印度西部索拉什特拉海岸沙质海岸沉积物中重金属污染的综合评估：基于野外观察和全球比较的见解

《Marine Pollution Bulletin》：Integrated assessment of heavy metal contamination in sandy shore sediment along Saurashtra Coast, Western India: Insights from field observations and global comparisons

　　

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  索拉什特拉沿海沉积物中的重金属污染非常低或可以忽略不计。
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  在检测到的重金属中，砷（As）的浓度最高。
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  统计分析揭示了金属的天然来源和局部来源。
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  元分析将索拉什特拉的沉积物与全球沙滩研究进行了比较。

引言

沿海地区是陆地环境和海洋环境之间的过渡地带。沙滩是全球最普遍的滨海沉积环境之一。事实上，世界上近三分之二的无冰海岸线都是由沙滩组成的，这些沙滩既是重要的生态系统，也起到了天然屏障的作用，保护海岸线免受波浪、风暴、潮汐和海平面上升的侵蚀（Luijendijk等人，2018年）。这些沙滩系统具有高度动态性，其结构和形态不断受到风、沙子和水相互作用的影响，所有这些因素都在不断运动（McLachlan和Brown，2006年）。沙滩沙子起到了天然过滤器的作用，净化海水和地下水，同时保护陆地生态系统免受海洋污染物的影响（Trojanowski等人，2014年）。因此，这种过滤过程导致有机物质、污染物和有毒物质在沙滩沉积物中积累（Bigus等人，2016年）。

由于沙滩具有娱乐和商业价值，它们通常会受到较高的人为压力（Weslawski等人，2000年）。世界上超过一半的人口居住在距离海岸线60公里内的范围内，而且这个数字还在快速增长（Cosby等人，2024年）。因此，人类对沿海生态系统的影响非常大。据信，进入海洋生态系统的90%以上的毒素来自陆地，这是人类活动的直接结果（Bigus等人，2016年）。特别是多环芳烃（PAHs）和多氯联苯（PCBs）是这些生态系统中检测到的最令人担忧的污染物（Gosai等人，2018a，Gosai等人，2018b），以及各种微塑料和重金属（HMs）（Zhu等人，2011年；Bigus等人，2016年；Panseriya等人，2019年；Dudiya等人，2025年）。重金属是最常见的环境污染物之一，它们在水和沉积物中的存在表明存在天然或人为的来源。

重金属是最令人担忧的海洋污染物之一，因为它们不可生物降解，这导致它们在环境中积累并对海洋生物和人类健康造成持久的危害（Tam和Wong，2000年；Uluturhan和Kucuksezgin，2007年；Waheed等人，2013年；Rosado等人，2016年）。高浓度的重金属暴露对本地物种构成严重风险，因为它们具有毒性、致突变性和致癌性（Kim等人，2015年；Morales等人，2016年）。沿海沉积物是海洋生态系统的重要组成部分，在重金属的积累、运输、分布及其在海洋环境中的生物地球化学循环中起着关键作用（Singh等人，2005年；Wu等人，2014年；Huguenot等人，2015年）。这些金属的流动性、积累和最终归宿主要由它们的来源决定。在先前的研究中，自然地质背景、当地环境条件和物理传输过程被认为是影响沿海沉积物中重金属扩散的主要因素（Bastami等人，2012年；Tang等人，2014年；Kang等人，2017年）。多项研究表明，即使周围环境中的重金属浓度很低，沿海沉积物也有可能成功捕获和滞留这些金属（Tam和Wong，2000年；El Nemr等人，2006年）。随着时间的推移，这些毒素的积累可能通过生物积累和生物放大作用在食物网中传播，对生物多样性以及依赖这些生态系统的当地人口构成重大威胁（Zhang等人，2016年）。

