三亚湾及周边海域表层沉积物重金属分布特征及生态风险评价

贾磊, 刘文涛, 唐得昊, 蔡鹏捷, 崔振昂. 三亚湾及周边海域表层沉积物重金属分布特征及生态风险评价[J]. 海洋地质前沿, 2020, 36(12): 22-31. doi: 10.16028/j.1009-2722.2020.029
引用本文: 贾磊, 刘文涛, 唐得昊, 蔡鹏捷, 崔振昂. 三亚湾及周边海域表层沉积物重金属分布特征及生态风险评价[J]. 海洋地质前沿, 2020, 36(12): 22-31. doi: 10.16028/j.1009-2722.2020.029
JIA Lei, LIU Wentao, TANG Dehao, CAI Pengjie, CUI Zhenang. DISTRIBUTION CHARACTERISTICS AND ECOLOGICAL RISK ASSESSMENT OF HEAVY METALS IN SURFACE SEDIMENTS IN SANYA BAY AND SURROUNDING WATERS[J]. Marine Geology Frontiers, 2020, 36(12): 22-31. doi: 10.16028/j.1009-2722.2020.029
Citation: JIA Lei, LIU Wentao, TANG Dehao, CAI Pengjie, CUI Zhenang. DISTRIBUTION CHARACTERISTICS AND ECOLOGICAL RISK ASSESSMENT OF HEAVY METALS IN SURFACE SEDIMENTS IN SANYA BAY AND SURROUNDING WATERS[J]. Marine Geology Frontiers, 2020, 36(12): 22-31. doi: 10.16028/j.1009-2722.2020.029

三亚湾及周边海域表层沉积物重金属分布特征及生态风险评价

  • 基金项目: 中国地质调查局地调项目“海南岛东北部沿海地区综合地质调查”(DD20190308);广东省自然科学基金项目“基于能质理论的底栖生物碳与有机碎屑碳通量关系研究”(2018A0303130063)
详细信息
    作者简介: 贾磊(1990—),男,硕士,工程师,主要从事海洋地质调查及研究工作. E-mail:jialei_1990@126.com
  • 中图分类号: P736.4;X826

DISTRIBUTION CHARACTERISTICS AND ECOLOGICAL RISK ASSESSMENT OF HEAVY METALS IN SURFACE SEDIMENTS IN SANYA BAY AND SURROUNDING WATERS

  • 基于三亚湾及周边海域73个表层沉积物样品重金属元素Cu、Zn、Pb、Cr、As、Cd和Hg的化学测试分析,运用多种技术方法,查明重金属分布特征,探讨重金属来源及影响因素,并对其开展生态风险评价。结果表明:研究区Cu、Zn、Pb、Cr、As、Cd、Hg的平均含量分别为12.77、60.11、21.11、43.84、7.05、0.067、0.022 μg/g。As含量高值区为西瑁洲北侧海域,其他重金属分布大体上为沿岸低,向海的方向逐渐增高。Cr和Hg相对背景值亏损,其他重金属相对背景值少量富集;Zn、Pb、Cr分布符合“粒度控制效应”规律,物质来源为陆源碎屑的风化剥蚀。Cu除了来自陆源剥蚀外还可能受到人类活动的影响。Cd和Hg主要来自于沿岸生活污水的排放。As主要来自生活污水排放、农业施药、网箱水产养殖等;重金属总体属于低程度污染,总体平均潜在生态风险程度处于低等级水平,反映研究区总体较好的底质生态环境,且沿岸优于离岸海域。单项重金属平均污染程度排序为Cd>Pb>Zn>As=Cu>Cr>Hg,Cd和Pb属于中等程度污染,其他重金属属于低程度污染。单项重金属平均潜在生态风险程度均为低等级,排序为Cd>Hg>As>Pb>Cu>Cr>Zn;Cd为研究区污染程度和潜在生态风险程度最大的重金属元素,需加强对其的防控与治理。

  • 加载中
  • 图 1  研究区范围及采样站位

    Figure 1. 

    图 2  沉积物重金属含量和中值粒径分布图

    Figure 2. 

    图 3  沉积物重金属及Al2O3因子荷载

    Figure 3. 

    图 4  沉积物重金属单项污染系数(Cf)和潜在生态风险系数(Er)分布图

    Figure 4. 

    图 5  沉积物重金属总体污染程度(Cd)分布

    Figure 5. 

    图 6  沉积物重金属总体潜在生态风险指数(ERI)分布

    Figure 6. 

