我國(guó)近岸環(huán)境中的金屬污染研究進(jìn)展

江婷婷

摘要：指出了隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國(guó)沿海地區(qū)環(huán)境污染問題日趨嚴(yán)重。各類金屬的大量使用使得近岸生態(tài)系統(tǒng)備受壓力。近岸沉積物中檢測(cè)到了較高的金屬濃度，特別是在重工業(yè)密集區(qū)，金屬濃度相當(dāng)高。工業(yè)和生活污水排放、礦業(yè)、冶煉業(yè)、電子垃圾回收是導(dǎo)致中國(guó)近岸金屬污染重要來源。對(duì)我國(guó)近岸環(huán)境的金屬污染情況以及存在問題進(jìn)行了綜述。研究結(jié)果表明：近岸環(huán)境的金屬污染與加速的經(jīng)濟(jì)發(fā)展密切相關(guān)。我國(guó)近岸金屬污染增加了人類通過海產(chǎn)品消費(fèi)而攝入金屬的風(fēng)險(xiǎn)，金屬的排放亟需得到更為嚴(yán)格的控制。

關(guān)鍵詞：金屬；近岸環(huán)境；污染現(xiàn)狀；存在問題

中圖分類號(hào)： X54

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 16749944（2015）06018203

1. 引言

沿海地區(qū)是人類生存發(fā)展的重要區(qū)域，然而往往也是人為污染的承泄區(qū)。過去的數(shù)十年里，沿海地區(qū)頻繁的人類活動(dòng)使得近岸生態(tài)系統(tǒng)承受著巨大壓力。各種有毒污染物的輸入導(dǎo)致近岸生態(tài)系統(tǒng)退化，野生動(dòng)物棲息地喪失，甚至危害人類健康[1～3]。

自然環(huán)境中的金屬含量因地理位置的差異而有所不同。有機(jī)污染物可以通過生物或者化學(xué)過程進(jìn)行降解使毒性降低，而金屬污染物卻是不可降解污染物。它們可以在沉積物中大量聚集，也能從沉積物中釋放。金屬污染對(duì)環(huán)境和生物的影響多種多樣且長(zhǎng)期持續(xù)。尤其是，有毒金屬被海洋生物吸收后進(jìn)入食物鏈，逐漸傳遞給更高營(yíng)養(yǎng)級(jí)，直至傳遞給人類食用的海鮮產(chǎn)品，給人類健康帶來巨大風(fēng)險(xiǎn)[4]。日本20世紀(jì)50年代的“水俁病”及60年代的“骨痛病”震驚世界，分別是由汞中毒和鎘中毒引起的，自此引起了人們對(duì)水環(huán)境金屬污染的廣泛關(guān)注。如今，我國(guó)也面臨著金屬污染的風(fēng)險(xiǎn)。2009年，中國(guó)環(huán)保局記錄了12起金屬污染事件，共計(jì)4035人血鉛超標(biāo)，182人鎘超標(biāo)[5]。頻繁的金屬污染事件遍及全國(guó)，為政府和公眾敲響了警鐘[6]。

我國(guó)的國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）已超越日本，位居世界第二[7]。自1979年，改革開放基本國(guó)策落實(shí)后，國(guó)民經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，隨之而來的是環(huán)境問題。城市化和工業(yè)化進(jìn)程中生產(chǎn)和使用了大量的金屬等化學(xué)品。工業(yè)排放導(dǎo)致的淡水污染事件非常普遍，廣闊的海洋環(huán)境因其巨大的稀釋作用，此類事故較少。然而，市政建設(shè)廢水和工業(yè)廢水通過河流進(jìn)入海洋，并且在沿海地區(qū)聚集，使我國(guó)的沿海和河口生態(tài)系統(tǒng)面臨著巨大的金屬污染壓力。政府報(bào)告顯示面積為29720km2的沿海地區(qū)受到嚴(yán)重污染[8]。我國(guó)沿海資源豐富，珊瑚礁、紅樹林和海草生態(tài)系統(tǒng)孕育了豐富的海洋生物。我國(guó)海產(chǎn)品需求量增長(zhǎng)迅猛，2005年人均消費(fèi)約25kg，而1985年僅人均7kg[9]，海產(chǎn)品消費(fèi)潛在風(fēng)險(xiǎn)加強(qiáng)。同時(shí)，我國(guó)是最大的海產(chǎn)品出口國(guó)。據(jù)估算，我國(guó)2002年的貝類出口量為960萬t[10]。對(duì)于出口產(chǎn)品是否被污染引起廣泛關(guān)注。總之，了解我國(guó)近岸環(huán)境的金屬污染現(xiàn)狀和存在的問題對(duì)中國(guó)的海產(chǎn)品業(yè)、公眾健康，以及沿海環(huán)境管理的可持續(xù)發(fā)展都十分重要。

