中国玉环沿海地区沉积物、海水和海洋生物中重金属的空间分布变化及潜在风险

《Frontiers in Marine Science》：Spatial variations and potential risks of heavy metals in sediments, seawater, and marine organisms of Yuhuan coastal area, China

玉环沿海区2023年多介质重金属污染研究发现：沉积物、海水及生物体内7种重金属均符合国家一级海洋环境质量标准，但汞和镉贡献了区域生态风险的51.8%和21.07%。空间分布显示近岸区域重金属浓度较高，尤其是Pishan岛附近。生物富集分析表明水相来源的重金属生物累积效率显著高于沉积物，甲壳类生物累积能力优于鱼类。源解析显示沉积物重金属主要源于自然过程和农业活动，海水则与港口工业排放相关。本研究为区域环境管理及可持续水产养殖提供科学依据。

　　重金属污染在沿海生态系统中是一个普遍存在的环境问题，其对生态系统的破坏以及对人体健康的潜在威胁日益受到关注。随着工业化和城市化的加速发展，沿海地区成为重金属污染的重要区域，尤其在那些经济活跃但生态脆弱的地区，污染情况尤为复杂。本研究聚焦于中国浙江省台州市的玉环沿海地区，通过综合分析海水、沉积物和海洋生物中的重金属污染状况，旨在全面评估该区域的污染程度和生态风险，为环境管理、污染防控以及可持续的水产养殖发展提供科学依据。

玉环沿海地区因其丰富的工业活动和繁忙的港口，成为研究重金属污染的典型案例。该地区以五金、管道和电镀等制造业为主，这些产业虽然推动了地方经济的发展，但也对周围的海洋环境造成了显著的压力。工业废水的排放、农业径流以及城市污水等途径，被认为是重金属进入沿海生态系统的主要来源。因此，对沉积物、海水和海洋生物中的重金属进行系统性的调查，不仅有助于识别污染源，还能为制定针对性的污染防治措施提供数据支持。

研究团队在2023年采集了30个表层海水样本、16个表层沉积物样本以及多种海洋生物样本。通过对七种重金属（铜、铅、镉、锌、铬、汞和砷）的浓度和空间分布特征进行分析，研究采用了一系列评估指标，包括地质累积指数、潜在生态风险指数和生物累积因子等，同时结合主成分分析（PCA）方法，对污染源进行识别。这些方法的应用，使得研究不仅能够判断污染的严重程度，还能揭示污染的来源，从而为环境保护提供科学依据。

研究结果表明，玉环沿海地区的沉积物、海水和生物体中的重金属浓度均符合中国第一类海洋环境质量标准，这表明该地区的整体污染水平较低。然而，汞在沉积物中的潜在生态风险较高，其平均风险指数为41.08，是该地区生态风险的主要贡献者，占总生态风险的51.80%。尽管如此，该区域的总体生态风险仍处于较低水平，平均风险指数为79.31。这一结果提示，虽然某些重金属如汞和镉存在一定的生态风险，但整体污染程度仍处于可控范围内。

此外，污染负荷指数（PLI）的范围在0.003到0.09之间，平均值为0.04，表明人类活动对重金属污染的影响相对较小。这说明玉环沿海地区的重金属污染主要来源于自然过程和局部的人为排放，而非大规模的人为污染。海洋生物表现出更强的从水体中积累重金属的能力，相较于沉积物。其中，甲壳类生物对重金属的积累能力高于鱼类，这可能与甲壳类生物的生活习性和其在生态系统中的位置有关。

通过主成分分析，研究发现沉积物中的重金属主要来源于自然过程、农业活动和局部的人为排放，而海水中的重金属则主要与工业废水和港口活动相关。这种差异表明，重金属在不同环境介质中的来源可能存在显著的不同。沉积物作为重金属的沉积物源和二次污染源，其重金属的积累和释放可能受到多种因素的影响，包括有机质含量、沉积物颗粒大小和环境条件的变化。

此外，生物累积因子的分析表明，重金属在生物体中的积累主要来源于水体，而非沉积物。这提示我们，在进行污染评估时，不仅要关注沉积物中的重金属浓度，还应重视水体中重金属的分布和迁移。这种积累模式在甲壳类和鱼类中均有所体现，说明重金属通过食物链传递的可能性较大，可能对更高营养级的生物以及人类健康构成潜在威胁。

本研究的局限性在于其仅基于2023年的单次采样，未能全面反映重金属在玉环沿海地区的长期变化趋势。由于季节性水文循环和人类活动的影响，重金属的浓度可能会出现波动。因此，未来的相关研究应结合季节性和多年度的采样设计，以更准确地揭示重金属在该生态系统中的动态变化及其长期影响。

总体而言，玉环沿海地区的重金属污染水平相对较低，但仍需警惕某些重金属如汞和镉的潜在生态风险。这些重金属虽然浓度不高，但其高毒性意味着即使在低浓度下也可能对生态系统和人类健康产生显著影响。因此，加强环境监测、优化污染防控措施以及推动可持续的水产养殖发展，是应对重金属污染的重要方向。通过多学科的方法，结合生态风险评估和污染源识别，可以更全面地理解重金属在沿海生态系统中的行为，为环境保护和可持续发展提供科学支持。