大亚湾沉积物重金属百年演变：源解析、生态风险与区域管理启示

针对海岸带重金属(HM)污染溯源与风险评估难题，中国水产科学研究院团队通过高分辨率沉积柱(210Pb/137Cs定年)分析，揭示大亚湾西部近岸Cu、Hg等8种重金属的时空演变规律，结合NMDS分析和PMF源解析，发现1980年代沉积系统发生显著转变，工业排放与水产养殖贡献率达47.3%，其中Hg的单一生态风险指数(Er=189)最高。研究为海岸带污染精准治理提供科学依据。

　　

【研究背景】
海岸带作为陆海交互作用的敏感区域，正面临全球环境变化与人类活动的双重压力。随着粤港澳大湾区城市化进程加速，大亚湾这类半封闭海湾承受着工业排放、交通污染和水产养殖等多重人为干扰，导致重金属(HM)在沉积物中持续累积。这些具有毒性、生物累积性和不可降解性的污染物，不仅威胁海洋生态系统健康，还可能通过食物链危及人类健康。然而，现有研究多局限于表层沉积物或低分辨率历史数据，难以精准识别人类活动对海洋生态系统的起始影响时段，更缺乏对区域功能性差异的定量解析。

中国水产科学研究院南海水产研究所团队在《Environmental Pollution》发表的研究，通过高精度沉积柱心分析，首次重建了大亚湾西部近岸百年尺度的重金属污染演变史。研究结合多维度源解析和概率风险评估，不仅揭示了1980年代这一关键转折期，更量化了不同人类活动对生态风险的贡献差异，为海岸带精准治理提供了突破性科学依据。

【关键技术】
研究团队采集3个代表性站位的沉积柱样，采用高纯锗γ能谱仪测定²¹⁰Pb_ex和¹³⁷Cs活度构建年代框架（0.59-0.74 cm/yr分辨率），通过ICP-MS分析Fe、Cu等8种HM含量。运用非度量多维标度(NMDS)识别沉积系统突变点，结合正定矩阵因子分解(PMF)模型和潜在生态风险指数(RI)评估毒性效应，最后采用联合概率曲线法量化混合污染物对水生生物的威胁概率。

【研究结果】

沉积年代学与时空演变
通过²¹⁰Pb/¹³⁷Cs双核素定年发现，西部近岸沉积速率显著高于开放海域（0.74 vs 0.59 cm/yr）。所有HM浓度在1980年后呈现同步增长趋势，NMDS分析显示该时期沉积物组成发生显著偏离（应力值=0.12），标志着人类活动开始主导沉积环境演变。

污染源定量解析
PMF模型识别出4类主要污染源：工业排放（贡献率28.7%）、交通源（18.6%）、自然风化（35.4%）和水产养殖（17.3%）。值得注意的是，西北海域工业源贡献在2000年后上升至47.3%，与当地石化基地扩建时间高度吻合。

生态风险评估
Hg的单一生态风险指数(Er)高达189，远超其他元素（Cu=56，Pb=42）。混合污染物对水生生物的威胁概率呈现空间异质性，西北海域风险概率达30.2%，显著高于中部(23.6%)和南部(8.7%)。生物有效性分析显示，Hg和Pb在沉积物-水体界面的迁移能力最强。

【结论与意义】
该研究首次建立大亚湾百年尺度的高分辨率HM污染档案，证实1980年代是人类活动影响的关键转折期。通过创新性整合沉积年代学与概率风险评估，发现西北海域工业聚集区具有"高风险-高人为贡献"的典型特征，其中Hg的生态风险需要优先管控。研究成果不仅为《南海污染防治行动计划》提供了靶向治理的科学依据，其"时空溯源-定量解析-风险预测"的研究框架，也可推广至其他快速城市化海岸带的污染治理实践。研究团队特别指出，未来需重点关注Hg-Cu-Pb复合污染对底栖食物网的级联效应，并建议在湾区规划中实施"分区管控"策略，这对实现联合国可持续发展目标(SDG14)具有重要实践价值。