天津近岸海水重金属污染状况及分布

天津近岸海水重金属污染状况及分布

摘要:2011年对天津近岸海水重金属Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Hg 及As含量进行了调查,采用《海水水质标准》[1](GB3097-1997)进行了超标分析,利用单因子污染指数法对其污染程度进行了评价,并采用Kriging空间插值法对重金属分布特征做了评价。结果表明:天津近岸海水中重金属总体处于较低水平,Pb、Zn及Hg超标率分别为100%、22.2%和22.2%,单因子指数法计算污染程度排序为Pb>Zn>Hg> Cu> Cd>As>Cr;Cu、Pb、Zn、Hg、As 有着相似的空间分布,均为南北高中间低,各污染物最大值均出现在受陆源排污影响的区域和围填海海洋工程附近。

关键词:天津近岸海域重金属污染状况空间分布

2006年以来,随着国家重点发展天津滨海新区政策的实施,滨海新区的发展日新月异,沿海化工产业园区不断增加,大量围填海工程的建设占用了大部分的自然岸线,改变了海岸的原有属性,增加了天津近岸海域的环境保护压力。为调查天津近岸海域环境污染状况,2011年8月份对天津近岸海域海水中重金属含量做了调查分析,采用单因子污染指数法做了污染程度分析,采用kriging插值法分析重金属空间分布状况,为了解该区海洋环境状况、保护海洋环境提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 样品采集

2011年8月份,在天津近岸海域共设18个站位(图1所示),覆盖了大港至汉沽近岸海域,其中34～39号站位于大港近岸海域,40～45号站位于塘沽近岸海域,46～51号站位于汉沽近岸海域,该区域水深范围在4～12m。调查时间为8月4日～22日,利用有机玻璃采水器采集表层海水样品,试样采集后,立即用0.45μm醋酸纤维滤膜过滤并添加1%HNO3固定,带回国家海洋局天津海洋环境监测中心站实验室。所有样品采集、保存、制备、前处理和样品测试等方法均参照《海洋监测规范》[2](GB 17378.4-2007)的要求进行。

1.2 测定项目与方法

水质重金属前处理方法均按照《海洋监测规范》(GB 17378.4-2007)的要求进行,Cu、Pb、Zn、Cd、Cr采用原子吸收分光光度计(岛津AA-6800型)测定,Zn为火焰原子吸收分光光度法测定,Cu、Pb、Cd、Cr为石墨炉原子吸收分光光度法测定。Hg、As采用原子荧光分析仪(XGY-1011A型原子荧光光度计)测定。

分析过程中所用玻璃容器均在1∶1硝酸中浸泡24h以上,分析所用酸均为优级纯,水为高纯水。实验过程中每批样品均做全程空白,并同步分析了由国家海洋局第二海洋研究所生产的海水中微量元素(GBW(E)080040)标准物质,分别控制样品分析的精密度和准确度。重金属元素平行样的相对误差＜5%,标准物的回收率在90%～110%之间。

1.3 评价方法

1.3.1 超标率统计和污染状况分析

利用国标《海水水质标准》(GB3097-1997)第一类标准值,对监测海域海水中重金属含量进行超标率统计,分析各种金属指标超标状况。利用单因子污染指数法统计各指标污染程度,并根据计算结果排序,找出污染较重因子。

1.3.2 空间分布分析

利用surfer10.0绘图软件对重金属分布状况进行分析,插值方法采用kriging空间插值法,分析各重金属元素在天津近岸的分布状况。

2 结果与讨论

2.1 天津近岸海水中重金属的含量及污染状况

18个采样点水质重金属含量统计结果见（表2）。

研究结果表明:天津近岸水质重金属含量总体水平较低。Pb的含量范围在(2.52～3.86)μg/L之间,平均值为3.13μg/L,全部超过第一类海水水质标准;Zn的含量范围在(16.0～20.2)μg/L之间,平均值为18.8μg/L,22.2%的站位超过第一类海水水质标准;Hg的含量范围在(0.0148 ～0.0708)μg/L之间,平均值为0.0373μg/L,22.2%的站位超过第一类海水水质标准;Cu的含量范围在(2.28～4.07)μg/L之间,平均值为

3.36μg/L;Cd的含量范围在(0.235～0.465)μg/L之间,平均值为0.356μg/L;Cr的含量范围在(2.87～

4.78)μg/L之间,平均值为3.99μg/L;As的含量范围在(0.27～6.08)μg/L之间,平均值为2.34μg/L。除Pb、Zn、Hg有不同程度的超标之外,其余监测指标均符合第一类海水水质标准。

根据单因子污染指数法对天津近岸海水重金属进行评级(表3),Pb 的污染指数在2.52～3.86之间,全部处于“重污染”等级;Zn有22.2%的站位污染程度为“轻污染”,77.8%的站位污染程度为“影响”,Hg有22.2%的站位污染程度为“轻污染”,55.6%的站位污染程度为“影响”,22.2%的站位污染程度为“允许”;Cu有94.4%的站位污染程度为“影响”,5.6%的站位污染程度为“允许”;Cd、As、Cr在全部站位污染程度均为“允许”。由此可以看出,Pb是天津近岸海域水体中主要污染因子,各指标污染程度排序为Pb>Zn>Hg>Cu>Cd>As>Cr。

2.2 水质重金属分布状况分析

对天津近岸海域水质重金属含量进行克里格插值得到重金属等值线分布图(图2、图3)。

从图中可以看出天津近岸海域水质重金属污染具有显著特征:Cu、Pb、Zn和Hg最大值均出现了大港近岸海域,最小值均出现在塘沽附近海域,分布趋势为南北高、中间低,Cu、Pb、Zn最大值均出现在37号站,Cu为4.07μg/L,Pb为3.86μg/L,Zn为20.2μg/L,Hg最大值出现在35号站,为0.0708μg/L;As最大值出现在汉沽附近海域49号站,为6.08μg/L,最小值出现在塘沽附近海域45号站,为0.27μg/L,分布趋势为南北高、中间低;Cr最大值和最小值均出现在汉沽附近海域,最大值在51号站,为4.78μg/L;Cd最大值出现在塘沽近岸海域40号站,为0.465μg/L,最小值出现在汉沽附近海域,为0.235μg/L。由以上分析可知,Cu、Pb、Zn、Hg最大值均处于大港附近海域的南港工业区外围,Cd 最大值处于塘沽附近海域大沽排污河口附近,Cr和As最大值分别处于汉沽北疆电厂和中心渔港附近海域,各污染物极大值均出现在受陆源排污影响的区域和围填海海洋工程附近,说明陆源排污和人类开发活动是造成海洋污染的主要原因。

3 结语

(1)对天津近岸海域水质重金属含量的测定结果表明,各站点沉积物中Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Hg及As的含量范围分别为2.28～4.07、2.52～3.86、16.0～20.2、0.235～0.465、2.87～4.78、0.0148～0.0708、0.27～6.08μg/L。Pb的超标率为100%,Zn、Hg的超标率均为22.2%,其它元素未出现超标。