全 文 ：第 32 卷 第 2 期 生 态 科 学 32(2): 177-182
2013 年 3 月 Ecological Science Mar. 2013
收稿日期：2012-07-16 收稿，2012-11-08 接受
作者简介：刘国强（1979—），男，山东昌邑人，硕士，工程师，主要从事海洋生态调查研究工作
*通讯作者，刘国强，地址：广西北海市西南大道中路 23 号 536000，E-mail：liuguoqiang0821@163.com
刘国强，刘保良，青尚敏，邢素坤. 防城港临时性海洋倾倒区沉积物重金属污染现状及其生态风险评价[J]. 生态科学, 2013, 32(2):
177-182.
LIU Guo-qiang, LIU Bao-liang, Qing Shang-min, Xing Su-kun. Assessment on pollution and potential ecological risk of heavy metals in
the sediments of the temporary marine dumping area of Fangchenggang[J]. Ecological Science, 2013, 32(2): 177-182.

防城港临时性海洋倾倒区沉积物重金属污染现状及
其生态风险评价
刘国强，刘保良，青尚敏，邢素坤
国家海洋局北海海洋环境监测中心站，广西, 北海 536000
【摘要】对防城港临时性海洋倾倒区表层沉积物重金属的含量和分布进行了对比分析，并采用污染指数法和 Hakanson 潜在生态
风险指数法对其重金属的污染特征及潜在生态风险程度进行了评价。结果表明，倾倒区沉积物 Hg、Pb、As 和 Zn 的含量显著性
升高；总体污染程度为中等污染，各重金属元素的污染程度由高到低排序依次为 As（3.59）＞Hg（2.19）＞Pb（1.42）＞Zn（1.20）
＞Cu（1.05）＞Cd（0.91），其中 As 是主要污染因子；该海域表层沉积物重金属总体潜在生态风险程度为中等，各重金属元素
的潜在生态风险程度由高到低排序依次为 Hg（87.74）＞As（35.89）＞Cd（27.27）＞Pb（7.08）＞Cu（5.23）＞Zn（1.20），
其中 Hg 为主要潜在生态风险因子。
关键词：沉积物；重金属；防城港；倾倒区；生态风险评价
doi:10.3969/j.issn. 1008-8873.2013.02.007 中图分类号：X55 文献标志码：A 文章编号：1008-8873(2013)02-177-06
Assessment on pollution and potential ecological risk of heavy metals in the
sediments of the temporary marine dumping area of Fangchenggang
LIU Guo-qiang, LIU Bao-liang, Qing Shang-min, Xing Su-kun
Marine Environmental Monitor Center of Beihai, State Oceanic Administration, Guangxi, Beihai 536000, China
Abstract: A comparative analysis on the content and distribution of heavy metals in surface sediments of Fangchenggang temporary
marine dumping area was conducted, and the pollution status and the potential ecological risk of heavy metals in Fangchenggang
temporary marine dumping area were studied using the pollution index and Hakanson potential ecological risk index method. The results
showed that the content of Hg, Pb, As and Zn in surface sediments of dumping area surface sedimentary was increased significantly; the
overall contamination level of heavy metals in surface sediments was intermediate in the dumping area; the levels of heavy metals
pollution were followed from high to low by As (3.59)＞Hg (2.19)＞Pb (1.42)＞Zn (1.20)＞Cu (1.05)＞Cd (0.91), and As was the key
pollution factor; the overall level of potential ecological risk of heavy metals in the sediments was medium; the levels of potential
ecological risks of heavy metals were followed from high to low by Hg (87.74)＞As (35.89)＞Cd (27.27)＞Pb (7.08)＞Cu (5.23)＞Zn
(1.20), and Hg was the key factor of potential ecological risk.
Key words: marine sediment; heavy metal; Fangchenggang; dumping area; assessment of potential ecological risk
生 态 科 学 Ecological Science 32 卷

178
1 前言(Introduction)

