全 文 ：第29卷第4期
2010年8月
生态科学
EcologicalScience
29(4)：312—317
Aug．2010
乔永民，赵建刚，杨扬，顾继光，黄长江．汕头湾表层沉积物重金属污染与潜在生态风险评价阴．生态科学，2010，29(4)：312-317．
QIAOYong—min，ZHAOJian—gang，YANGYang，GUJi-guang，HUANGChang-jiang．Evaluationonthepollutionandpotential
ecologicalriskofheavymetalsforthesurficalsedimentinShantouestuary[J]．EcologicalScience，2010，29(4)：312-317．
汕头湾表层沉积物重金属污染与潜在生态风险评价
乔永民p，赵建刚1，杨扬1，顾继光1，黄长江2
1．暨南大学水生生物研究所，广东广州510632
2．温州医学院环境与公共卫生管理学院，浙江温州325035
【摘要】 汕头湾作为华南地区重要的出海门户，汕头市主要的旅游区和水产养殖摹地，其环境污染问题已成为制约当
地经济发展的重要冈素，为此2002年在此开展了霞大科技术兴海项目，以海洋沉积物质最标准、单凶子污染指数和潜在
生态风险评价体系对汕头湾表层沉积物重金属污染现状和潜在生态风险进行了评价。结果表明：汕头湾表层沉积物中cd’
Cu，Pb，Zn的平均含量超过海沉积物质量标准(I类)；以单因子污染指数评价，Cd达到很强污染等级，Zn为强污染，
cu，Ni，Pb为中等污染；以单元素生态系数(E)评价，只有cd的潜在生态风险达到很强等级，其它元素则只属于轻微
潜在风险范畴；以多元素潜在生态风险指数(RI)评价，汕头湾的潜在生态风险水平处f中等强度；霞金属含量分布特
征与重金属污染及潜在生态风险的窄间差异性一致，表现为由上游拿下游呈波状递减趋势，其中以牛m洋和汕头港上游
最为严荤；这一污染特征主要是由集水区域内的产业结构特点、河流入海口及排污口的分布以及汕头湾的地理和水文特
性所决定的。
关键词：汕头湾；表层沉积物；重金属污染；潜在生态风险
doi：10．3969／j．issn．1008—8873．2010．04．002中图分类号：X55 文献标识码：A 文章编号：1008—8873(2010)04—312-06
Evaluationonthepollutionandpotentialeco ogicalriskofheavymetalsforthe
surfacesedimentinShantouestuary
QIAOYong．rainP，ZHAOJian．gang，YANGYang，GUJi-guang，HUANGChang．jian92
J．Instituteofhydrobiology,JinanUniversity,Guangzhou510632,China
2．SchoolfEnvironmentalScienceandPublicHealth，WenzhouMedicalCollege，Wenzhou325035，China
AbstI·act：ShantouestuaryisnotonlyoneofmostimportantareafornavigationinSOUthelTlChina．butalsoplaysignificantrole
inaquicultureandtourismnShantoucity．Ascienceandtechnologypr jectformarinedevelopmentwastartedin2002，because
thepollutions tuationofShantouestuarywasSOseriousandhamperthelocaleconomicdevelopment．Asapartofthisresearch，
thepollutiondezreesandthepotentialeco ogicalriskssociatedwithheavymetalscontenta distributionpatteminsurface
sedimentofShantouestuarywereassessedwiththemethodofsinglefactorpollutionindex，marinesedimentqualityand
Hakanson’Spotentialeco ogicalindex．Theresultsshowedthat：theaveragecontentsofCd，Cu，Zn，Pbinsurfacesedimentof
