夏季珠江口沉積物-水界面重金屬分布特征及其影響因子研究

付濤，梁海含，牛麗霞,，黨浩銘，陶偉，楊清書,

( 1. 中山大學 海洋工程與技術學院，廣東 珠海 519082；2. 南方海洋科學與工程廣東省實驗室（珠海），廣東 珠海 519082；3. 廣東省海岸與島礁工程技術研究中心，廣東 廣州 510275；4. 國家海洋局南海環(huán)境監(jiān)測中心，廣東 廣州 510275)

1 引言

重金屬在自然界中具有毒性高、生物降解慢、易積累等特點，會通過生物富集作用對水生生態(tài)和人類健康產生不利影響[1-3]。河口處于陸地和海洋的過渡帶，不同于陸地，亦不同于海洋，其同時受徑流、潮流、波浪等多動力因子的影響，污染問題凸顯，是典型的生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)[4]。近年來隨著人類活動的加劇，河口重金屬污染日益嚴重。受河口多動力因子的驅動，重金屬元素的環(huán)境行為特征也存在差異[5-6]。研究表明，重金屬元素匯入河口，在不同的水環(huán)境條件下，通過河口動力的驅動作用及環(huán)境地球化學過程，最終在沉積物中富集[7]；受強徑-潮作用影響時，沉積物中的重金屬元素會被釋放出來，再懸浮于水體中，對水環(huán)境造成二次污染[2,6,8]。因此，重金屬元素在水體與沉積物中的形態(tài)轉換主要受吸附-解吸過程影響，進一步影響水體中重金屬的遷移過程[8-9]。綜上，研究重金屬在水體和沉積物中的環(huán)境行為特征及動力機制具有重要科學意義。

本文研究區(qū)域為珠江口，位置如圖1所示。珠江口位于中國大陸的南部，徑流攜帶的污染物通過虎門、蕉門、洪奇瀝、橫門、磨刀門、雞蹄門、虎跳門和崖門八大口門匯入南海，徑-潮動力相互作用強烈，是一個復雜動力控制下污染物源-匯轉換區(qū)[10]，也是廣州、東莞和深圳等城市的主要納污海域，污染較為嚴重[9,11]。該地區(qū)是典型的亞熱帶海洋季風氣候，其特征是水文條件隨季節(jié)發(fā)生顯著變化。每年約80%的徑流量出現在4-9月。近年來對珠江口重金屬的研究發(fā)現，重金屬污染潛在生態(tài)風險較高[12]。與此同時，隨著珠江三角洲地區(qū)人口持續(xù)增加，對水資源和水環(huán)境的荷載也提出了新的考驗[1,2,9]。珠江口地區(qū)重金屬貢獻最大的依舊是人類的生活生產活動（如工業(yè)生產、生活污水和汽車尾氣等）。隨著粵港澳大灣區(qū)經濟圈的快速發(fā)展，大量工業(yè)廢水排入，攜帶的重金屬等污染物在河口區(qū)不斷累積；農業(yè)生產中化肥和農藥的大量使用，輸送了大量的重金屬等污染物進入水體中。珠江口海域不同環(huán)境介質（水體、懸浮物、沉積物）中的重金屬污染特征已有相關研究[2-3,6,8-9,12]，已有研究著重描述重金屬的分布特征及其對環(huán)境因子的響應，但從“水體-沉積物”的界面特性考慮的較少[2]，且重金屬元素在珠江口鹽淡水混合區(qū)的源-匯過程極其復雜，從徑流和海洋動力相互耦合作用角度的研究仍不足，仍需更多的科學研究闡明其遷移和累積機制。本文基于2018年夏季珠江口水體和沉積物中7種重金屬元素汞、砷、鋅、鎘、鉛、銅和鉻的觀測數據，分析元素在不同環(huán)境介質的賦存狀況，探討7種重金屬元素與河口動力-沉積環(huán)境的響應關系和其主要來源，闡述沉積物-水界面重金屬的分配關系，研究結果可為珠江口重金屬污染的綜合防治和防災減災提供科學依據。

