广东阳西程村镇红树林自然保护区沉积物重金属污染及其来源分析.pdf
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1、接收日期:2023-02-15 接受日期:2023-04-10*通信作者。E-mail: 广东阳西程村镇红树林自然保护区沉积物重金属污染及其来源分析广东阳西程村镇红树林自然保护区沉积物重金属污染及其来源分析 魏小辉*,张昊晟(中交广州水运工程设计研究院有限公司,广东 广州 510220)摘 要:对广东阳西程村镇红树林自然保护区内沉积物进行采样,测定 Cu、Zn、Ni、Pb、Cd、Cr、Hg、As 等 8 种重金属元素含量,通过地累积指数法以及潜在生态风险指数法评价其污染情况。结果表明,该林区受到重金属污染程度较轻,Pb、Hg 是主要的污染来源,其中 Hg 表现出强生态风险。相关性分析和主成分分
2、析表明,该地区重金属污染主要来源为人类活动。综上所述,程村镇红树林自然保护区受污染情况轻,需控制重金属持续输入。关键词:红树林;沉积物;重金属;污染评价 Doi:10.3969/j.issn.1009-7791.2023.03.010 中图分类号:Q948 文献标识码:A 文章编号:1009-7791(2023)03-0253-05 Pollution Evaluation and Source Analysis of Heavy Metals in Sediments of Chengcun Town Mangrove Nature Reserve in Yangxi,Guangdong W
3、EI Xiao-hui*,ZHANG Hao-sheng(CCCC Guangzhou Water Transportation Engineering Design and Research Institute CO.,LTD,Guangzhou 510220,Guangdong China)Abstract:Samples were collected from mangrove sediments in Chengcun Town Mangrove Nature Reserve,Yangxi County,Guangdong Province,and the contents of Cu
4、,Zn,Ni,Pb,Cd,Cr,Hg and As were measured.The geo-accumulation index and potential ecological risk index were used to evaluate the pollution situation.The results showed that the heavy metal pollution degree of the forest area was light,Pb and Hg were the main pollution sources with Hg showing strong
5、ecological risk.Correlation analysis and principal component analysis showed that the main source of pollution in this area was human activities.To sum up,the pollution situation in Chengcun Town Mangrove Nature Reserve was light,and the continuous import of heavy metals should be controlled.Key wor
6、ds:mangrove;heavy metal in sediments;heavy metal;pollution evaluation 红树林具有重要的生态、经济功能,在提供生物栖息地、预防减少风浪灾害、促淤保滩、净化大气与海洋环境、维护海岸景观等诸多方面发挥着重要的作用1。红树林沉积物受人类活动、入海河流等因素共同影响,具有较为复杂的重金属沉积环境。研究表明,红树植物对重金属有较强的富集能力2,红树林地内的有机物残留碎屑亦对重金属有较强的吸附作用3,又因红树林生长于海陆交界处,独特的生存环境使其更容易成为重金属污染汇集地4。此外,重金属在自然环境中性质稳定,通过食物链的转运及富集,最终危