2 中國(guó)近岸環(huán)境金屬污染的來源

金屬進(jìn)入海洋的幾種途徑主要包括河流輸入、大氣沉降和工業(yè)排放。其中又以陸源的徑流輸入為主，農(nóng)業(yè)化肥、采礦廢水、工業(yè)和市政建設(shè)污水被排入河流，隨之進(jìn)入近岸地區(qū)。我國(guó)被譽(yù)為“世界工廠”，重工業(yè)化導(dǎo)致大量污染物釋放到環(huán)境中。據(jù)推算，2008年我國(guó)向水環(huán)境排放的工業(yè)廢水達(dá)2.4億t[11]。污染途徑也包括直接排入海洋。2004～2008年期間，每年都有超過13萬t的工業(yè)廢水直接進(jìn)入海洋。

沿海地區(qū)相較于內(nèi)陸地區(qū)，人口更多，人類活動(dòng)更頻繁。我國(guó)城市的空間分布也符合這一規(guī)律，多集中于沿海地區(qū)，特別是長(zhǎng)江三角洲、珠江三角洲和京津唐地區(qū)。市政建設(shè)污水年均排放量從2003年的4.5億t增長(zhǎng)到2008年的5.7億t[12]。長(zhǎng)江、珠江和閩江是污染物入海的三條主要河流。

大氣沉降是金屬進(jìn)入大海的另一條途徑。例如，Zhang，et al.[13]估算我國(guó)的粉塵年均排放量為100萬t，其中50%經(jīng)過遠(yuǎn)程傳輸?shù)搅颂窖笊踔粮h(yuǎn)。東海位于亞洲沙塵暴的路徑上。因此，可推測(cè)大氣沉降可以向東海輸入大量的化學(xué)成分。有研究表明，大氣匯集的金屬（如銅）在長(zhǎng)江河口和珠江河口含量增加[14]。

3 我國(guó)近岸沉積物中的金屬污染

排入環(huán)境中的金屬可分布于環(huán)境中的不同要素中，包括水、空氣、土壤、沉積物中和生物體內(nèi)。海洋環(huán)境中，沉積物里積累了大量的金屬，且這些金屬呈活性狀態(tài)，可以被生物利用，產(chǎn)生毒性效應(yīng)，如不加以控制，會(huì)大范圍擴(kuò)散[14]。沉積物中金屬的化學(xué)態(tài)與沉積物的成分相關(guān)，這決定了它的的遷移、生物利用性和毒性[15]。例如，綁定于沉積物可交換相的金屬更易被動(dòng)物腸道吸收，而綁定在可還原相的金屬則呈現(xiàn)惰性，生物可利用性較低[4]。

3.1 我國(guó)北方近岸環(huán)境金屬污染

我國(guó)北方的水污染比南方嚴(yán)重。北方的遼河、海河、淮河和松花江都有不同程度的污染現(xiàn)象。近年來，渤海環(huán)境由于沿岸密集的污染源，而引起人們的高度重視。其77000km2面積的海域是重要的經(jīng)濟(jì)區(qū)和生態(tài)區(qū)。過去20年里，由于過度開采或捕撈、富營(yíng)養(yǎng)化、以及嚴(yán)重的污染，渤海的漁業(yè)資源急速衰退，渤海被認(rèn)為是我國(guó)污染最為嚴(yán)重的海域之一。