受重金属污染的疏浚物进入水体，对水生生物易
造成“三致”效应(致死、致畸、致突变) [1]。进入水体
的重金属污染物大部分被悬浮物吸附，富集于有机质
中，并随水迁移逐渐沉淀下来[2]。累积的重金属又通
过氧化还原反应、有机质的降解、沉积物再悬浮等过
程可重新进入上覆水，造成二次污染，给海域生态系
统带来威胁[4]。因而，Stigliani博士形象的描述受污
染的沉积物为“化学定时炸弹” (Chemical Time
Bomb,简称CTB ) [3]。因此, 具有源和汇双重作用的沉
积物在重金属污染评价中至关重要[1]。此外，水体沉
积物重金属的生态风险还是当前水环境重金属研究
的热点问题之一[5~6]。
对于广西海域沉积物重金属污染的研究，很多学
者做了许多的工作，并取得了一定的成果。比如，吴
祥庆等采用地积累指数法评价了广西防城珍珠港珍
珠养殖区沉积物中重金属污染[13]；黎清华等在对广
西钦州湾-防城港潮间带表层沉积物研究时，认为从
防城港-企沙-鸡墩头-三娘湾-沙角重金属元素含量有
逐渐增加的趋势[12]；张少峰等在对广西钦州湾沉积
物重金属评价后，得出了钦州湾属于低潜在生态危害
的范畴的结论[6]，等等。但关于倾倒活动对广西海域
造成污染影响的研究较少。本文利用2011年9月对防
城港临时性海洋倾倒区海域表层沉积物的跟踪监测
结果，以2010年4月倾倒区选划前的本底调查值作参
比，研究了该海域表层沉积物中重金属的污染状况，
并采用Hakanson提出的潜在生态风险指数法[7]评价
了当前表层沉积物中的重金属对海洋生态系统的潜
在生态风险，对科学管理该倾倒区的使用，保护海洋
环境，具有重要意义。

2 研究海区及样品的采集(Research area and
sample collection)

2.1 研究海区
防城港临时性海洋倾倒区位于广西防城港市企
沙镇南面海域，离岸约24 km，地理见图1。投入使用
1年多来，倾倒区接受的是防城港核电厂海域工程的
疏浚物。

2.2 样品的采集及其分析
在倾倒区及周围海域共布设9个跟踪监测站位，
其中FQ1、 FQ2、 FQ8和 FQ9位于倾倒区以外（见
图1），于2011年9月采集了9个表层沉积物样品。样
品的采集和分析等过程均按照《海洋监测规范》 (GB
17378.3-2007)中的相关规定执行[8]。

图 1 研究区域和采样站位
Fig. 1 Research area and sampling stations

3 评价方法(Assessment methods)

本文采用污染指数法和Hakanson潜在生态风险
指数法对倾倒区表层沉积物中的Hg、Cd、Cu、Pb、
As和Zn共6种重金属污染要素进行污染现状及其对
海洋生态系统的潜在生态风险进行分析和评价[9]。

3.1 差异显著性统计分析
使用单一样本t检验分析了沉积物中Hg、Cd、Cu、
Pb、As和Zn等重金属含量与倾倒前平均值的差异。
利用独立样本t检验分析了倾倒区内外重金属含量差
异的显著性。统计分析在软件SPSS 14.0中进行。

3.2 重金属污染现状分析方法
采用单因子污染指数与综合污染指数法对表层沉
积物中重金属的污染现状进行分析。其计算公式为：
i
n
i
s
i
f CCC /= （1）
∑
=
=
6
1i
i
fd CC （2）
2 期 刘国强，等. 防城港临时性海洋倾倒区沉积物重金属污染现状及其生态风险评价

179
式中： ifC 为表层沉积物中某一重金属i的污染指
数； isC 为表层沉积物中重金属i的实测值； inC 为沉积
物中重金属i的背景参考值[1,9]； dC 为表层沉积物多种
重金属的综合污染指数[1,9]。

