劉群群， 孟范平， 林怡辰

(中國(guó)海洋大學(xué)海洋環(huán)境與生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266100)

重金屬因具有高毒性、不可降解性和生物蓄積性等特點(diǎn)而被視為海洋環(huán)境中一類(lèi)非常重要的污染物[1-2]。海灣處于陸海交界的敏感地帶，容易受到船舶、河流排污和港口發(fā)展等人為活動(dòng)的污染影響[3-4]。重金屬進(jìn)入海洋環(huán)境后，在水中懸浮顆粒物的吸附作用下，主要表現(xiàn)為從水相向固相的遷移轉(zhuǎn)化，進(jìn)而在沉積物中不斷累積，對(duì)底棲生物健康和生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成威脅[5]。因此，沉積物中重金屬的含量常被用于評(píng)價(jià)人為活動(dòng)對(duì)海灣等近岸海域的污染影響程度[6-7]。但是，重金屬總量并不能真實(shí)表征沉積物的毒理學(xué)和環(huán)境危害，因?yàn)橹挥心切┠鼙簧锢玫闹亟饘俨啪哂袧撛谏锒拘訹8-9]。近30 a的研究表明，沉積物中重金屬的生物可利用性主要與其自身賦存形態(tài) (即重金屬與沉積物中各種組分或地球化學(xué)相的結(jié)合方式與狀態(tài)) 及所作用的目標(biāo)生物有關(guān)[10-11]。歐共體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)局 (Bureau Communautaire de Référence，BCR) 針對(duì)重金屬形態(tài)分析提出的三級(jí)四步連續(xù)提取法 (BCR法)[12]將重金屬賦存形態(tài)分為4種：弱酸溶解態(tài) (包括可交換態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)，F(xiàn)1)、可還原態(tài) (即鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)，F(xiàn)2)、可氧化態(tài) (即有機(jī)物及硫化物結(jié)合態(tài)，F(xiàn)3) 和殘?jiān)鼞B(tài) (F4)。由于各種形態(tài)的重金屬在固相載體中的位置及其與載體的結(jié)合力不同，當(dāng)外部環(huán)境因素 (pH、溫度和氧化還原電位等) 發(fā)生變化時(shí)，這些重金屬溶解釋放到上覆水中的能力存在差異，因而具有不同的潛在生物毒性 (或生態(tài)風(fēng)險(xiǎn))[13]。雙殼類(lèi)動(dòng)物是海洋生態(tài)系統(tǒng)中一類(lèi)重要的底棲生物，且多為濾食性動(dòng)物 (或懸浮食性動(dòng)物)，同時(shí)也是海洋食物網(wǎng)中的重要環(huán)節(jié)；在各種自然活動(dòng) (風(fēng)浪、潮流和潮汐等)、人為干擾活動(dòng) (清淤、挖掘采沙、船舶運(yùn)輸和拖網(wǎng)捕魚(yú)等) 的影響下，表層沉積物顆粒易發(fā)生再懸浮而被雙殼類(lèi)攝入體內(nèi)，從而進(jìn)入到腸胃消化系統(tǒng)內(nèi)[14]。雙殼類(lèi)腸胃消化液的生理學(xué)pH值呈弱酸性[15-16]，可能會(huì)促進(jìn)進(jìn)入消化道的顆粒物中各種形態(tài)重金屬的釋放，從而增加其生物毒性。為評(píng)價(jià)沉積物重金屬對(duì)海洋底棲雙殼類(lèi)的生物有效性，明確重金屬在這種弱酸環(huán)境下的溶解釋放特征十分必要。目前，國(guó)內(nèi)、外學(xué)者已先后建立了10余種評(píng)價(jià)沉積物重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的方法[17]。富集因子法 (EF)[18]、地積累指數(shù)法 (Igeo)[19]等主要是根據(jù)單一重金屬的總量與其背景值 (或標(biāo)準(zhǔn)值) 的比值進(jìn)行評(píng)價(jià)，但未能提供有關(guān)重金屬毒性的信息[20]。另一類(lèi)評(píng)價(jià)方法是將沉積物的重金屬總量與其生物毒性效應(yīng)相結(jié)合，其中，以平均沉積物質(zhì)量基準(zhǔn)法 (SQG-Q)、潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法 (PERI) 的應(yīng)用較為廣泛[21-22]。葡萄牙學(xué)者Caeiro等[17]以專(zhuān)家知識(shí)和判斷為基礎(chǔ)，依據(jù)評(píng)價(jià)方法的性能 (包括可比較性、代表性、可信性、簡(jiǎn)便性、敏感性以及可接受的不確定性水平的程度) 對(duì)眾多評(píng)價(jià)指數(shù)進(jìn)行評(píng)分，結(jié)果表明SQG-Q的得分最高。需要指出的是，上述方法均以重金屬總量作為計(jì)算的依據(jù)，如果攝入生物體內(nèi)的沉積物中重金屬不能完全釋放，那么由此得到的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果將會(huì)與沉積物重金屬的實(shí)際生態(tài)危害存在較大差異。