7、害人类身体健康5。因此,红树林重金属污染受到广泛关注。广东省阳江市阳 2023,52(3):253257.Subtropical Plant Science 第 52 卷 254西县程村镇是少数具有天然红树林地的地区,对其进行红树林沉积物重金属含量测定、污染情况分析等研究,可为当地红树林保护与修复提供依据。1 研究区概况 研究区位于广东省阳江市阳西县程村镇红树林自然保护区内,属亚热带海洋性季风气候,年均太阳总辐射量 111.56 kcalcm-2,年均气温 23。历年最高潮位 3.99 m(黄海高程,下同),最低 0.16 m,平均高潮位 2.90 m,平均低潮位 1.33 m,平均潮差1.5
8、7 m,潮型属不规则半日潮,大潮每月二次,分别是农历初一和十五,浪高一般 12 m,台风天气时可达 68 m。2 材料与方法 2.1 样品采集与处理 于 2022 年 10 月在阳西县程村镇红树林自然保护区分层采集 030 cm 处沉积物样品 18 份。采样时先将土壤表层落叶及其他杂物清理干净,再使用洁净的聚丙烯铲子取 010 cm、1020 cm、2030 cm 处泥质沉积物,去除根、叶等杂质后保存于聚乙烯密封袋内待测。样品由广东省科学院生态环境与土壤研究所检测。Pb、Cd、Cr、Cu、Zn 和 Ni 经 HNO3-HF-HClO4全消解,采用电感耦合等离子发射光谱质谱法(ICP-MS)测定
9、;Hg、As 用 HCl-HNO3消解,采用原子荧光光谱法(AFS)测定。2.2 重金属污染评价方法 2.2.1 地累积指数法地累积指数法 地累积指数法(Geo-accumulation Index,Ig)是评价重金属污染程度的方法,不仅考虑了自然过程造成的污染,而且能充分反映人类活动对重金属污染的影响,常用于评价沉积物的重金属污染水平6,其公式为:2/1.5ngnIlogCB 式中,Ig表示地累积指数,可分为七个重金属污染程度量级(表 1)。Cn为测量重金属元素 n 的质量分数(mg/kg);Bn为重金属元素的区域背景值,本研究采用中国海岸带土壤背景值。表 1 地累积指数分级标准 Table
10、 1 Criteria for index of geo-accumulation Ig 分级 污染程度 Ig 0 0 无污染 0Ig 1 1 轻度污染 1Ig 2 2 偏中度污染 2Ig3 3 中度污染 3Ig4 4 偏重度污染 4Ig5 5 重度污染 Ig5 6 严重污染 2.2.2 潜在生态风险指数法潜在生态风险指数法 潜在生态风险指数法(Potential ecological risk index,RI)根据重金属性质与环境行为特点,对沉积物中重金属污染进行评价7。其公式为:111innniiiisrrfriiiinCRIETCTC 式中,RI 表示潜在生态风险指数;Eri 为重金属
11、元素i 的潜在生态风险指数;Tri 为重金属毒性响应系数;Cfi为重金属元素 i 的污染系数;Csi为测量重金属元素 i 的质量分数;Cni为重金属元素的区域背景值,本研究采用中国海岸带土壤背景值。其中当 Eri值小于 40 时则视为轻微的单因子污染物潜在生态风险,当Eri值处于40 与80 之间时视为中等的单因子污染物潜在生态风险,当 Eri值处于 80 与 160 之间时视为强的单因子污染物潜在生态风险,当 Eri值处于160 与 320 之间时视为较强的单因子污染物潜在生态风险,当 Eri值大于 320 时视为极强的单因子污染物潜在生态风险。当 RI 值小于 150 时视为轻微的总潜在生
12、态风险,当 RI 值处于 150 与 300 之间时视为中等的总潜在生态风险,当 RI 值处于 300 与 600 之间时视为强的总潜在生态风险,当 RI 值大于 600 时视为较强的总潜在生态风险。3 结果与分析 3.1 重金属含量分析 程村镇红树林自然保护区采样点沉积物重金属含量特征如表 2 所示,所测 8 种重金属含量大小依次为 ZnCrPbCuNiAsCdHg。通过变异系数可知,元素在不同深度处分布较为均匀,推测该地第 3 期 魏小辉等:广东阳西程村镇红树林自然保护区沉积物重金属污染及其来源分析 255区沉积物中重金属沉积趋势较为一致。将程村镇红树林表层沉积物重金属含量与国内其他地区红
13、树林表层沉积物重金属含量进行横向对比,以判断其表层沉积物重金属含量水平(表 3)。程村镇红树林表层沉积物各类重金属含量水平均在污染风险筛选值以内,Cu、Zn、Pb、Cd、Hg、As 略高于中国海岸带背景值;其重金属含量略高于霞山区、南三岛、珍珠湾,略低于南山镇、镇海湾。综合对比其他地区,程村镇红树林表层沉积物重金属含量处于中等水平。3.2 重金属污染评价 应用地累积指数法评价程村镇红树林自然保护区内沉积物重金属污染水平(图 1)。程村镇红树林沉积物重金属 Ig值分布较均匀,说明各点位沉积物污染情况近似。其中 Pb、Hg 在所有采样点测定的 Ig值均在轻度污染范围内;Cu 在部分表层(010 c
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