0.35 70.08 2.88 13.87
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  • [1]

    王伟力, 耿安朝, 刘花台, 等.九龙江口表层沉积物重金属分布及潜在生态风险评价[J].海洋科学进展, 2009, 27(4):502-507. doi: 10.3969/j.issn.1671-6647.2009.04.013

    [2]

    Huang P, Li T, Li A, et al. Distribution, enrichment and sources of heavy metals in surface sediments of the North Yellow Sea[J]. Continental Shelf Research, 2014, 73(1): 1-13. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=8324539b2071ef40bde565d5807700f2

    [3]

    季一诺, 赵志忠, 吴丹, 等.海南东寨港红树林沉积物中重金属的分布及其生物有效性[J].应用生态学报, 2016, 27(2):593-600. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=yystxb201602033

    [4]

    陈亮, 李团结, 杨文丰, 等.南海北部近海沉积物重金属分布及来源[J].生态环境学报, 2016, 25(3):464-470. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=tryhj201603014

    [5]

    陈石泉, 张光星, 吴钟解, 等.新村港表层沉积物重金属分布特征及污染评价[J].海洋湖沼通报, 2014(4):144-152. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=hyhztb201404020

    [6]

    刘建波, 刘洁, 陈春华, 等.三亚湾表层沉积物中重金属污染特征及生态风险评价[J].环境科学与管理, 2012, 37(7):106-109. doi: 10.3969/j.issn.1673-1212.2012.07.028

    [7]

    甘华阳, 何海军, 张卫坤, 等.三亚河沉积物中重金属生态风险评价与污染历史[J].生态环境学报, 2015, 24(11):1878-1885. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=tryhj201511020

    [8]

    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. doi: 10.3969/j.issn.1009-5470.2003.01.006

    [9]

    王红晋, 叶思源, 杜远生, 等.胶州湾东部和青岛前海表层沉积物重金属分布特征及其对比研究[J].海洋湖沼通报, 2007(4):80-86. doi: 10.3969/j.issn.1003-6482.2007.04.012

    [10]

    魏璟弢, 张焕玲, 李铁, 等.胶州湾及青岛近海表层沉积物重金属赋存形态研究[J].中国海洋大学学报:自然科学版, 2012, 42(增刊):157-164.

    [11]

    刘飞, 钟少军, 蒲晓强, 等.胶州湾李村河口沉积物中重金属分布特征及其控制因素[J].海洋科学, 2006, 30(4):31-35. doi: 10.3969/j.issn.1000-3096.2006.04.007

    [12]

    李凤业, 李学刚, 齐君, 等.近百年来胶州湾沉积物中重金属元素的累积过程及其环境意义[J].海洋学研究, 2011, 29(2):35-45. doi: 10.3969/j.issn.1001-909X.2011.02.004

    [13]

    柴小平, 胡宝兰, 魏娜, 等.杭州湾及邻近海域表层沉积物重金属的分布、来源及评价[J].环境科学学报, 2015, 35(12):3906-3916. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=hjkxxb201512016

    [14]

    倪志鑫, 张霞, 蔡伟叙, 等.珠江口沉积物中重金属分布、形态特征及风险分析[J].海洋环境科学, 2016, 35(3):321-328. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=hyhjkx201603001

    [15]

    孙妮, 黄蔚霞, 于红兵.湛江港海区沉积物和海洋生物中重金属的富集特征分析与评价[J].海洋环境科学, 2015, 34(5):669-672. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=hyhjkx201505005

    [16]

    罗先香, 张蕊, 杨建强, 等.莱州湾表层沉积物重金属分布特征及污染评价[J].生态环境学报, 2010, 19(2):262-269. doi: 10.3969/j.issn.1674-5906.2010.02.002

    [17]

    Hakanson L. An ecological risk index for aquatic pollution control: a sediment to logical approach[J].Water Research, 1998, 14(8): 975-1001.