錦州灣是金屬污染的典型案例。它位于渤海西北部的遼東灣，是一塊平均水深3.5m，面積約為120km2的半封閉海域。沿岸分布著密集的工業(yè)區(qū)。自20世紀(jì)70年代末期，排入海中的金屬Zn，Pb，Cd，Hg濃度驟升[16]。葫蘆島的鉛鋅冶煉廠是亞洲最大的鉛鋅冶煉廠之一，周邊地區(qū)污染嚴(yán)重。Zheng，et al.[17]曾報(bào)道過附近河流沉積物中的Hg，Pb，Cd，Zn和Cu濃度分別為133，1551，1463，19789和1072mgkg-1。而錦州灣海水中的Cu，Pb，Zn和Cd濃度范圍分別為1.7～3.5，0.4～1.2，21.8～39.2和1.7～2.0μgL-1[18]。2006年，發(fā)現(xiàn)了濃度高達(dá)100μgL-1的Zn，而其它金屬濃度也相當(dāng)高。這一地區(qū)Hg污染也十分嚴(yán)重。Wang，et al.[19]研究顯示，錦州灣沉積物和海水中的總汞（THg）濃度分別為0.5～64mgkg-1and 39～2700ngL-1，這一結(jié)果比背景濃度放大了1～3個(gè)數(shù)量級(jí)。最高的甲基汞（MeHg）濃度為3ngL-1。淡水水生植物中的THg和MeHg濃度為5.2～100μgkg-1和0.15-12μgkg-1。顯然，錦州灣的生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)被金屬污染嚴(yán)重破壞。渤海灣西北部的居民有很高的金屬中毒風(fēng)險(xiǎn)[20]。

膠州灣是中國(guó)北方地區(qū)的另一個(gè)半封閉海灣，也遭受著嚴(yán)重的金屬污染。沿岸十余條河流匯聚入灣，同時(shí)也向?yàn)持休斎肓舜罅康墓I(yè)和生活廢物。這一地區(qū)最大的金屬污染源是廢水排放。據(jù)估算，每年約23×107t的廢水排入膠州灣，其中40%為工業(yè)廢水[21]。Deng，et al.[22]的研究表明膠州灣東北部由于海水交換更弱，污染較重。李村河口和墨水河都發(fā)現(xiàn)了高濃度的Zn，Ni和Cd。被污染的河口沉積物中發(fā)現(xiàn)的Cu，Zn，Pb和Cd濃度高達(dá)600mgkg-1，950mgkg-1，195mgkg-1和27mgkg-1，證明了河流輸入了大量金屬。

3.2 我國(guó)南方近岸環(huán)境金屬污染

長(zhǎng)江是世界第三大河，年徑流量29400m3/s，輸沙量500Mt/year[23]。長(zhǎng)江中懸浮沉積物高于其它國(guó)家的河流[24]，說明有大量的金屬被輸入東海。杭州灣和東海大陸架發(fā)現(xiàn)了較高的金屬濃度，超過80%的金屬沉積于大陸架和長(zhǎng)江河口地區(qū)。Lin，et al.[25]的研究顯示我國(guó)東南海域的溶解Pb（～128ngL-1）比太平洋高7倍，溶解Pb在表層海水的空間分布呈向深海增長(zhǎng)趨勢(shì)，說明氣溶膠會(huì)影響表層溶解Pb。

香港地區(qū)也遭受著金屬污染威脅。吐露港和維多利亞灣由于封閉的自然條件和高金屬輸入，沿岸沉積物中發(fā)現(xiàn)了高濃度的金屬。臺(tái)風(fēng)庇護(hù)所發(fā)現(xiàn)了極高濃度的Cu（>6gkg-1）和Cr（>1.3gkg-1）[26]。盡管香港的許多工廠已向內(nèi)陸搬遷，對(duì)污染物排放的控制也更加嚴(yán)格，但香港一些地區(qū)沉積物的金屬濃度仍然保持相當(dāng)高的濃度。