2 材料與方法

2.1 樣品采集與處理

于2018年8月10-25日在珠江口進行水文水質多要素原型觀測，共設置了22個采樣點（圖1），每個采樣點采集海水和表層沉積物樣品，使用有機玻璃采水器分別采集表層（距水面0.5 m）、中層（0.6H；H代表水深）以及底層（距水底0.5 m）的水樣，使用抓斗式采樣器采集表層沉積物樣品（0～5 cm），樣品的采集和處理都按照《海洋監(jiān)測規(guī)范》（GB 17318.3-2007）[13]的要求進行。監(jiān)測項目包括水體和沉積物中的重金屬元素[汞（Hg）、砷（As）、鋅（Zn）、鎘（Cd）、鉛（Pb）、銅（Cu）和鉻（Cr）含量]、動力因子[鹽度（S）、水深、懸浮顆粒物（SPM）含量]、化學參數[溶解無機氮（DIN）含量、活性磷酸磷（SRP）含量、水溫（T）、溶解氧（DO）含量、酸堿度（pH）、化學需氧量（CODMn）、總有機碳（TOC）含量、硫化物（Sulfide）含量、油（Oil）含量、氧化還原電位（Eh）]和生態(tài)指標[浮游植物葉綠素（Chla）含量]。

圖1 珠江口采樣點Fig. 1 Sampling sites of the Zhujiang River Estuary

2.2 分析方法

使用電導率-溫度-深度/壓力分析儀（美國海鳥電子公司生產的CTD Diver）現場監(jiān)測鹽度、水溫和水深；酸堿度、氧化還原電位和溶解氧含量由水質分析儀進行監(jiān)測；懸浮顆粒物的含量在實驗室中采用重量分析法測定；化學需氧量采用堿性高錳酸鹽法測定；測定溶解性無機氮[銨鹽（NH4）、硝酸鹽（NO3）和亞硝酸鹽（NO2）的總和]和可溶性活性磷酸鹽含量的水樣用0.45 μm醋酸纖維素過濾器當場過濾，濾液在4℃下保存，然后用標準比色法測定營養(yǎng)鹽和硫化物的含量；用紫外分光光度法測定葉綠素a的含量；采用熒光法監(jiān)測油的含量。沉積物中的總有機碳用元素分析儀進行檢測。

為了測量海水中重金屬含量，使用Thermo Scientific Nalagen 300-4100 Poly sulfone過濾器現場對500 mL的水樣進行過濾，取100 mL的濾液立即用稀硝酸酸化至pH小于2。使用電感耦合等離子體質譜儀（ICPMS，NexION300x，Perkin Elmer，美國）測定溶解態(tài)重金屬的含量。對沉積物中的重金屬元素的測定，首先用酸性混合物（HCl-HClO4-HNO3）對0.1 g（±0.000 1 g）沉積物樣品進行消解，然后采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP-OES，PE Optima 5300DV，美國）測試。為保證監(jiān)測數據的可靠性，使用平行樣和空白樣進行質量控制。對于水樣，溶解態(tài)重金屬的檢出限分別為鋅3.1 μg/L、鎘0.06 μg/L、鉛0.09 μg/L、銅0.2 μg/L、鉻0.4 μg/L、汞0.01 μg/L、砷0.4 μg/L。采用重金屬加標回收實驗保證檢測結果的準確性，即取（10±0.1）mL濾液樣品平行樣加入（10±0.1）mL 10 μg/L的混合標準溶液（GSB 04-1767-2004）。對于沉積物樣品，采用廣東水系沉積物標準參考樣 [GBW 07312（GSD-12）水系沉積物成分分析標準物質] ，保證實驗的準確性和精密度?；厥章试?5%～110%之間。沉積物重金屬的檢出限分別為銅0.055 mg/kg、鎘0.01 mg/kg、鋅0.246 mg/kg、鉛0.006 mg/kg、汞0.005 mg/kg、砷0.060 mg/kg、鉻0.028 mg/kg。經多次測量相對標準偏差在10%以內的即為合格；否則重新分析。本研究標準曲線的方差大于0.999 9。

