楊東方，趙玉慧，卜志國，陳生濤，徐子鈞

（1．國家海洋局北海環(huán)境監(jiān)測中心 青島 266033；2．上海海洋大學(xué)生命學(xué)院 上海 201306；3．浙江海洋學(xué)院海洋科技學(xué)院 舟山 316000）

膠州灣水域重金屬砷的分布及遷移*

楊東方1，2，3，趙玉慧1，卜志國1，陳生濤1，徐子鈞1

（1．國家海洋局北海環(huán)境監(jiān)測中心 青島 266033；2．上海海洋大學(xué)生命學(xué)院 上海 201306；3．浙江海洋學(xué)院海洋科技學(xué)院 舟山 316000）

根據(jù)1982年的膠州灣水域調(diào)查資料，分析了重金屬砷在膠州灣水域的分布、遷移和季節(jié)變化。研究結(jié)果表明：砷在膠州灣水體中的表層含量范圍為0．22～2．80μg／L，底層含量范圍為0．84～4．48μg／L。通過水域水平分布的判斷就能夠確定從陸地向水域是否輸送物質(zhì)，以及輸送的方式。在陸地遷移過程中，雨季決定了膠州灣水體中砷的含量變化。在水域遷移過程中，膠州灣水域無論有沒有砷的來源，在灣中心都會形成砷的底層高含量區(qū)。

砷；分布；來源；遷移；膠州灣

隨著工農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展，含砷廢物以各種形式進入土壤，造成土壤砷污染的進一步加劇，給人們的生活帶來了許多危害［1］。環(huán)境中高濃度的砷對生態(tài)系統(tǒng)影響巨大，砷可在食物鏈中傳遞，導(dǎo)致染色體異常和基因突變，并導(dǎo)致癌癥［2］。通過雨水對含有砷的土壤和地表的沖刷，河流和地表徑流將砷輸送到沿岸水域和海灣［3］。因此，探討沿岸水域和海灣中砷的分布、含量以及特征等影響因素，對評價砷的污染狀況以及研究治理水體中的砷有著重要的意義。

1 調(diào)查水域與方法

1.1 膠州灣自然環(huán)境

膠州灣位于山東半島南部，其地理位置為120°04′E—120°23′E，35°58′N—36°18′N之間，以團島與薛家島連線為界，與黃海相通，面積約為446 km2，平均水深約7 m，是一個典型的半封閉型海灣。膠州灣入海河流有十幾條，其中徑流量和含沙量較大的為大沽河和洋河，青島市區(qū)的海泊河、李村河和婁山河等河流基本上無自身徑流。河道上游常年干涸，中、下游已成為市區(qū)工業(yè)廢水和生活污水的排污河，構(gòu)成了外源有機物質(zhì)和污染物的重要來源。

1.2 材料與方法

本研究所使用的1982年4月、6月、7月和10月膠州灣水體HCH的調(diào)查資料由國家海洋局北海環(huán)境監(jiān)測中心提供。4月、7月和10月，設(shè)083、084、121、122、123等5個站位取水樣，6月設(shè)H37、H39、H40、H41等4個站位取水樣 （圖1）。當水深大于10 m時分別取表層和底層的水樣，當水深小于10 m時只取表層水樣，因此，1982年只在7月和10月分別取了表層和底層水樣，而4月和6月只取了表層水樣。用氫化物發(fā)生－原子熒光光譜法進行測定［4］。該方法與 《海洋檢測規(guī)范》中測定砷標準是一致的。

2 結(jié)果

2.1 含量大小

4月、7月和10月，膠州灣西南沿岸水域砷含量范圍為0．22～2．80μg／L。其中：4月084站位砷達到最高值0．33μg／L；7月122站位砷達到最高值2．80μg／L；10月123站位砷達到最高值1．62μg／L。6月膠州灣東部沿岸水域砷含量范圍為1．07～2．52μg／L，其中H40站位砷含量達到最高值2．52μg／L。在4月、6月、7月和10月，膠州灣水體中的砷含量均符合國家一類海水水質(zhì)標準。

2.2 表層水平分布

4月，站位084、121和122的表層砷含量位于低含量區(qū)0．22～0．33μg／L。因此，在膠州灣西南沿岸水域，砷含量比較低，水平分布幾乎沒有變化。

6月，以H40站位為中心，表層砷含量形成了一系列不同梯度的半個同心圓。H40站位位于李村河和婁山河的入?？谥g的近岸水域，以李村河和婁山河的入海口近岸水域為中心形成了砷的高含量區(qū)，砷含量從中心高含量2．52μg／L沿梯度降低。在整個砷的高含量區(qū)，砷含量范圍為1．07～2．52μg／L。因此，在膠州灣東部沿岸水域，砷含量比較高，有高的含量區(qū)。