3.3 重金属潜在生态风险评价方法
潜 在 生 态 风 险 指 数 法 是 瑞 典 科 学 家 Lars
Hakanson根据重金属的性质及环境行为特点，从沉积
学角度提出来的对沉积物或土壤中重金属污染进行
评价的方法。该方法将重金属的含量、生态效应、环
境效应与毒理学联系在一起，采用具有可比的、等价
属性指数分级法进行评价，反映了重金属的毒性水平
和生物对重金属污染的敏感程度[4]，揭示了重金属对
水生生态系统的潜在风险程度[10]，是目前此类研究
中应用较为广泛的一种[11]。其计算公式为：
i
f
i
r
i
r CTE ×= （3）
∑
=
=
6
1i
i
rERI （4）
式中： irE 为表层沉积物中某一重金属i的潜在生
态风险指数； irT 为表层沉积物中重金属i的毒性响应
系数，反映重金属的毒性水平及生物对重金属污染的
敏感程度，Hg、Cd、As、Cu、Pb和Zn的毒性响应参
数分别为40、30、10、5、5、1；RI 为表层沉积物多
种重金属的潜在生态风险指数[1,9]。 ifC 、 dC 值相对
应的污染程度和 irE 、RI 值相对应的潜在生态风险程
度均见表1。

4 结果与分析(Results and analysis)

4.1 重金属的含量
倾倒区2011年9月表层沉积物重金属含量及2010
年4月倾倒前本底调查平均值见表2。表中可见， Hg
的含量为（0.063~0.071）×10-6，平均值为0.068×10-6；
Cd的含量为（0.02~0.11）×10-6，平均值为0.10×10-6；
Cu的含量为（13.8~16.7）×10-6，平均值为15.6×10-6；
Pb的含量为（26.2~32.1）×10-6，平均值为29.3×10-6；
As的含量为（9.02~9.89）×10-6，平均值为9.44×10-6；
Zn的含量为（31.7~79.5）×10-6，平均值为71.1×10-6。
倾倒前后重金属含量相比较，除 Cd 元素相持平
外，其他 5 种元素在倾倒后均有增加，其中 Hg、Pb、
As 和 Zn 的含量存在显著性升高（t 检验，P＜0.05）。
倾倒区内外重金属含量相比较，FQ1、FQ2 和 FQ8
站的各重金属元素以及 FQ9 站的 Hg、Cu、Pb、As
元素的含量均与倾倒区内接近，只有 FQ9 站 Cd 和
Zn 含量低于倾倒区内的含量。t 检验结果认为，倾倒
区内外重金属含量并未呈现出显著性的差异。

4.2 重金属的污染分析
取该倾倒区 2010 年 4 月倾倒前的本底调查平均
值作为背景参考值（表 2），将监测结果代入公式（1），
计算结果列于表 3。可以看出，Hg 的污染指数为

4.3 重金属的潜在生态风险分析
2.03~2.29，平均为2.19，说明倾倒区受Hg元素的
中污染；Cd的污染指数为0.18~1.00，平均为0.91，说
明倾倒区沉积物受Cd元素的低污染；Cu的污染指数
为0.93~1.23，平均为1.05，说明倾倒区沉积物总体受
Cu元素的中污染，小于1的站位是FQ3、 FQ4、 FQ5
和 FQ8站，属低污染；Pb的污染指数为1.27~1.55，

表1 重金属的污染指数和潜在生态风险指数的分级
Table 1 Grades of pollution index and potential ecological risk of heavy metals
i
fC 单因子污染度 Degree of single-pollution dC
总污染度 Degree of
total pollution
i
rE
单因子风险度 Degree
of Single-risk RI
潜在风险度 Degree
of total risk
＜1 低污染 LP ＜6 低污染 LP ＜40 低 LR ＜150 低 LR
1–3 中污染 MP 6–12 中污染 MP 40–80 中 MR 150–300 中 MR
3–6 较高污染 RP 12–24 较高污染 RP 80–160 较高 RR 300–600 较高 RR
≥6 高污染 HP ≥24 高污染 HP 160–320 高 HR ≥600 高 HR
≥320 极高 ER
LP: Low pollution, MP: Middle pollution, RP: Relatively high, HP: High pollution