2.3 數據分析

采用IBM SPSS 22、Excel、Surfer13.0和Origin2020b軟件進行數據分析和繪圖。采用空間變異系數Cv（%）來揭示研究區(qū)域內重金屬元素空間分布的差異程度[1-2]。采用重金屬元素在沉積物和水體的分配系數來反映重金屬在溶解態(tài)和吸附態(tài)之間的形態(tài)轉換關系[1-2,14]。采用皮爾遜相關分析和主成分分析探討重金屬與環(huán)境因子之間的響應關系和重金屬元素的主要來源。

3 結果和討論

3.1 水體和沉積物中環(huán)境因子分布特征

珠江口海域調查站位水體和沉積物中環(huán)境因子的變化如圖2所示。本研究區(qū)域水深在30 m內，鹽度小于35。大多數環(huán)境因子（如鹽度、懸浮物含量、溶解氧含量、化學需氧量、氮磷營養(yǎng)鹽含量）均表現出顯著的空間差異。底層水的鹽度明顯高于表層水，且由口門向外海遞增。通過探究表底層鹽度的差異可以對海水與淡水的混合過程做區(qū)分[1-2,6]，其計算方法為

圖2 珠江口海域水體和沉積物中的環(huán)境因子Fig. 2 Environmental factors in sea waters and sediments in the Zhujiang River Estuary

式中，Sb和Ss分別表示底層水和表層水的鹽度水平；表示垂向上鹽度的均值。N＜0.1，代表水體完全混合；0.1≤N≤1.0，代表水體發(fā)生部分混合；N＞1.0，代表水體明顯分層?？傮w而言，P3、P6、P7、P11、P14、P22站位（深圳沿海、河口東部區(qū)域）為部分混合，屬于潮汐主通道；P20站位（磨刀門河口）表現為明顯分層，受強徑流的主導作用；其余站位表現為完全混合，受徑流和潮流耦合作用的影響。

珠江口海域水體總體趨于堿性（pH＞7.0）。懸浮物含量垂向變化表現為表層2.1～46.7 mg/L，底層0.8～62.8 mg/L。西岸海域的懸浮物含量較高，是由于最大混濁帶的存在。因調查取樣正值珠江汛期（8月），溶解氧含量和化學需氧量的值相對較高。在伶仃洋河口灣頂，溶解氧含量相對較低，在灣口，溶解氧通過積累含量較高。在灣中和灣口的低氧海流與含氧水混合后，溶解氧含量也會有效增加。表層沉積物樣品的總有機碳平均含量為0.71%，范圍為0.09%～1.55%。油含量范圍為17.2～1 150 mg/kg，硫化物的濃度范圍為4～262 mg/kg。

營養(yǎng)物質含量與溶解氧含量和鹽度呈相反的趨勢。河口動力的驅動作用對其分布有著較大的影響。在科氏力和近岸海流的影響下，河流輸入的陸源污染物（重金屬、氮、磷等）一般從東四口門（虎門、蕉門、洪奇瀝和橫門）遷移到河口灣的西南部。溶解無機氮的含量高值位于東四口門附近，由西北向東南遞減，其中表層水含量均值為1.23 mg/L，變化范圍為0.09～1.95 mg/L；底層水含量均值為0.98 mg/L，變化范圍為0.06～1.73 mg/L。在溶解無機氮的組成中，硝酸氮為其主要形態(tài)，占80%；其次為亞硝酸氮；氨氮占比最小，僅占3%?；钚粤姿猁}含量從東北向西南遞減，表層水含量均值為0.034 mg/L，變化范圍為0.002～0.096 mg/L，底層水含量均值為0.027 mg/L，變化范圍為0.003～0.055 mg/L?；钚粤姿猁}高值區(qū)位于虎門口和深圳灣附近，有向海遞減的趨勢。通過富營養(yǎng)化狀態(tài)指數（TRIX）評估珠江口富集的氮和磷引起的富營養(yǎng)化風險[15]公式為