Shantouestuarywerehigherthanmarinesedimentqualitys andards(I)．Basedonthesinglefactorpollutionindexofta曙et
heavymetals，thesurfacesedimentofShantouestuaryhavetobeconsideredasmosts ronglypollutedwithCd，stronglypolluted
withZnandmederatelypol utedwithCu，Ni，Pb．Basedonecologicalriskfactor(E：)，thepotentialco ogicalrisktothe
Shantouestuarycontaminationw sverystrongwitIlCd．andonlyslightwithotherlements．Basedonthemulti-elements
potentialeco ogicalriskindices(R／3．theShantouestuarywasmoderatelypol utedbyheavymetals．Thespatialdifferenceof
heavymetalpollutionandtheirpotentialeco ogicalriskhaveaconsistentpaRemwiththatofheavymetalscontent．which
showedadecreasetrendaswavesfromupstreamtodownstreamofShantouEstuarywithadistinctpeakinNiutanyangandupper
regionofShantouharbor．Thisp enomenonmaybecausedbytheriverinlet，seweroutletdistributionpaaeminthestudyregion，
togetherwithgeographicalandhydrologicalchar cteristicsofShantouestuary．
Keywords：Shantouestuary；surficialsediment；heavymet lpollution；potentialecologicalrisk
收稿日期：2010-03．20收稿，2010-06-06接受
基金项目：国家自科学基金项目(40873065)；广东省重大科技兴海项目(A200005F20)
作者简介：乔永民(197l一)，男，助理研究员(博士)，E-mail：qym77@163．tom
·通讯作者
万方数据
4期 乔永民，等：汕头湾表层沉积物重金属污染与潜在生态风险评价 313
1引言(Introduction)
汕头湾是由韩江向海淤积以及榕江等多条河流
入海共同作用形成的河口湾【l】，是华南地区重要港
口——汕头港的所在地和汕头市重要的旅游和水产
养殖基地。随着区域经济的快速发展，直接或间接排
入汕头湾的污染物大量增加，生态环境呈不断恶化趋
势，已成为制约当地经济发展重要因素。为此，2002
年广东省在此开展了近岸海域环境生态学领域的重
大科技兴海项目，其中如何正确评价汕头湾的环境质
量状况被列为其中的基本内容，在众多的评价指标
中，重金属因其环境存在的持久性、不可降解性和生
物的累积性等特点而成为环境评价中的重点。与上覆
水相比，沉积物中的重金属含量高且稳定，并具很强
的累积特征和含量分布的规律性，分析测试也相对简
单、可靠12一j，从分析和污染评价的观点出发，沉积
物更能够反映水系的环境状况，已成研究与评价水体
污染的重要工具州。本文采用海洋沉积物质量标准、
单因子污染指数和将生物毒性、生态危害有机结合
的、兼有现时与潜在风险评价的研究层次的潜在生态
风险系数法【7】对汕头湾的环境质量进行了评价。以期
准确了解汕头湾表层沉积物重金属污染特征以及可
能存在的生态危害效应，为汕头湾的环境保护、规划
与治理及生态恢复提供科学依据。
2材料与方法(Materialandmethod)
2．1站点设置与样品采集
汕头湾位于广东省东部，横贯汕头市区，呈藕节
状，由牛田洋、珠池肚(汕头港)和外湾航道组成，
彼此以狭窄的潮道相连；西有榕江和梅溪直接汇入，
东有新津河入海，湾口狭窄，以潮汐道与南海相连；
径流相对较弱，主要受潮流控制，湾内以上溯流为主；
潮汐为不规则的半日潮【l】。根据河流特点和污染源分
布情况，在汕头湾共设置13个站点(图1)，其中l～
4号站点位于牛田洋，5～10号站点位于珠池肚，11～
13号站点位于湾口航道。2002年9月对汕头湾进行
了一个航次的调查，用彼德森采泥器(曙光HNMl．2
型，采样面积O．1n12)采集样品，取其中央0～5咖