生 态 科 学 Ecological Science 32 卷

180
表2 倾倒区沉积物中重金属的含量
Table 2 Contents of heavy metals in sediments of dumping area
含量（×10-6，干重）Content 站位 Station
Hg Cd Cu Pb As Zn
FQ1 0.067 0.11 16.2 27.2 9.78 73.1
FQ2 0.071 0.11 16.7 26.3 9.02 76.6
FQ3 0.069 0.10 13.8 31.6 9.51 75.0
FQ4 0.063 0.11 14.4 32.1 9.59 71.5
FQ5 0.068 0.10 14.6 26.2 9.05 75.1
FQ6 0.067 0.11 15.4 28.4 9.66 79.0
FQ7 0.066 0.10 15.9 29.8 9.89 78.2
FQ8 0.071 0.11 14.7 31.2 9.22 79.5
FQ9 0.067 - 18.4 31.0 9.22 31.7
范围 Scope 0.063~0.071 -~0.11 13.8~16.7 26.2~32.1 9.02~9.89 31.7~79.5
平均值 Average 0.068 0.10 15.6 29.3 9.44 71.1
倾倒前平均值
Average value
before dumping
0.031* 0.11 14.9 20.7* 2.63* 59.1*
注：“-”表示未检出，按检出限的一半统计；Cd 的检出限为 0.04×10-6；“**” P＜0.05，显著性差异。Note: "-" means it hasnt been
checked out, and statistics is done according to half of the detection limits; the detection limit of the Cd is 0.04×10-6；“**” P＜0.05,
significant difference.

表3 倾倒区沉积物中重金属的污染指数
Table 3 Pollution index of heavy metals in sediments of dumping area
i
fC 站位
Station Hg Cd Cu Pb As Zn
dC
污染程度
Degree of pollution
FQ1 2.16 1.00 1.09 1.31 3.72 1.24 10.52 中污染 MP
FQ2 2.29 1.00 1.12 1.27 3.43 1.30 10.41 中污染 MP
FQ3 2.23 0.91 0.93 1.53 3.62 1.27 10.49 中污染 MP
FQ4 2.03 1.00 0.97 1.55 3.65 1.21 10.41 中污染 MP
FQ5 2.19 0.91 0.98 1.27 3.44 1.27 10.06 中污染 MP
FQ6 2.16 1.00 1.03 1.37 3.67 1.34 10.57 中污染 MP
FQ7 2.13 0.91 1.07 1.44 3.76 1.32 10.63 中污染 MP
FQ8 2.29 1.00 0.99 1.51 3.51 1.35 10.65 中污染 MP
FQ9 2.16 0.18 1.23 1.50 3.51 0.54 9.12 中污染 MP
范围
Scope
2.03~2.29 0.18~1.00 0.93~1.23 1.27~1.55 3.43~3.76 0.54~1.35 9.12~10.65 中污染 MP
平均值
Average
2.19 0.91 1.05 1.42 3.59 1.20 10.36 中污染 MP

平均为 1.42，说明倾倒区沉积物受 Pb 元素的中污染；
As 的污染指数为 3.43~3.76，平均为 3.59，说明倾倒
区沉积物受 As 元素的较高污染；Zn 的污染指数为
0.54~1.35，小于 1 的站位是 HQ9 站，属低污染，整
2 期 刘国强，等. 防城港临时性海洋倾倒区沉积物重金属污染现状及其生态风险评价

181
个倾倒区平均为 1.20，说明倾倒区沉积物总体受 Zn
元素的中污染。总之，倾倒区沉积物重金属污染程度
依次为 As（3.59）＞Hg（2.19）＞Pb（1.42）＞Zn
（1.20）＞Cu（1.05）＞Cd（0.91），主要污染因子
是 As。
通过公式（2）计算得到各站位的综合污染指数
dC 值，列于表3。可以看出，倾倒区各站位沉积物重
金属综合污染指数范围为9.12~10.65，平均为10.36，
均属中污染。
将表3中的 ifC 值代入公式（3），计算得到防城港
临时性海洋倾倒区表层沉积物各重金属的潜在生态
风险指数，列于表4。从表4可以看出，Hg的潜在生
态风险指数平均值为87.74，有较高潜在生态风险；
其余各重金属元素的潜在生态风险指数均小于40，为
低潜在生态风险。各重金属元素的潜在生态风险程度
由高到低依次为Hg（87.74）＞As（35.89）＞Cd（27.27）
＞Pb（7.08）＞Cu（5.23）＞Zn（1.20），其中Hg的
潜在生态风险指数明显高于其他元素，其对 RI 的贡
献率达53%，表明Hg为主要潜在生态风险因子。
通过公式（4）计算得到各站位6种重金属的潜在
生态风险指数 RI 值，列于表4。可以看出，HQ9站的
总潜在生态风险指数为141.16，小于150，为低潜在
生态风险；其余各站位的总潜在生态风险指数为
161.54~170.49，均为中等潜在生态风险。各站位的总
潜在生态风险指数平均值为164.41，表明倾倒区海域
沉积物重金属总体潜在生态风险程度为中等。