式中，aD%O2為氧飽和度標準差的絕對值；Chla、DIN和SRP分別代表相應含量。富營養(yǎng)化狀態(tài)指數可分為4個等級：低營養(yǎng)水平（TRIX＜4）、中等富營養(yǎng)水平（4≤TRIX＜5）、中高富營養(yǎng)水平（5≤TRIX＜6）和高富營養(yǎng)水平（TRIX≥6）。在本研究中，富營養(yǎng)風險等級為中高富營養(yǎng)水平（均值為5.47）。水質條件最差的站位位于在東莞深圳沿海（如P1、P2站）和深圳灣（如P12站），與磷的高值區(qū)基本一致，說明富營養(yǎng)水平的高低主要由磷的含量決定。這些結果表明，因深圳的工業(yè)、農業(yè)和城市污水大量輸入導致附近海域磷的含量大大提升，引發(fā)了富營養(yǎng)化，促進了浮游植物的生長。水質條件較好的站位位于灣口處（如P22站）。

3.2 重金屬在水體和沉積物中的賦存狀況及其驅動因子分析

3.2.1 重金屬污染水平

珠江口水體中溶解態(tài)重金屬元素汞、砷、鋅、鎘、鉛、銅和鉻含量的空間分布如圖3所示。在表層水中，汞含量變化范圍為0.016～0.024 μg/L（均值為0.020 μg/L）；砷的含量范圍為1.2～2.4 μg/L（均值為1.74 μg/L）；鋅的含量范圍為3.1～12.1 μg/L（均值為6.19 μg/L）；鎘的含量范圍為0.10～0.50 μg/L（均值為0.30 μg/L）；鉛的含量范圍為0.2～1.0 μg/L（均 值 為0.51 μg/L）；銅的含量范圍為0.6～4.0 μg/L (均 值 為1.69 μg/L)；鉻的含量范圍為0.31～0.65 μg/L（均值為0.47 μg/L）。在底層水中，汞、砷、鋅、鎘、鉛、銅和鉻的含量均值分別為0.02 μg/L、1.84 μg/L、4.47 μg/L、0.33 μg/L、0.55 μg/L、1.71 μg/L和0.44 μg/L。海水中溶解態(tài)重金屬的含量從大到小依次為鋅、砷、銅、鉛、鉻、鎘、汞。鋅、鎘、鉛和銅的空間分布差異顯著，而汞、鉻、砷的空間分布差異不顯著。鋅的高值區(qū)位于東部沿海，銅的高值區(qū)位于虎門和西灘，鎘的高值區(qū)位于灣中和灣口，鉛的高值區(qū)位于東四口門處和香港沿海。野外調查期間珠江口盛行西南季風，強徑流和極端天氣（如臺風、風暴潮等）將溶解態(tài)重金屬輸送到外海。

根據廣東省水體中重金屬的背景值[6]，計算各個站位的重金屬風險熵（Risk Quotient, RQ）[16]，公式為

式中，MEC為實測重金屬含量；PNEC為對應的背景值。其中，RQ＜0.1為低生態(tài)風險（即低污染水平）；0.1≤RQ＜1.0為中度生態(tài)風險（即中度污染水平）；RQ≥1.0為高生態(tài)風險（即重度污染水平）。結果表明（表1）：2018年夏季表層水體中這7種重金屬元素沒有出現高生態(tài)風險，汞、砷、鎘和鉛4種重金屬元素在所有站位均處于低生態(tài)風險，銅和鉻處于中度生態(tài)風險，鋅在38%的站位處于中度生態(tài)風險，62%的站位處于低生態(tài)風險；底層水體中汞、砷、鎘和鉛4種重金屬元素在所有站位中均處于低生態(tài)風險，鋅、銅和鉻分別在13%、100%和94%的站位處于中度生態(tài)風險，值得注意的是，鉻高生態(tài)風險的站位僅占所有站位的6%。

圖3 珠江口表層海水重金屬元素的空間分布Fig. 3 Spatial distribution of heavy metals in surface water of the Zhujiang River Estuary