Ip，et al.[3]發(fā)現(xiàn)珠江河口的Cu，Pb和Zn自20世紀(jì)70年代后顯著增加。濱海沉積物中的Cd、Zn和Ni濃度范圍分別為2.8～4.7、239～346和25～122mgkg-1。并且，大部分（35%～47%）Pb、Cd和Zn與可交換相密切相關(guān)，意味著這些金屬有較強(qiáng)的生物利用性和遷移性[27]。深圳灣位于珠江河口的東部，其沉積物中發(fā)現(xiàn)了濃度高達(dá)566mgkg-1的Zn。Gao，et al.[28]對(duì)大亞灣核電站周圍的沉積物進(jìn)行了研究，結(jié)果表明表層沉積物還沒有被金屬污染。近期的研究顯示深圳和廈門地區(qū)的紅樹林沉積物都被Zn污染，兩地區(qū)Zn濃度分別為252mgkg-1和194mgkg-1。我國(guó)東南沿海紅樹林表層沉積物中的THg濃度范圍為2.3～903μgkg-1，平均值89μgkg-1。

4 我國(guó)近岸環(huán)境污染的危害

我國(guó)近岸海域正受到污染的嚴(yán)重威脅，沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)展與海洋環(huán)境保護(hù)的矛盾日益尖銳。我國(guó)擁有約300萬km2的海域，其中近岸海域約為37萬km2。由于受陸地影響最為直接，隨著沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和海洋資源開發(fā)，部分近岸海域污染程度日益加劇，整體環(huán)境質(zhì)量不斷下降。近岸海域不同程度受到各種有害污染物的污染，其中以渤海、東海最為嚴(yán)重。

陸源污染是近岸海域污染的元兇。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)陸源污染物占入海污染物總量的80%以上，20世紀(jì)90年代初每年排海污水為80億t，以年均3億t遞增，近年來，入海污水超過100億t，各種有害污染物達(dá)180萬t。大量無機(jī)氮、活性磷酸鹽、石油類、化學(xué)需氧量和重金屬污染物，使近岸海域海水超四類（含四類）水質(zhì)占46.5%，達(dá)一類海水水質(zhì)僅占14.7%[29]。污染使我國(guó)赤潮發(fā)生頻率急劇上升，且面積越來越大，持續(xù)時(shí)間越來越長(zhǎng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，20世紀(jì)60年代，我國(guó)海域僅發(fā)生過3次赤潮，進(jìn)入90年代，記錄到的赤潮達(dá)200多次，平均每年20多次。

5 結(jié)語

沿海地區(qū)為人類的生存和發(fā)展提供了各種資源。然而，因其地理位置的特殊性—海陸交錯(cuò)，沿海地區(qū)遭受了來自海陸兩方的污染壓力。在眾多的污染物中，金屬污染對(duì)沿海環(huán)境的影響尤為嚴(yán)重。重金屬被海洋生物吸收后進(jìn)入食物鏈，直接或間接地傳遞給人類食用的海鮮產(chǎn)品，給人類健康帶來巨大風(fēng)險(xiǎn)。

我國(guó)近岸地區(qū)由于金屬污染，正面臨著巨大的挑戰(zhàn)。研究發(fā)現(xiàn)，不同地區(qū)的金屬濃度與當(dāng)?shù)氐墓I(yè)化水平相一致。也就是說工業(yè)化程度越高，其金屬污染狀況就可能越嚴(yán)重。然而，盡管對(duì)于金屬污染的防治，相關(guān)部門已經(jīng)采取相關(guān)措施。例如對(duì)污水排放的限制等，但是其污染狀況仍沒有得到有效的遏制，一些水生生物體內(nèi)的金屬含量仍超過安全范圍。考慮到海產(chǎn)品生產(chǎn)和公共衛(wèi)生問題，對(duì)近岸環(huán)境的金屬污染，我們應(yīng)給予更多的關(guān)注。應(yīng)采取更嚴(yán)格的環(huán)境保護(hù)措施來控制人為來源的金屬排放。此外，提高公眾海洋環(huán)境保護(hù)意識(shí)對(duì)于保持近岸環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展也至關(guān)重要。

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