未受干扰的表层沉积物，装于250mL塑料瓶中，带
回实验室，-20℃条件下保存至分析。
图1采样站位
Fig．1Samplingstations
2．2样品分析
将解冻后的沉积物样于50℃条件下烘干至恒
重，用玛瑙研钵将其研碎，过100目筛，充分混匀后
取样以供测定。沉积物样品以王水消化，以等离子发
射光谱仪(Perkin．ElmerUSA)钡t]定铜(Cu)、锌(Zn)、
铅(Pb)、镉(Cd)、镍(Ni)、铬(Cr)的含量。消
化过程以近海沉积物标样(GBW07314，国家海洋局
第二海洋研究所)全程监控。
2．3潜在生态风险评价
采用瑞典学者Hakanson提出的潜在生态风险指
数对汕头湾表层沉积物中重金属污染进行潜在生态
风险评价【8】，评价标准见表1。对于参评价元素的选
择，根据汕头湾的环境特点和污染特征，并参照贾振
邦、刘文新等的研究结果，选择Cd，Cr,Cu，Ni，Pb，Zn
作为参评元素，并选取广东省土壤背景值作为参比。
其中Cd，Cr,Cu，Ni，Pb，Zn元素的背景值分别为0．09，
56．53，17．65，17．80，35．87，49．71mg·kg～，各重金属元
素的毒性响应系数值[12．¨】：zn=1Pb=53结果(Resul0
3．1汕头湾表层沉积物重金属污染现状
由单因子指数(c多)和综合指数(c：)对汕
万方数据
表1重金属污染评价标准
Tab．1Assessmentsta dardofheavymetalpollution
指数范围 程度 指数范围 程度 系数范围 程度 指数范围 程度
Rangeoflndex DegreeRangeofIndexDegre￡ RangeofcoefficientDegree RangeofIndexDegree
表2汕头湾表层沉积物重金属污染指数及综合污染程度
Tab．2Heavymetalpollutionindexesandintegrated
pollutionextentofsurfacesedimentinShantouestuary
头湾表层沉积物重金属污染评价结果见表2。由单因
子指数评价可知，各重金属元素的污染程度由大到小
依次是Cd>Zn>Cu>Pb>Ni>Cr。
‘
Cd在汕头湾的平均污染指数为7．49，污染程度
达到很强等级。这主要是因为牛田洋和汕头港的上游
水域的l～6号站点的Cd污染严重，(C：在6．12～
18．6l之间)，而在其它海域只有10号站点的Cd污
染达到很强等级(C：>6)；与Cd相比，zn污染明
显偏低，平均污染指数为3．07，处于强污染等级，其
污染严重的区域与Cd的相同(C≯3)，其它海域均
为中等污染；Cu污染仅次于Zn，其平均污染指数为
2．81，在总体上处于中等污染水平，但牛田洋水域的
所有站点及汕头港上游5号站点同样是Cu污染的严
重区域，各站点均达到强污染等级(Cj，>3)；Pb、
Ni的平均污染指数分别为1．40和1．32，均为中等污
染水平，只有13号站点两元素的污染为低等级；Cr
在总体上为低污染，平均污染指数为0．64，但在l、
2、3、5、10号站点超过l，达到中等污染水平。
由综合污染指数评价可知，汕头湾表层沉积物重
金属的平均污染程度达到较强等级(Cd=17．03)。其
中，榕江口处的l、2号站点的污染最为严重，综合
污染指数均超过24，达到很强污染等级，由此经汕
头港至湾外航道污染强度呈递减趋势，并在7、9、
13号站点降为中等污染水平。
万方数据
4期 乔永民，等：汕头湾表层沉积物重金属污染与潜在生态风险评价 315
3．3汕头湾表层沉积物重金属污染潜在生态风险
评价
汕头湾表层沉积物重金属污染生态风险系数及
潜在生态风险指数统计结果见表3。由生态风险系数
(E)评价结果可知，各重金属元素的潜在生态风
险由强到弱依次为：Cd>Cu>Pb>Ni>Zn>Cr。Cd
的平均潜在生态风险为很强等级(E=224．58)，有5
个站点达到极强生态风险(E>240)，主要分布在污
道呈逐步递减。由此可见，汕头湾主要潜在生态风险
元素为Cd，受污染的主要区域为牛田洋及汕头港上
游。
由潜在生态风险指数评价(肋结果可知，汕头
湾表层沉积物重金属潜在生态风险在总体上处于强
等级(R／=257．20)，其中l号站点的潜在生态风险最
为严重，达到很强等级(R／=602．85)；潜在生态风险
达到强等级的站点有5个，主要分布在牛田洋和汕头
港的上游以及湾口处的10号站点等区域，而其它站
点则均处于中等生态风险等级。
染较重的牛田洋及汕头港上游区域，其中以l、2号4讨论(Discussion)
裹3汕头湾表层沉积物重金属生态风险系数和潜在生态风
险指数
Tab．3Ecologicalriskfactorandthepotentialeco ogleal