表1 不同重金屬風險熵水平中站位比例Table 1 The ratio of stations in different heavy metal risk quotient levels

沉積物不僅是水體重金屬的重要歸宿，也是潛在的污染源，在河口強動力驅動下，重金屬易從沉積物中解吸，形成二次污染[1,8]。相比于水體中重金屬的含量，沉積物重金屬的含量更高，表現出較明顯的分布規(guī)律。珠江口表層沉積物中7種重金屬元素（汞、砷、鋅、鎘、鉛、銅和鉻）的空間分布如圖4所示。伶仃洋河口灣接納了珠江徑流輸入的大部分污染物，并在河口處不斷沉降和累積。表層沉積物中的重金屬元素汞、砷、鋅、鎘、鉛、銅和鉻的含量均值分別為

0.08 mg/kg、15.68 mg/kg、95.15 mg/kg、0.28 mg/kg、36.24 mg/kg、43.45 mg/kg和31.37 mg/kg。其中汞、鎘和銅的平均值大于廣東省土壤中重金屬的背景值，汞、砷、鋅、鎘、鉛、銅和鉻的土壤背景值分別為0.078 mg/kg、8.9 mg/kg、47.3 mg/kg、0.056 mg/kg、36 mg/kg、17 mg/kg和50.5 mg/kg[16]。沉積物中重金屬的空間分布呈現顯著差異，變異系數Cv范圍為51%～180%，由大到小依次為鎘（180%）、鉛（66.5%）、銅（66.3%）、鋅（61%）、汞（55%）、砷（52%）、鉻（51%）。重金屬平均含量由大到小依次為鉛、鉻、銅、鋅、砷、汞、鎘，高值區(qū)主要分布在口門處，且由西岸向東岸遞減。受深圳陸源排入的影響，鉛和鋅的另一高值區(qū)位于深圳灣。

3.2.2 環(huán)境因子對重金屬的影響機制

河口重金屬的分布特征通常受到pH、水溫、溶解氧含量、鹽度、懸浮物含量等多種環(huán)境因子的共同影響[1-2]?；谥鞒煞址治鎏接懥怂w中7種重金屬元素與影響因子之間的關系。提取主成分分析中的前6個主成分（特征值大于1），占總方差的88%，可代表重金屬的大部分信息，前4個主成分分析結果如圖5所示。第一主成分占總方差的31.1%，富營養(yǎng)化指數、無機氮含量、水溫、化學需氧量、葉綠素a含量和鹽度有較高的載荷，表征第一主成分由富營養(yǎng)化指標占主導；第二主成分占總方差的17.6%，鎘、鋅和鉛有較高的荷載，這3種重金屬與懸浮物含量和活性磷酸鹽含量都緊密相關；第三主成分以鉻為主導，其主要影響因子為pH；第四主成分顯示銅的貢獻最大，溶解氧含量為其主要驅動因子；第五主成分和第六主成分分別由汞和砷主導。同時，懸浮物和活性磷酸鹽含量在第五主成分和第六主成分中都占有較高的荷載，即懸浮物含量影響著汞的分布，活性磷酸鹽是砷的主要驅動因子。因此，懸浮物含量、鹽度和營養(yǎng)鹽含量是溶解態(tài)重金屬的關鍵影響因子，與前人研究結果一致[17-18]。

圖4 珠江口表層沉積物中重金屬元素的空間分布Fig. 4 Spatial distribution of heavy metals in surface sediments of the Zhujiang River Estuary

對表層沉積物中的重金屬和影響因子進行了皮爾遜相關分析（圖6）。表層沉積物中吸附態(tài)重金屬的分布和遷移在很大程度上受各種物理和生化過程的相互作用控制，這些過程直接影響水體和沉積物的物理化學性質[19]。皮爾遜相關分析結果顯示，表層沉積物中吸附態(tài)重金屬元素兩兩之間基本具有顯著相關性，表明它們可能具有同源性或類似的生物地球化學過程。有機碳和硫化物與7種重金屬都呈現出顯著正相關，主要因為珠江口表層沉積物中有機碳主要來源于藻類，藻類生長吸收了大量的重金屬元素，當藻類死亡分解時，攜帶大量重金屬元素在沉積物中富集[20]。再者，有機碳和硫化物是吸附態(tài)重金屬與沉積物的重要膠結物質，在調控和分配重金屬中占據主導地位[14]。