    表 1  沉积物重金属污染程度及潜在生态风险等级划分[20]

    Table 1.  The grading of heavy metal pollution and potential ecological risk in marine sediments

    Cfi单个重金属污染程度Cd重金属总体污染程度Eri单个重金属潜在生态危害程度ERI重金属总体潜在生态危害程度
    <1<7<40<150
    1~3中等7~14中等40~80中等150~300中等
    3~614~2880~160较重300~600
    ≥6严重≥28严重160~320≥600严重
    ≥320严重
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    表 2  沉积物重金属含量统计

    Table 2.  Statistics of heavy metal content in sediments /(μg/g)

    统计指标CuZnPbCrAsCdHg文献来源
    最大值 28.30 83.80 29.70 72.70 14.70 0.18 0.038 本文
    最小值 5.52 23.20 14.50 5.50 3.58 0.02 0.006
    平均值 12.77 60.11 21.11 43.84 7.05 0.067 0.022
    标准差 3.62 16.11 3.06 16.94 2.19 0.03 0.01
    变异系数 0.28 0.27 0.14 0.39 0.31 0.40 0.31
    珠江口沉积物 46.70 110.20 40.90 82.30 26.36 0.37 0.19 文献[22]
    中国浅海沉积物 15.00 65.00 20.00 60.00 7.70 0.065 0.025 文献[21]
    南海近海沉积物 13.00 61.00 19.00 53.00 7.20 0.053 0.027 文献[21]
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    表 3  沉积物重金属富集因子(EF)特征

    Table 3.  Characteristics of heavy metals enrichment factor in sediments

    统计指标CuZnPbCrAsCdHg
    最大值 9.75 2.29 3.61 1.92 5.13 7.70 3.45
    最小值 0.86 0.87 0.91 0.25 0.66 0.77 0.46
    平均值 1.22 1.13 1.36 0.90 1.28 1.47 0.96
    标准差 1.03 0.23 0.51 0.21 0.98 0.84 0.41
    变异系数 0.85 0.21 0.37 0.24 0.77 0.57 0.42
    EF>1.5站位数 4 4 16 1 9 20 4
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    表 4  沉积物重金属、Al2O3及中值粒径Pearson相关系数

    Table 4.  Pearson correlation coefficient of heavy metals,Al2O3 and Mz in sediments

    Al2O3ZnPbCrCuAsCdHgMz
    Al2O31
    Zn0.936**1
    Pb0.804**0.788**1
    Cr0.910**0.901**0.773**1
    Cu0.544**0.590**0.508**0.574**1
    As−0.014−0.123−0.158−0.088−0.0141
    Cd0.603**0.648**0.426**0.601**0.336*0.0731
    Hg0.569**0.680**0.477**0.567**0.372**−0.1920.583**1
    Mz0.821**0.815**0.794**0.768**0.480**−0.2460.525**0.475**1
    注:**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 5  沉积物重金属及Al2O3因子分析结果

    Table 5.  Factor analysis of heavy metals and Al2O3 in sediments

    元素因子荷载
    因子1因子2因子3
    Cd0.2670.8600.211
    Hg0.3810.792−0.120
    As0.0360.0480.988
    Cu0.8550.0840.098
    Zn0.7850.561−0.012
    Pb0.7550.405−0.065
    Cr0.8040.4860.007
    Al2O30.7960.5250.075
    特征值3.4162.3661.055
    方差贡献率/%42.7029.5813.18
    累积方差贡献率/%42.7072.2885.46
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    表 6  沉积物重金属单项污染系数(Cf)和潜在生态风险系数(Er

    Table 6.  Single contamination factor (Cf) and potential ecological risk coefficient (Er) of heavy metals in sediments

    重金属CfEr
    最大值最小值平均值 最大值最小值平均值
    Cu2.180.420.9810.882.124.91
    Zn1.370.380.991.370.380.99
    Pb1.560.761.117.823.825.56
    Cr1.370.100.832.740.211.65
    As2.040.500.9820.424.979.79
    Cd3.400.381.27101.8911.3237.96
    Hg1.410.220.8156.448.8932.52
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    表 7  沉积物重金属总体污染程度系数(Cd)和潜在生态风险指数(ERI

    Table 7.  Total contamination factors (Cd) and potential ecological risk index (ERI) of heavy metals in sediments

    参数最大值最小值平均值
    Cd9.833.736.96
    ERI182.4846.3993.38
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出版历程
收稿日期:  2020-03-26
刊出日期:  2020-12-31

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