riskindexofheavymetalsin urfacesedimentsofShantou
estuary
l 558．34
2 359．oo
3 263．18
4 183．48
5 287．19
6 303．18
7 127．61
8 143．61
9 119．65
10 199．41
ll 175．47
12 103．68
13 95，70
站点最为严重(足值分别为558．34和359．00)。由
此至湾口航道Cd的潜在生态风险呈递减趋势，至13
号站点降为强潜在生态风险；与Cd相比，其它参与
评价的重金属元素潜在生态风险均处于低水平，但其
生态风险系数仍表现为由牛田洋经汕头港至湾外航
4．1重金属元素的含量、性质与潜在生态风险
重金属元素的化学性质是决定其环境效应的根
本所在。毒性响应系数(r)即是重金属元素性质
一种反应。在所有参评的6种元素中，Cd的毒性响
应系数最高(rr=30)，是决定综合潜在生态风险指
数主要因子。与Cd相比，其它参评元素含量虽然较
高，但其毒性响应系数较低，因此潜在生态危害低于
Cd的。由此可见，Cd是汕头湾表层沉积物最为重要
的重金属污染元素，控制Cd元素的输入与累积，降
低其环境风险，应成为汕头湾水域环境管理与建设的
重点。
4．2重金属来源与潜在生态风险
汕头湾为一城市河口湾，是多条河流的入海之
处，其环境受人为排污影响严重，不仅接纳来自地表
径流的污染物，同时也有城市污水的直接排入。据统
计常年水质处于Ⅳ或劣V类的榕江由此入海的径流
就达3．56x109m3，汕头市区在2000年排入的污水就
已超过1．2x108m3，并且呈逐年增加趋势”。地表径
流和城市废水为汕头湾带来了大量的污染物，并在沉
积物中富集。既可评价重金属污染程度，又能反映其
富集情况的单因子污染指数就说明了这一点。由表2
可知，除Cr之外的其它重金属元素均有不同程度的
富集。其中，以Cd的富集最为严重，平均污染指数
达到7．49，其次为Cu和Zn，其平均污染指数分别达
3．07和2．8l，说明这些元素的来源以人为输入为主，
1)汕头市环保局，汕头市环境质量报告(2005．2006)2007年lO月
5
4
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5
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6
9
7
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万方数据
相关分析(表4)表明重金属元素两两之间呈极显著
的正相关关系，即说明它们具有相同或类似的来源。
表4汕头湾裹层沉积物重金属元素之间相关分析
Tab．4Thecorrelationnalysisamongheavymetalsin
surficiaisedimentofShantouestuary
注Note：①P各重金属元素之间污染及富集程度的差异取决于汕
头湾集水区域的产业结构特点。在汕头湾入海的榕
江、新津河、梅溪等河流流域是广东省重要的农业生
产基地和金属矿区【14】。农业生产过程中磷肥是最为
常用的化肥之一，有研究表明其中的ca元素会随着
磷肥的使用而污染土壤，并可能在浇灌水和雨水的作
用下淋洗入周围水体【l5J；．金属矿中的伴生的重金属
元素在采矿或冶炼过程中进入环境Il引。郭岩等的研
究表明汕头市澄海区盐鸿镇莲花山钨矿区周围的土
壤中存在重金属超标现象，其主要原因在于矿山开
采、洗炼矿石过程中产生了大量的重金属的废物，又
未采取相应处理措施，因而造成周边环境出现重金属
污染现象【l酬，该区域已被汕头市列为具有典型环境
污染现象的地区。无论是磷肥的使用，还是矿山的开
采和冶炼，在给局部环境造成污染的同时，污染物均
可通过发达河网系统随地表径流进入汕头湾，这可能
是汕头湾表层沉积物重金属元素含量超标，特别是
Cd元素富集严重的主要原因之一。
汕头湾流域的汕头市和潮阳市的电子、电池、机
械制造、化工塑料等行业非常发达，有研究表明这些
行业排放的污水中的也含有相对丰富的Cd、Cu、Zn
等元素【17】，工业废水虽然要求达标排放，但长时间
大量的排放依然会导致重金属的累积【l引，这可能是
汕头湾Cd，CuZn污染较重的另一重要原因。
汕头湾流域的废旧电子产品回收是当地“特色”
产业。特别是汕头市潮阳区的贵屿镇∞，自20世纪90
2)中山大学，汕头贵屿电子垃圾拆解业的人类学调查报告，2003年
年代以来废旧电子垃圾的回收行业已发展成为当地的
支柱性产业【l9】，国外大量废旧电子垃圾运至该地，而
当地采用落后回收工艺所产生的废液、废渣以及废气