5 讨论(Discussion)

1) 倾倒区倾倒前后重金属含量相比较发现，除
Cd 含量相持平外，另外 5 种重金属含量均有增高，
其中 Hg、Pb、As 和 Zn 的含量存在显著性升高，这
说明疏浚物的倾倒可能给研究海域沉积物造成了较
明显的重金属污染；倾倒区内、外重金属含量相比较
发现，倾倒区外的各站点的重金属的含量几乎接近于
倾倒区内数值，这表明倾倒过程重金属的再溶解扩散
也能导致周边水域重金属的升高。
2)与附近海域的重金属含量历史数据对比（表 5），
本研究海域的沉积物各重金属含量明显高于钦州湾–
防城港潮间带（2010）[12]、广西防城珍珠湾（2006~2008）
[13]和广西近岸海域（2003~2004）[14]的含量，其 Hg、
Cd 和 Zn 的含量也高于广西钦州湾（2008）[6]。
3) 污染指数分析显示，研究海域表层沉积物各
重金属污染程度由高到低依次为As＞Hg＞Pb＞Zn＞
Cu＞Cd，As是主要污染因子；潜在生态风险指数分
析显示，各重金属元素的潜在生态风险程度由高到低
依次为Hg＞As＞Cd＞Pb＞Cu＞Zn，Hg是主要潜在生
态风险因子。这两种结果并不一致，可能是由于某些
重金属元素具有亲颗粒性，容易被悬浮物迁移进入沉
积物中矿化埋藏，从而降低了对生物的毒性，同时，
各重金属元素本身对生物的毒性就不同, 污染程度
较高的不一定对生态系统的危害就高，因此只有把两
种方法相结合，再加上相应的生物或生态效应指标，
表4 倾倒区沉积物中重金属的潜在生态风险指数和风险程度分级
Table 4 Potential ecological risk index and relative grade of heavy metals in sediments of dumping area
i
rE 站位 Station
Hg Cd Cu Pb As Zn
RI
潜在生态风险程度
Degree of potential ecological risk
HQ1 86.45 30.00 5.44 6.57 37.19 1.24 166.89 中 MR
HQ2 91.61 30.00 5.60 6.35 34.30 1.30 169.16 中 MR
HQ3 89.03 27.27 4.63 7.63 36.16 1.27 165.99 中 MR
HQ4 81.29 30.00 4.83 7.75 36.46 1.21 161.54 中 MR
HQ5 87.74 27.27 4.90 6.33 34.41 1.27 161.92 中 MR
HQ6 86.45 30.00 5.17 6.86 36.73 1.34 166.55 中 MR
HQ7 85.16 27.27 5.34 7.20 37.60 1.32 163.89 中 MR
HQ8 91.61 30.00 4.93 7.54 35.06 1.35 170.49 中 MR
HQ9 86.45 5.45 6.17 7.49 35.06 0.54 141.16 低 LR
平均值 Average 87.74 27.27 5.23 7.08 35.89 1.20 164.41 中 MR