印度西部的古吉拉特邦、达德拉和纳格尔哈韦利以及达曼和迪乌的海岸线长度分别约为2340.62公里和54.38公里，占印度海岸线的约21.57%（Patel等人，2025年；TRW-MoPSW，2025年）。该海域的地貌特征包括两个主要海湾——库奇湾和坎布哈特湾以及索拉什特拉半岛（Jha等人，2024年）。这里是一个重要的社会经济走廊，拥有49个港口和重要的产业，包括纺织、制药、汽车和化工（Chudasama，2020年）。它还支持旅游业（迪乌）、索姆纳特和德瓦尔卡寺庙的朝圣活动以及当地居民的生计，并对该地区的经济和文化传承做出重要贡献。在古吉拉特邦的海域，已经对库奇湾和坎布哈特湾的部分地区进行了重金属污染的研究（Gosai和Mankodi，2024年；Dudiya等人，2025年）。以往关于古吉拉特海岸重金属污染的研究主要集中在河口、海湾和红树林边缘的沉积物上，而不是沙滩沉积物。基于巴夫纳加尔海岸和坎布哈特湾的研究，对重金属分布和生态危害进行了评估，包括污染因素、富集因素、地质积累指数、生态风险因素和沉积物质量标准（Gosai和Mankodi，2024年）。同样，在库奇湾的研究中，检查了潮间带的微量元素分布（Dudiya等人，2025年），而在坎布哈特湾和卡奇湾的红树林和沙质-泥质沉积物的研究中，使用AAS和XRF分析以及生态风险指数来调查金属污染和潜在的生态后果（Singh等人，2020年；Panseriya等人，2019年）。这些研究很有价值，但主要局限于细粒度的河口、海湾和红树林沉积物，这些沉积物含有更多的有机物和更细的颗粒大小，比开阔沙滩的粗粒沉积物具有更强的重金属吸附和滞留能力。因此，由于索拉什特拉海岸独特的沉积特征，沙滩地区的污染情况或金属积累程度是否相似尚不清楚。据我们所知，这是首次系统地研究索拉什特拉海岸沙滩沉积物中的重金属污染，从而为未来关于沿海沉积物质量的地理和时间研究提供了基础数据集。本研究旨在（i）确定沙滩沉积物中的重金属浓度，（ii）评估它们在索拉什特拉海岸的空间分布，（iii）通过综合多项独立研究的结果，从更广阔的角度了解重金属污染情况。这些成果将增进我们对索拉什特拉海岸沙滩环境健康的认识，帮助识别邻近沿海社区潜在的生态和人类健康风险，并为未来关于重金属污染的运输、扩散和缓解的研究制定基准。这些知识对于理解污染物动态、设计有效的海岸管理方案和修复措施以及促进基于证据的可持续海岸生态系统保护政策至关重要。

部分摘录

研究区域

索拉什特拉海岸是一个位于库奇湾和坎布哈特湾之间的大型半岛，拥有丰富的生态和经济多样性。海岸线具有多种地质特征，从岩石潮间带到沙滩不等，支持着重要的产业，包括韦拉瓦尔和波尔班达尔的主要渔业。然而，这种高水平的工业活动加上索拉什特拉海岸独特的潮汐生态系统引发了人们对重金属污染的严重担忧。

金属浓度和空间分布

在对索拉什特拉海岸沙滩沉积物进行的10种金属检测中，Kruskal–Wallis检验显示样本点之间的重金属浓度存在统计学上的显著差异（H = 167.7；Hc = 168；p < 0.001）。此外，经过Bonferroni校正的Dunn事后检验显示，汞（Hg）、砷（As）、镉（Cd）和铜（Cu）存在显著的成对差异，而许多金属对（例如铬-钒（Cr-V）、铬-锌（Cr-Zn）、钴-镉（Co-Cd）、铅-钴（Pb-Co）则没有显著差异（p = 1），表明它们的分布相似。

研究的局限性

本研究为索拉什特拉海岸的潮间带重金属分布提供了重要的基线数据；但同时也注意到了一些方法学上的局限性。首先，由于缺乏标准化的当地沉积物基准，采用了上地壳（UCC）值（Rudnick和Gao，2003年）作为参考标准；虽然确保了全球可比性，但UCC值可能无法完全覆盖由于自然风化过程造成的当地岩源性输入。其次，尽管进行了分析……

结论

研究表明，古吉拉特邦索拉什特拉海岸的重金属分布主要受自然岩源性过程的调节。单一污染变量的数值远低于1，总污染负荷指数明确将研究区域归类为“无污染”类别，使其成为全球金属含量最低的沿海地区之一。综合污染指数表明当前的沉积物基质是无毒的。此外，建立这一……

CRediT作者贡献声明

Heris Patel：撰写——原始草稿、方法论、调查、正式分析、数据管理。Deep D. Dudiya：撰写——原始草稿、方法论、调查、正式分析、数据管理。Jaimin Parmar：撰写——审稿与编辑、方法论、调查、数据管理。Ketankumar Yogi：撰写——原始草稿、软件、正式分析、数据管理。Barathan BalajiPrasath：撰写——审稿与编辑、验证、正式分析。A.M. Elsawah：撰写——审稿与编辑，

利益冲突声明

作者声明他们没有任何已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

作者感谢Happy Makwana女士和Krupal Rana女士提供的技术支持。DDD和KY感谢印度古吉拉特政府提供的奖学金支持，DDD的奖学金编号为202301504，KY的奖学金编号为2025015046，以支持他们的博士研究。

Heris Patel|Deep D. Dudiya|Jaimin Parmar|Ketankumar Yogi|Barathan BalajiPrasath|A.M. Elsawah|Jigneshkumar Trivedi