在未经任何处理情况下直接排入周围环境，国际绿色
和平组织和中山大学人类学系曾对潮阳贵屿居民健康
的调查结果显示，由废旧电子废弃物回收引起的环境
污染已给当地居民的身心造成了十分严重的影响和后
果，其中的主要污染物为ca，Cu，Hg，Pb，zn等重金属
元素。在河网纵横的粤东，这些含有大量重金属的废
水极有可能随地表径流进入汕头湾，但该因素对汕头
湾环境的影响程度如何，还有待进一步深入探讨。
4．3重金属潜在生态风险空间差异性的影响因素
除重金属元素本身的性质和中类之外，含量区域
分布的不均是造成其污染程度和潜在生态风险空间差
异的决定因素，而重金属含量分布格则取决于以下几
个方面。首先，地表径流及污水排入口的分布其关键
因素之一。无论是地表径流还是城市排污，这些输入
源在进入海湾时，均首先在入海口处沉积州。由于此
时输入的物质还未及完全扩散，因此沉积物重金属元
素含量相对丰富。因此，在地表径流入海之处和排污
口集中的区域，沉积物中重金属污染均会高于其邻近
水域。如榕江入海口处牛田洋水域的l号和2号站点，
无论是重金属含量还是污染程度都是最高的区域。
其次，汕头湾的水动力及地理特点则可能是形成
表层沉积物重金属潜在生态风险出现空间差异的另
一个重要因素。首先，汕头湾是一个以潮汐作用为主
的河口湾，湾内以上溯流占优势。在此水动力的作用
下，不同来源的污染物被携带进入汕头湾的上游而沉
积，这可能是牛田洋水域重金属污染严重的另一重要
原因。其次，藕节样的形状，使上溯的水流在“藕节”
的节点处受到阻碍而变缓，为污染物的沉积创造有了
利条件，如汕头港内的污染物在随潮水逆流而上的过
程中，受汕头港与牛田洋狭窄联结处的影响，而汇集
于汕头港一侧，这可能是5、6号站点的重金属含量
明显偏高的原因之所在；同样，在退潮水流下泻的过
程中，污染物也会在狭窄湾口处的港区一侧汇集，如
lO号站点的重金属高于周围其它站点，原因可能就
在于此。但同样在湾口处的9号站点lO号站点相比，
其重金属污染的累积效应并不明显，究其原因主要在
于前者处于汕头港的主航道上，受底泥疏浚的影响，
沉积特征被破坏所致。
第三，占主导地位的上溯流不但可使湾内使悬移
万方数据
4期 乔永民，等：汕头湾表层沉积物重金属污染与潜在生态风险评价 317
质泥沙和污染物逆流而上，而且还可以将相对洁净的
海相悬移质泥沙携带入湾。潮流在推进的过程中与下
泄的淡水相互交汇、混合，在絮凝等因素的作用下，
两者所携带的悬浮物质沉积在一起。此时，海相沉积
物起到一种“稀释”作用，使沉积物中的污染物含量
趋于下降。随着潮水不断向上游推进，海相颗粒也越
来越少，其“稀释”作用也越来越弱。在这种趋势与
重金属的输入源的共同作用下，形成了由牛田洋经汕
头港至湾口航道重金属的潜在生态风险程度程波状
递减的趋势。
5结论(Conclusion)
(1)根据污染指数评价，各重金属元素的污染
顺序由高到低为：Cd>Zn>Cu>Pb>Ni>Cr，根据
生态风险系数评价各重金属元素的潜在生态风险程
度由强到弱的依次为：Cd>Cu>Pb>Ni>Zn>Cr。
(2)由综合污染指数评价，汕头湾表层沉积物
重金属污染达到强等组；以潜在生态风险指数评价则
表现为中等水平。
(3)汕头湾表层沉积物中主要以Cd污染最为
严重，其次为Cu和Zn，这种污染特点主要取决于汕
头湾区域的产业结构特征，当地发达的农业、矿业、
电子产品制造以及具有地域特色的废旧电器回收行
业可能是形这一污染特征的主要原因。
(4)受重金属输入源及汕头湾水动力特征影响
的结果。汕头湾表层沉积物的重金属污染及潜在生态
风险在空间分布格局上表现为由上游的牛田洋经珠
池肚至湾外航道呈波状递减趋势。
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汕头湾表层沉积物重金属污染与潜在生态风险评价
作者： 乔永民， 赵建刚， 杨扬， 顾继光， 黄长江， QIAO Yong-min， ZHAO Jian-gang，
YANG Yang， GU Ji-guang， HUANG Chang-jiang
作者单位： 乔永民,赵建刚,杨扬,顾继光,QIAO Yong-min,ZHAO Jian-gang,YANG Yang,GU Ji-guang(暨
南大学水生生物研究所,广东,广州,510632)， 黄长江,HUANG Chang-jiang(温州医学院环境
与公共卫生管理学院,浙江,温州,325035)
刊名： 生态科学
英文刊名： ECOLOGICAL SCIENCE
年，卷(期)： 2010,29(4)

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