    [18]

    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: 168-170.

    [19]

    甘华阳, 梁开, 郑志昌.珠江口表层沉积物中微量元素地球化学[J].海洋地质与第四纪地质, 2010, 30(4):131-139. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=hydzydsjdz201004016

    [20]

    夏南, 薛桂澄, 傅杨荣, 等.海南岛近海域表层沉积物中重金属元素含量状况及生态风险分析[J].资源环境与工程, 2011, 25(3):244-247. doi: 10.3969/j.issn.1671-1211.2011.03.015

    [21]

    刘珊珊, 张勇, 毕世普, 等.青岛近海底质沉积物重金属元素分布特征及环境质量评价[J].海洋环境科学, 2015, 34(6):891-897. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=hyhjkx201506015

    [22]

    江洪友, 刘宪斌, 张秋丰, 等.天津近海域沉积物重金属及砷分布与生态风险分析[J].海洋科学, 2013, 37(9):82-89.

    [23]

    甘华阳, 郑志昌, 梁开, 等.广西北海近海域表层沉积物的重金属分布及来源分析[J].海洋环境科学, 2010, 29(5):698-704. doi: 10.3969/j.issn.1007-6336.2010.05.019

    [24]

    Long E R, Macdonald D D, Smith S L, et al. Incidence of adverse biological effects within ranges of chemical concentrations in marine and sediments [J]. Environmental Management, 1995, 19(1): 81-97. doi: 10.1007/BF02472006

    [25]

    杨振, 胡明安, 黄松.大宝山矿区河流表层沉积物重金属污染及潜在生态风险评价[J].桂林工学院学报, 2007, 27(1):44-49. doi: 10.3969/j.issn.1674-9057.2007.01.009

    [26]

    彭晓彤, 周怀阳, 翁焕新, 等.珠江口沉积物主元素的组成分布特征及其地化意义[J].浙江大学学报:理学版, 2003, 30(6):687-702. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=zjdxxb200306023

    [27]

    孟翊, 刘苍字, 程江.长江口沉积物重金属元素地球化学特征及其底质环境评价[J].海洋地质与第四纪地质, 2003, 23(3):37-43. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=hydzydsjdz200303007

    [28]

    赵一阳.地球化学方面名词解释(续)[J].海洋科学, 1980, 4(3): 33.

    [29]

    Hu B Q, Cui R Y, Li J, et al. Occurrence and distribution of heavy metal in surface sediments of the Changhua River Estuary and adjacent shelf (Hainan Island) [J]. Marine Pollution Bulletin, 2013, 76(1/2): 400-405. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=e5b3f897823e6956a5a5ea2809f4a3a1

    [30]

    李玉, 俞志明, 宋秀贤.运用主成分分析(PCA)评价海洋沉积物中重金属污染来源[J].环境科学, 2016, 27(1):137-141. doi: 10.3969/j.issn.1673-288X.2016.01.039

    [31]

    Gibbs R J. Metal in the sediments along the Hudson River estuary [J]. Environmental International, 1994, 20(4): 507-516. doi: 10.1016/0160-4120(94)90199-6

    [32]

    Wang H Y, Lu S G. Spatial distribution, source identification and affecting factors of heavy metals contamination in urban-suburban soils of Lishui city, China [J].Environmental Earth Sciences, 2001, 64(7): 1921-1929.

    [33]

    国家技术监督局. GB 18668—2002海洋沉积物质量[S].北京: 中国标准出版社, 2002.

    [34]

    王昕, 乔淑卿, 高晶晶, 等.小麦岛附近海域表层沉积物重金属分布特征及环境评价[J].海洋通报, 2013, 32(3):287-295. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=hytb201303008

    [35]

    海南省环境监测中心站.海南省国家重点监控企业监督性监测年报[R].海口: 海南省环境监测中心站, 2014.

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出版历程
收稿日期:  2016-12-28
刊出日期:  2017-03-28

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