生 态 科 学 Ecological Science 32 卷

182
表 5 本研究海区及其附近海域（北部湾）的重金属分布状况
Table 5 Contents of heavy metals in sediments of dumping area and its adjacent seas (Beibu Gulf)
含量（×10-6）Content 序号
No
海域 Sea area
Hg Cd Cu Pb As Zn
参考文献 Reference
1 研究海域(2011) Research area(2011) 0.068 0.10 15.6 29.3 9.44 71.1 本研究 This study
2
钦州湾–防城港潮间带(2010)The intertidal zone
from the Qinzhou Bay to the Fangcheng Port(2010)
0.030 0.05 13.4 14.9 5.71 34.3 黎清华等(2012)
Li Qinghua et al(2012)
3 广西钦州湾(2008)Qinzhou Bay of Guangxi(2008) 0.046 0.08 19.8 31.3 11.3 60.0 张少峰等(2010)
Zhang Shaofeng et al(2010)
4
广 西 防 城 珍 珠 湾 (2006~2008)Pearl Bay in
Fangcheng city of Guangxi(2006~2008)
0.017 0.03 6.3 11.0 2.55 30.0
吴祥庆等(2010)
Wu Xiangqing et al(2010)
5
广 西 近 岸 海 域 (2003~2004)Guangxi
coast(2003~2004)
0.026 0.025 5.0 19.0 6.2
蓝锦毅等(2006)
Lan Jinyi et al(2006)
注：空白表示无数据 Note: the blank indicates no data.

才能更全面的反映沉积物重金属的污染状况。
4) 以倾倒前的本底调查平均值作参比，研究海
域表层沉积物重金属综合污染属中污染，总体潜在生
态风险程度为中等。但是，不同的分析方法、评价分
级标准及背景值的选择均可影响沉积物重金属的污
染程度和潜在生态风险的评价结果。根据以上结论，
应严格管理疏浚物在该倾倒区的倾倒，特别是加强
Hg和As的监测，降低潜在生态风险程度。

致谢（Acknowledgment）

国家海洋局南海环境监测中心的李海涛和周鹏
为本文提供了一些参考意见。

参考文献(References)

[1] 郑琳, 崔文林，贾永刚. 青岛海洋倾倒区沉积物重金属
污染及其生态风险评价 [J]. 海洋环境科学 , 2008,
27(2):45-49.
[2] 李团结, 龙江平，刘激. 珠江口底质重金属分布特征及
其生态危害性评价[J]. 热带地理, 2009, 29(4):313-318.
[3] Stigliani W M,Doelman P,Salomons W,Schulin R,Smidt G
R B,Van der Zee S E A T M.Chemical time
bombs-predicting the unpredictable[J]. Environment, 1991,
33(4):4~30.
[4] 李桂海, 蓝东兆，曹志敏，许江，王珊珊，蓝彬斌. 厦
门海域沉积物中的重金属及其潜在生态风险[J]. 海洋通
报, 2007, 26(1):67-72.
[5] 唐银健. Hankanson指数法评价水体沉积物重金属生态
风险的应用进展[J]. 环境科学导刊, 2008, 27(3):66-68.
[6] 张少峰, 林明裕，魏春雷，刘保良，张志娟. 广西钦州
湾沉积物重金属污染现状及潜在生态风险评价[J]. 海洋
通, 2010, 29(4): 450-454.
[7] Lars Hankanson. An ecological risk index for aquatic
pollution control: a sedimentological approach[J].
Chemosphere, 1999, 39(2): 313-321.
[8] 国 家 质 量 技 术 监 督 局 . 海 洋 监 测 规 范 (GB
17378-2007)[S]. 北京：中国标准出版社, 2008.
[9] 张汉霞, 卢伟华，李希国，王耀，贺玉林，谢翠美. 珠
江口狮子洋海域表层沉积物重金属污染及其生态风险
评价[J]. 环境科学与管理, 2011, 36(6):156-159.
[10] 兰圣迎, 吴玲玲，陈洁，周俊杰. 湛江南柳河入海排污
口邻近海域重金属污染评价 [J]. 海洋通报 , 2007,
26(2):38-41.
[11] 赵沁娜, 徐启新，杨凯. 潜在生态危害指数法在典型污
染行业土壤污染评价中的应用[J]. 华东师范大学学报,
2005, (1):111-116.
[12] 黎清华, 万世明，李安春，何军. 广西钦州湾—防城港
潮间带表层沉积物重金属生态风险评价[J]. 海洋科学进
展, 2012, 30(1):141-154.
[13] 吴祥庆, 黎小正，兰柳春，廖永志. 广西防城珍珠港珍
珠养殖区表层沉积物重金属污染评价[J]. 海洋通报 ,
2010, 29(5):584-587.
[14] 蓝锦毅, 廉雪琼，巫强. 广西近岸海域沉积物环境质量
现状与评价[J]. 海洋环境科学, 2006, 25(1):57-59.