7月，在膠州灣西南沿岸水域，站位083、121、122和122，形成了砷的高含量區(qū)1．56～2．80μg／L。于是產(chǎn)生了一系列平行膠州灣西南岸線的不同梯度，砷含量從中心高含量2．80μg／L沿梯度降低，隨著遠離近岸水域，砷含量呈現(xiàn)沿梯度降低，如遠離近岸水域084站位的砷含量比較低，為0．36μg／L。因此，在膠州灣的整個西南沿岸水域，砷含量都比較高，沿近岸水域形成高含量區(qū)。

10月，在膠州灣西南沿岸水域，表層砷含量沒有一定梯度的排列，砷含量分布形成了不同的斑塊，含量比較低，其范圍在0．58～1．62μg／L。

2.3 底層水平分布

7月，在膠州灣西南沿岸水域，隨著遠離近岸水域，底層砷含量呈現(xiàn)沿梯度升高，從近岸水域0．88μg／L上升到4．48μg／L，逐漸在灣中心形成了砷的高含量區(qū)2．01～4．48μg／L。

10月，在膠州灣西南沿岸水域，底層砷含量與7月具有同樣的水平分布，隨著遠離近岸水域，砷含量呈現(xiàn)沿梯度升高，從近岸水域0．84μg／L上升到1．16μg／L，逐漸在灣中心形成了砷的相對比較高的含量區(qū)1．12～1．16μg／L。

2.4 垂直分布

7月，表層砷含量的水平分布展示了隨著遠離近岸水域，砷含量呈現(xiàn)沿梯度降低；而底層砷含量的水平分布展示了隨著遠離近岸水域，砷含量呈現(xiàn)沿梯度升高。10月，表層砷含量的水平分布展示了沒有一定梯度的排列，而且形成了不同的斑塊；而底層砷含量的水平分布展示了隨著遠離近岸水域，砷含量呈現(xiàn)沿梯度升高的變化趨勢。這樣，在7月，砷在表層的含量水平分布有梯度的變化，而在10月，表層砷含量的水平分布沒有梯度的變化?？墒牵?月和10月，底層砷含量的水平分布同時都展示了隨著遠離近岸水域，砷含量呈現(xiàn)沿梯度升高的變化趨勢。

2.5 季節(jié)分布

膠州灣西南沿岸水域，4月水體中砷的表層含量0．22～0．33μg／L；7月水體中砷的表層含量0．36～2．80μg／L；10月水體中砷的表層含量0．58～1．62μg／L。砷的表層含量在7月明顯高于4月，而到了10月，砷的表層含量下降了許多。這表明，膠州灣的表層水體中，砷的表層含量在夏季高于春季，而到秋季下降很多，但是與春季砷的含量相比，秋季砷的含量相對較高。

3 討論

3.1 水質(zhì)

4月、7月和10月，膠州灣西南沿岸水域砷含量范圍為0．22～2．80μg／L，6月，膠州灣東部沿岸水域砷含量范圍為1．07～2．52μg／L。砷在膠州灣水域符合國家一類海水水質(zhì)標準（20．00μg／L），而且遠遠優(yōu)于一類海水水質(zhì)標準。這表明在一年中，膠州灣整個水域都未受到砷的污染。

3.2 來源

在4月，在膠州灣西南沿岸水域，砷含量比較低，水平分布幾乎沒有梯度變化，這表明沒有砷的來源。在6月，在李村河和婁山河的入海口之間的近岸水域，出現(xiàn)了在膠州灣水體中砷的高含量區(qū)，形成了一系列不同梯度的半個同心圓，砷含量從中心高含量沿梯度降低，這表明在膠州灣東部沿岸水域，砷的含量來源于河流的輸送。這個結(jié)果與1981年砷含量來源的結(jié)果是一致的［3］。在7月，在膠州灣西南沿岸水域，形成了砷的高含量區(qū)，產(chǎn)生了一系列平行膠州灣西南岸線的不同梯度，砷含量從中心高含量沿梯度降低，這表明在膠州灣的整個西南沿岸水域，砷的含量來源于地表徑流的輸送。在10月，在膠州灣西南沿岸水域，砷含量分布形成了不同的斑塊，其含量比較低，沒有一定梯度的排列，這表明沒有砷的來源。

砷的來源通過水平分布可以確定是否有。如果有，進一步通過水平分布來確定輸送的方式。而且這種輸送的方式與膠州灣的六六六（HCH）的判斷方法是一致的［5］。因此，水域水平分布的判斷能夠確定從陸地向水域是否輸送物質(zhì)，以及輸送的方式。

3.3 陸地遷移過程

砷是自然界普遍存在的元素，但是其含量是極微的。只有通過人類的活動，才能產(chǎn)生高濃度的砷，如砷金屬礦石的開采、焙燒以及冶煉和含砷農(nóng)藥的使用，都會造成土壤和水體受到砷的污染。通常，空氣中砷的含量很難檢測出來，一般土壤中砷的濃度為 （2～10）× 10－6，地面水為10×10－6左右［6］。因此，砷污染是隨著河流、地表水和地下水等水流進入到近岸及海灣。