3.3 重金屬在沉積物-水界面的分配系數

重金屬在不同介質的分配系數（Kp）反映了其吸附能力和遷移過程，其值越高表明沉積物對重金屬的吸附能力越強[2,14]，其計算方法為

式中，Cs表示沉積物中重金屬含量（單位：mg/kg）；Cw表示水體中重金屬含量（單位：μg/L）。珠江口沉積物-水界面7種重金屬元素的分配系數如圖7所示。結果顯示，鉛的分配系數值最高（71.74 L/g），鎘最低（1.28 L/g）。其余5種重金屬分配系數由大到小依次為鉻、銅、鋅、砷、汞。鉛和鉻易被吸附在顆粒物上，鎘和汞易溶解在水體中。汞、鎘、鉻、砷、鋅的分配系數高值主要分布在口門附近，特別是虎門口。砷的分配系數另一高值區(qū)分布在珠海沿岸。銅的分配系數高值集中在洪奇瀝、橫門、淇澳島（珠海）和澳門周邊海域。鉛的分配系數高值出現在河口的西南部。汞、鎘、砷、銅和鋅的分配系數值從西岸向東岸遞減；鉛和鉻的分配系數空間分布規(guī)律比較復雜，有由陸到海遞減的趨勢，但波動幅度較大，甚至在高鹽區(qū)出現高分配系數值。

重金屬沉積物-水界面的分配系數對環(huán)境因子的響應分析如表2所示。結果顯示，鹽度、水溫、化學需氧量、氧化還原電位和有機碳含量是重金屬元素分配系數的關鍵影響因子。汞、銅、砷和鋅的分配系數值從水體混合區(qū)到部分混合區(qū)逐步遞減，說明鹽度對其分配過程影響較大；鉻、鎘和鉛的分配系數在分層區(qū)最低，混合區(qū)最高，特別是鉛，受鹽度影響較小，與前人研究結果一致[1]。鹽度與7種重金屬元素的分配系數均呈負相關，其中汞、銅、砷和鋅分配系數呈顯著負相關，因為鹽度的增加會產生“鹽度效應”，使吸附在沉積物/懸浮物上的重金屬離子發(fā)生解析和再懸浮，從而降低了表層沉積物中重金屬的含量[8,19]。此外，鹽度還會影響河口地區(qū)的泥沙絮凝，鹽度增加時絮凝作用更為強烈，因此，懸沙粒徑增大進一步降低了懸浮物對重金屬的吸附能力[18]。除鉛的分配系數與懸浮物含量呈正相關外，其他6種重金屬元素的分配系數都與懸浮物含量呈負相關。水溫與7種重金屬的分配系數均呈正相關（汞、鎘、砷和鋅呈顯著正相關），吸附為放熱過程，而解吸為吸熱過程，水體溫度的升高有利于重金屬的物理吸附[21]。除了鉛外，有機碳含量與其他6種重金屬分配系數呈現顯著正相；有機碳為重金屬元素的一種配位體和吸附載體，能通過吸附、絡合和沉淀等一列反應對重金屬產生影響[14]。

圖5 珠江口水體中溶解態(tài)重金屬和環(huán)境因子的主成分分析（前4個主成分）Fig. 5 PCA qualification of dissolved heary metals and environmental factors in the Zhujiang River Estuary seawater (the four most important principal components)

