通過各種途徑進入水體中的重金屬絕大部分由水相轉(zhuǎn)入固相,最終結(jié)合到懸浮物和沉積物中[1],從而導(dǎo)致沉積物成為重金屬污染的源和匯[2-3],而沉積物中的重金屬不僅會破壞底棲生物的生存環(huán)境[4],而且貝藻等對多數(shù)重金屬元素具有很強的富集能力[5-8],并通過食物鏈的傳遞作用對消費者健康安全造成嚴(yán)重威脅[9-11]。因此,沉積物中重金屬生態(tài)風(fēng)險評價對于生態(tài)安全和食品安全具有重要意義[12]。

獐子島是我國北方重要的貝類養(yǎng)殖海域,其底播蝦夷扇貝面積和產(chǎn)量占全國的50%左右,為我國最大的蝦夷扇貝養(yǎng)殖基地及對歐盟恢復(fù)出口的重點區(qū)域。前期研究表明,該海域水體環(huán)境[13]和初級生產(chǎn)力狀況[14]均非常有利于貝類生產(chǎn),且所產(chǎn)蝦夷扇貝組織中重金屬含量也低于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[7]。但該海域表層沉積物中重金屬污染狀況仍不清楚,由于黃渤海其他部分區(qū)域表層沉積物均受到一定程度的重金屬污染[15-19],且重金屬污染所具有的輻射作用[18]導(dǎo)致獐子島海域潛在具有受重金屬污染的生態(tài)風(fēng)險,對養(yǎng)殖貝類的可持續(xù)發(fā)展具有不利的影響。因此,本文采用瑞典科學(xué)家Hakanson潛在生態(tài)危害指數(shù)法[20]對獐子島海域沉積物中Pb、Cd、Cu、Zn等有害重金屬污染狀況和潛在生態(tài)危害進行評價,以期了解該海域表層沉積物中的污染狀況,為海域環(huán)境的綜合評價與管理、貝類養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1樣品采集

根據(jù)獐子島區(qū)域規(guī)劃及蝦夷扇貝養(yǎng)殖狀況,在目標(biāo)海區(qū)共設(shè)9個養(yǎng)殖區(qū)(調(diào)查站位,圖1),并于2008年6月至11月間進行采樣,采樣頻率為每月1次。采樣時用抓斗式采樣器對海域表層沉積物(0～10cm)進行采集,每次取3個平行樣品,沉積物的采集、貯存、方法均按照GB17378.3—1998《海洋監(jiān)測規(guī)范》(海洋監(jiān)測規(guī)范,1998)第3部分:樣品的采集、貯存與運輸進行[21]。

1.2樣品分析

1.2.1樣品預(yù)處理

樣品剔出礫石、貝殼及植物碎屑后60℃烘干,研磨、過80目篩、混勻后置于密閉袋中保存,以備分析。

1.2.2樣品消解

稱取0.5g處理好的表層沉積物樣品,置于100mL玻璃三角瓶中,加10.0mLHNO3,靜止過夜,置于電熱板上低溫升至180℃,瓶口加小漏斗回流,待反應(yīng)緩和后,加2.5mLHClO4,加熱至近干,待與室溫平衡后,用石英二次蒸餾水仔細沖洗小漏斗,轉(zhuǎn)移入100mL容量瓶中,定容至100mL,靜止過夜。

1.2.3樣品測定

樣品測定的主要儀器為日本島津公司的火焰-石墨爐原子吸收光譜儀(AA-6800型)。Pb、Cd用石墨爐原子吸收法測定,Cu、Zn用火焰原子吸收法測定。

2結(jié)果與討論

2.1獐子島貝類養(yǎng)殖區(qū)表層沉積物重金屬含量及時空分布

2.1.1獐子島貝類養(yǎng)殖區(qū)表層沉積物重金屬含量的分布規(guī)律

總的來說,獐子島貝類養(yǎng)殖海域表層沉積物中Pb、Cd、Cu、Zn等重金屬總體含量水平均較低,遠低于國家一類海域標(biāo)準(zhǔn)和黃渤海其他海域重金屬含量水平,屬于優(yōu)良的貝類養(yǎng)殖海域(表1,表2)。需要注意的是,雖然獐子島貝類養(yǎng)殖區(qū)沉積物及貝類產(chǎn)品[7]中都未受到重金屬污染,但由于黃渤海其他海域都受到較高程度的重金屬污染(表2),為保護這一良好貝類養(yǎng)殖海域,需要加強監(jiān)督監(jiān)控工作。