4月，雨季來臨之前，沒有雨水對土壤的沖刷，也沒有地表徑流的輸送。因此在4月，膠州灣西南沿岸水域沒有砷的來源。

6月，處于雨季，降雨量顯著增加，沉積于土壤和地表中的砷殘留物經(jīng)過雨水的沖刷，匯入江河，河流處于汛期。在膠州灣東部沿岸水域，通過李村河和婁山河均從灣的東北部入海，帶來了大量的砷殘留入海，導(dǎo)致膠州灣沿岸水域中砷的含量大量增加。因此，在6月，出現(xiàn)了在膠州灣水體中砷的高含量區(qū)，形成了一系列不同梯度的半個同心圓，砷的含量來源于河流的輸送。

7月，同樣處于雨季，降雨量顯著增加，沉積于土壤和地表中的砷殘留物經(jīng)過雨水的沖刷。在膠州灣西南沿岸水域，沒有河流入海，只有通過地表徑流輸送，導(dǎo)致膠州灣沿岸水域中砷的含量大量增加。因此，在7月，形成了砷的高含量區(qū)，產(chǎn)生了一系列平行膠州灣西南岸線的不同梯度，砷的含量來源于地表徑流的輸送。

10月，雨季就要結(jié)束了，降雨量顯著減少。雨水對土壤和地表的沖刷也在大幅度的減少，向膠州灣沿岸水域也就沒有砷的輸送。因此，在10月，砷含量分布形成了不同的斑塊，其含量比較低，沒有一定梯度的排列，這表明沒有砷的來源。

3.4 水域遷移過程

根據(jù)砷在7月和10月的表、底層水平分布，闡明砷的水域遷移過程。

7月，砷通過地表徑流被輸送到膠州灣水域。于是，表層砷含量的水平分布隨著遠離近岸水域呈現(xiàn)沿梯度降低。從春季5月開始，海洋生物大量繁殖，數(shù)量迅速增加［7］，吸附了砷，隨著懸浮顆粒物迅速沉降到海底，因此底層砷含量的水平分布隨著遠離近岸水域呈現(xiàn)沿梯度升高。

10月，表層砷含量的水平分布沒有一定梯度的排列，而且形成了不同的斑塊。可見，膠州灣水域在10月已經(jīng)沒有砷的來源了。然而，吸附了砷的懸浮顆粒物還是不斷地迅速沉降到海底，于是，在10月，表層砷含量就形成了不同的斑塊，而在底層砷含量的水平分布隨著遠離近岸水域呈現(xiàn)沿梯度升高的變化趨勢。

因此，在7月和10月，膠州灣水域無論有沒有砷的來源，都能夠確定在遠離膠州灣的近岸水域，即在灣中心形成砷的底層高含量區(qū)。

4 結(jié)論

在1982年的一年中，膠州灣水域未受到砷的污染。通過砷的陸地遷移過程和水域遷移過程，要嚴格按照有關(guān)環(huán)境保護的法規(guī)，處理好含砷的工業(yè)三廢，并且慎重使用含砷的農(nóng)藥。同時，要加強陸地環(huán)境中砷的監(jiān)測，防止對土壤和地表造成污染，只有這樣才能對水環(huán)境給予保護。

［1］ 余躍，王濟，張浩，等．土壤—植物系統(tǒng)中砷的研究進展［J］．貴州師范大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2010，28（3）：113－117．

［2］ 潘澤民，劉開泰，楊磊，等．砷對細胞和生物作用的研究進展［J］．環(huán)境與健康雜志，2003，（3）：184－186．

［3］ 楊東方，宋文鵬，陳生濤，等．膠州灣水域重金屬砷的分布及含量［J］．海岸工程，2012，31（4）：52－60．

［4］ ANDREAEM O．Arsenic speciation in seawater and interstitial waters：The influence of biologicalchemical interactions on the chemistry of a trace element［J］．Limnology and Oceanography，1979，24：440－442．

［5］ 楊東方，苗振清，丁咨汝，等．有機農(nóng)藥六六六對膠州灣海域水質(zhì)的影響 Ⅱ．污染源變化過程 ［J］．海洋科學(xué)，2011，35（5）：112－116．

［6］ 張玉洋，蓋赫莉，程卉．砷污染及其防治［J］．黑龍江環(huán)境通報，2000，24（2）：83－84．

［7］ 楊東方，王凡，高振會，等．膠州灣浮游藻類生態(tài)現(xiàn)象［J］．海洋科學(xué)，2004，28（6）：71－74．

海洋公益性行業(yè)科研專項——海洋溢油污染風(fēng)險評估及應(yīng)急響應(yīng)關(guān)鍵技術(shù)集成及應(yīng)用示范 （201205012）；海洋公益性行業(yè)科研專項——浙江近岸海域海洋生態(tài)環(huán)境動態(tài)監(jiān)測與服務(wù)平臺技術(shù)研究及應(yīng)用示范 （201305012）；國家海洋局北海環(huán)境監(jiān)測中心主任科研基金資助——長江口和膠州灣及其附近海域的生態(tài)變化過程 （05EMC16）．