3.4 重金屬的來源

采用皮爾遜相關分析和主成分分析（圖8）識別珠江口重金屬的主要來源[10,12]。相關分析結果顯示，鎘、砷和鉛3種重金屬元素兩兩之間存在顯著的正相關關系，表明鎘、砷和鉛具有相似的來源或污染水平；鋅、汞、銅和鉻的來源相似。在主成分分析中，提取前兩個主成分代表7種重金屬元素的主要信息，占總方差的86.3%。其中，第一主成分（PC1）占總方差的71.3%，第二主成分（PC2）占總方差的15.0%。

在第一主成分中，鋅、鉻、汞和銅有較高正荷載。相關研究表明，鋅、汞和銅主要來源于北江和東江中上游采礦和冶金等排放的工業(yè)廢水、廢渣，工業(yè)廢水中的重金屬元素通過吸附在懸浮物（如細砂）被徑流輸送到了河口[22]。根據Niu等[12]和李嘉怡等[3]的研究表明，鋅和銅主要來源于珠三角的工業(yè)廢水排放。因此，第一主成分主要為工業(yè)污染源。

在第二主成分中，鎘和砷有較高的正荷載，鉻有較高的負荷載，貢獻率為57%。根據前人研究，鎘主要來自于珠江口附近的蓄電池制造業(yè)、電子及通訊設備制造業(yè)[6,10,18]；在農業(yè)生產中化肥和農藥的大量使用也會增加鎘和砷的含量[23-24]。與鎘呈顯著相關的鉛主要來源于化石燃料的燃燒與大氣沉降的輸入[25]。因此，第二主成分主要為農業(yè)和大氣沉降的混合污染源。

4 結 論

本文基于2018年夏季珠江口海域水體和沉積物現場調查資料，分析了該河口沉積物-水界面7種重金屬元素汞、砷、鋅、鎘、鉛、銅和鉻的賦存狀況，探討了7種重金屬元素對河口動力因子和沉積環(huán)境的響應機制。得出的主要結論如下：

（1）受沉積環(huán)境、河口徑-潮動力耦合作用及元素地球化學性質的影響，珠江口重金屬空間分布差異顯著（p＜0.05）。皮爾遜相關分析和主成分分析結果顯示，懸浮物含量、鹽度和營養(yǎng)鹽含量是溶解態(tài)重金屬分布的關鍵影響因子，吸附態(tài)重金屬的分布則受有機碳和硫化物的影響顯著。相比于水體中重金屬的含量，沉積物重金屬的含量明顯更高，規(guī)律也更明顯，大量吸附在沉積物中的有機碳和硫化物上，各元素變異系數排序由大到小依次為鎘（180%）、鉛（66.5%）、銅（66.3%）、鋅（61%）、汞（55%）、砷（52%）、鉻（51%）。

圖6 珠江口表層沉積物中重金屬元素與環(huán)境因子的皮爾遜相關分析Fig. 6 Pearson correlation analysis of heavy metals and environmental factors in surface sediments of the Zhujiang River Estuary

圖7 珠江口重金屬元素在水體和沉積物界面的分配系數Fig. 7 Heavy metal partition coefficient between water and sediments of the Zhujiang River Estuary

表2 重金屬分配系數與環(huán)境因子的皮爾遜相關系數Table 2 Pearson correlation coefficient of heavy metal distribution coefficient and environmental factors

圖8 珠江口表層沉積物中7種重金屬元素主成分分析結果Fig. 8 PCA results of seven heary metals in surface sediments of the Zhujiang River Estuary

（2）珠江口沉積物-水界面重金屬分配系數均呈向海方向遞減趨勢，各元素分配系數排序由大到小依次為鉛、鉻、銅、鋅、砷、汞、鎘，鉛和鉻易被吸附在顆粒物上，鎘和汞易溶解在水體中。鹽度、懸浮物含量和有機碳含量是影響該河口分配系數的主要因素。

（3）主成分分析方法表明，珠江口海域重金屬主要來源于工業(yè)廢水，其次是農業(yè)和大氣沉降。通過重金屬元素風險熵的計算，珠江口海域重金屬整體上沒有出現重度污染水平（鉻除外，占6%），鋅、銅和鉻整體上處于中度污染水平，是珠江口水環(huán)境污染治理的首要考慮因子。