DISTRIBUTION PATTERN AND RISK ASSESSMENT FOR HEAVY METALS IN THE SURFACE SEDIMENTS OF JIAOZHOU BAY
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摘要:
分析了胶州湾海域150个站位表层沉积物Hg、Cd、Pb、Zn、Cu、Cr、As等7种重金属元素的分布特征，对海洋沉积物质量进行标准分类，利用地质积累指数法和潜在生态风险指数法，对重金属元素的污染程度和生态风险等级进行评价。结果表明，研究区表层沉积物重金属元素呈现由岸向海逐渐减少的分布特征，且胶州湾东部近岸区域高于西部区域。经计算评价，胶州湾内表层沉积物7种重金属元素平均含量均未超过《海洋沉积物质量（GB 18668—2002）》规定的第一类沉积物标准，研究区东侧部分站位达到二类和三类标准。研究区表层沉积物重金属总体污染程度属清洁—轻度污染，综合潜在生态风险程度低。自20世纪80年代以来，人类活动已成为影响胶州湾表层沉积物重金属元素分布的主要因素。
Abstract:In this paper, the distribution patterns of heavy metals of Hg, Cd, Pb, Zn, Cu, Cr and As taken from 150 surface sediment samples of Jiaozhou Bay are analyzed for assessment of environment qualities. The pollution level and ecological risk of the heavy metals are evaluated with the geological accumulation index and the potential ecological risk index. The results show that the amount of heavy metal elements in surface sediments of Jiaozhou Bay gradually decrease from coast towards the sea in general, and is relatively higher in the eastern nearshore area comparing to the western. According to our evaluation, the overall quality of sediments in Jiaozhou Bay is quite good, and the sediment quality according to average content of heavy metal elements belongs to the first type of sediments stipulated in Specifications of Marine Sediment Quality (GB 18668—2002), except for the sediments in the eastern part, which may reach the second or even the third type of sediment according to the standards. The overall heavy metals pollution levels of the sediments are clean to light polluted, and the integrated potential ecological risk is low. Since 1980s, human activities have become the main factor affecting the distribution of heavy metals in the surface sediments of Jiaozhou Bay.
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Key words:
- Jiaozhou Bay /
- surface sediment /
- heavy metals /
- distribution pattern /
- risk assessment
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表 1 地质积累指数法污染程度分级
Table 1. Index of geoaccumulation and pollution levels
Igeo Igeo≤0 0<Igeo≤1 1<Igeo≤2 2<Igeo≤3 3<Igeo≤4 4<Igeo≤5 Igeo>5 级别 0 1 2 3 4 5 6 污染程度 清洁 轻度 偏中度 中度 偏重度 重度 严重 
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表 2 重金属的背景参照值和毒性系数
Table 2. Background reference values and toxicity coefficient of heavy metals
重金属元素 Hg Cd Pb Zn Cu Cr As 
/（mg/kg）0.25 1 70 175 50 90 15 
40 30 5 1 5 2 10
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表 3 潜在生态风险指数法污染程度分级
Table 3. Potential ecological risk index and pollution levels
单因子污染程度 
综合污染程度 
单因子潜在生态风险程度 RI 综合潜在生态风险程度 ＜1 低 ＜8 低 ＜40 低 ＜150 低 1～3 中等 8～16 中等 40～80 中等 150～300 中等 3～6 重 16～32 重 80～160 较重 300～600 重 ≥6 严重 ≥32 严重 160～320 重 ≥600 严重 ≥320 严重
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表 4 表层样重金属元素含量
Table 4. Heavy metal contents in surface sediments of Jiaozhou Bay
/（mg/kg） 重金属元素 Hg Cd Pb Zn Cu Cr As 平均值（n=150） 0.11 0.10 30.58 85.50 30.15 62.94 8.54 最大值 1.83 0.67 70.30 829.00 114.00 169.00 15.50 最小值 0.0092 0.04 18.50 18.30 6.00 13.90 4.10 标准差 0.17 0.10 8.50 73.79 16.11 20.36 2.19 国家标准Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ类[25] 0.2/0.5/1 0.5/1.5/5 60/130/250 150/350/600 35/100/200 80/150/270 20/65/93 胶州湾外海平均值[26] 0.04 0.09 25.25 47.51 17.57 48.58 8.44 中国泉州湾[27] 0.40 0.59 67.70 179.60 71.40 82.00 21.70 北部湾[28] 0.06 0.16 27.99 67.28 58.26 53.65 9.53 美国加利福尼亚湾[29] 0.05 0.33 10.90 59.00 15.00 39.0 5.10 爱琴海（莱斯沃斯岛）[30] — 0.15 46.00 85.90 30.00 97.60 —
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表 5 胶州湾表层沉积物重金属元素Igeo值
Table 5. Geoaccumulation index（
Igeo） of heavy metals in surface sediments of Jiaozhou Bay 重金属元素 Hg Cd Pb Zn Cu Cr As Igeo最大值 2.41 3.19 1.27 3.79 1.98 0.76 0.72 Igeo最小值 −5.23 −0.88 −0.66 −1.71 −2.27 −2.85 −1.20 Igeo平均值 −2.17 0.13 0.02 0.31 −0.10 −0.75 −0.19 总体污染程度 清洁 轻度 轻度 轻度 清洁 清洁 清洁
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表 6 胶州湾表层沉积物重金属元素生态风险评价
Table 6. Potential ecological risk assessments of heavy metals in surface sedimentsof Jiaozhou Bay
Hg Cd Pb Zn Cu Cr As 
RI 
最大值 7.32 292.80 0.67 20.10 1.00 5.02 4.74 4.74 2.28 11.40 1.88 3.76 1.03 10.33 18.23 344.08 最小值 0.04 1.47 0.04 1.20 0.26 1.32 0.10 0.10 0.12 0.60 0.15 0.31 0.27 2.73 1.17 9.90 平均值 0.45 18.03 0.10 2.92 0.44 2.18 0.49 0.49 0.60 3.01 0.70 1.40 0.57 5.69 3.35 33.74
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表 7 胶州湾沉积物主要来源
Table 7. Main sources of Jiaozhou Bay sediments
/（104 t/a） 时段 1952—1959年 1960—1969年 1970—1979年 1980—1989年 沿岸河流输沙 215.3 140.8 41.5 2.94 固体垃圾排放 60 100 100 161.15 海岸侵蚀 1 1 1 1 大气沉降 6.5 6.5 6.5 6.5
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