2.1.2表層沉積物中重金屬含量的時間變化

獐子島海域表層沉積物Pb、Cd、Cu、Zn在6月至11月之間的含量變化如圖2所示。由圖可以看出,這4種重金屬基本表現(xiàn)出相同的變化趨勢,都是在夏季的8月份和秋季的11月份含量較高;但Pb和Cd含量全年基本變化都不大,而Cu和Zn在11月份的含量遠高于其他月份(P<0.05)。

2.2貝類養(yǎng)殖區(qū)重金屬污染的生態(tài)危害評價

2.2.1貝類養(yǎng)殖區(qū)重金屬污染的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量

本文采用LarsHakanson提出的現(xiàn)代工業(yè)化前正常顆粒沉積物中重金屬含量的最高背景值w(Pb)、w(Cd)、w(Cu)、w(Zn)分別為25.00、0.50、30.00、80.00mg/kg,來反映表層沉積物重金屬的污染程度[20]。采用單因子指數(shù)法對各自污染狀況進行生態(tài)質(zhì)量評價,評價公式如下:式中:ifC表示第i種重金屬污染物的污染指數(shù);isC表示沉積物第i種重金屬的實測濃度mg/kg;inC表示全球工業(yè)化前沉積物中i種重金屬的最高背景值。而多種污染物的綜合效應(yīng)用綜合污染指數(shù)用Cd來表示:利用單因子污染指數(shù)和綜合污染指數(shù)對獐子島沉積物重金屬污染進行計算,可以發(fā)現(xiàn)獐子島海域沉積物中Pb、Cd、Cu、Zn含量均低于Hakanson提出的全球工業(yè)化前沉積物中相應(yīng)污染物的背景值[20](表3,表4),表明獐子島海域的沉積物重金屬不具生態(tài)風(fēng)險。

2.2.2貝類養(yǎng)殖區(qū)重金屬污染的生態(tài)風(fēng)險評價

本文采用瑞典學(xué)者Hakanson潛在生態(tài)危害指數(shù)法進行評價[20]。該指數(shù)法不僅反映了某一特定環(huán)境中的每種污染物的影響,而且也反映了多種污染物的綜合影響,并且用定量的方法劃分出潛在生態(tài)危害的程度。獐子島海域貝類養(yǎng)殖區(qū)沉積物中重金屬元素的潛在生態(tài)危害系數(shù)和生態(tài)危害指數(shù)RI列于表5。從結(jié)果可以看出,Pb、Cd、Cu、Zn四種重金屬的單因子潛在生態(tài)風(fēng)險系數(shù)和綜合危害指數(shù)都遠小于輕微的生態(tài)危害標(biāo)準(zhǔn),同樣也低于黃渤海北部其他鄰近海域污染程度[17-18]。因此,獐子島海域環(huán)境良好,屬優(yōu)良的貝類增養(yǎng)殖海域。

3結(jié)論

(1)獐子島海域表層沉積物Pb、Cd、Cu、Zn含量均是在夏季較低、冬季較高,但遠低于黃渤海其他海域及國家一類海域標(biāo)準(zhǔn)。(2)根據(jù)Hakanson潛在生態(tài)危害指數(shù)法對獐子島海域沉積物中重金屬進行評價,該海域不存在重金屬生態(tài)危害性,屬于優(yōu)良的貝類增養(yǎng)殖海域。