膠州灣位于山東半島東南部、隸屬黃海，是一個(gè)半封閉型淺水海灣，沿岸有多條季節(jié)性河流 (大沽河、李村河、墨水河等) 注入該海灣。近年來(lái)，隨著環(huán)膠州灣地區(qū)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，包括重金屬在內(nèi)的眾多污染物通過(guò)工農(nóng)業(yè)廢水、生活污水等經(jīng)由河流或排污口直接排入膠州灣，對(duì)膠州灣海洋生態(tài)系統(tǒng)和海水養(yǎng)殖業(yè)造成嚴(yán)重威脅[23]。已有很多學(xué)者對(duì)膠州灣沉積物中重金屬的時(shí)空分布、來(lái)源和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)進(jìn)行了研究[24-29]，但是該海灣沉積物重金屬對(duì)雙殼類(lèi)動(dòng)物的生物有效性研究尚未見(jiàn)報(bào)道。本研究在Lin等[29]對(duì)膠州灣沉積物重金屬研究的基礎(chǔ)上，利用乙酸溶液模擬雙殼類(lèi)腸胃消化液的弱酸性條件，對(duì)沉積物中的重金屬進(jìn)行提取，分析各種重金屬的生物可利用性和釋放特征，并以改進(jìn)的平均沉積物質(zhì)量基準(zhǔn)法 (SQG-Q) 對(duì)沉積物中重金屬的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，以期為膠州灣海洋環(huán)境中重金屬的污染控制提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況及采樣站位布設(shè)

膠州灣沿岸主要以淤泥質(zhì)海岸、基巖海岸為主；沉積物種類(lèi)較多，且沉積環(huán)境大多呈還原性或強(qiáng)還原性；膠州灣潮流表現(xiàn)為往復(fù)流及駐波特征，潮汐屬正規(guī)半日潮，潮汐類(lèi)型比較穩(wěn)定，有效波高整體小于0.5 m[30]。膠州灣是我國(guó)北方的一個(gè)重要經(jīng)濟(jì)海灣，擁有豐富的灘涂和淺海資源，區(qū)內(nèi)分布著鹽工業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)等眾多產(chǎn)業(yè)[31]。以往監(jiān)測(cè)資料表明，膠州灣表層沉積物中重金屬平均含量普遍高于其它海灣 (渤海灣、萊州灣和同安灣)[28]。

2015年4月，本研究根據(jù)膠州灣的地理特征，在膠州灣內(nèi)布設(shè)8個(gè)站位進(jìn)行沉積物采樣 (見(jiàn)圖1、表1)。其中，6個(gè)站位位于受地表徑流及人為活動(dòng)影響較為強(qiáng)烈的河口區(qū)域 (S1～S5，S7)；S6、S8站位分別位于灣中心和灣口，受沿岸人為活動(dòng)的影響相對(duì)較小。

圖1 采樣站位分布示意圖

站位編號(hào)①采樣地點(diǎn)②經(jīng)度③ /°E緯度④/°NS1海泊河口36°06′47.1″120°19′01.7″S2李村河口36°09′40.5″120°20′48.4″S3墨水河/白沙河口36°14′25.9″120°18′48.2″S4洪江河口36°14′35.2″120°17′52.3″S5大沽河河口36°07′41.4″120°10′21.7″S6灣中心36°07′34.8″120°15′38.8″S7南辛安河口36°00′00.9″120°11′25.4″S8灣口36°02′37.5″120°17′12.1″

Note:①Number of Stations；②Sampling position；③Longitude;④Latitude

1.2 沉積物樣品采集

每個(gè)站位上利用抓斗式采泥器采集3份適量表層沉積物樣品 (0～5 cm)，剔除礫石、貝殼等動(dòng)植物殘骸后，用木鏟攪拌均勻，并裝入預(yù)先經(jīng)硝酸溶液 (1+3) 浸泡過(guò)的聚乙烯袋中，加冰保存后盡快運(yùn)送至實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行樣品預(yù)處理。

1.3 沉積物樣品預(yù)處理

根據(jù)《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范》 (GB 17378.5-2007)[32]，將聚乙烯袋中的沉積物樣品自然風(fēng)干后，按照四分法進(jìn)行收集，經(jīng)研磨后過(guò)160目尼龍篩，保存待用。

1.4 弱酸條件下沉積物中重金屬的浸提

根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，pH值是影響沉積物中重金屬釋放的最主要因素[33-34]。大多數(shù)雙殼類(lèi)動(dòng)物腸胃消化液的pH在4～6之間，呈弱酸性[15-16]；De los Ríos等[35]研究顯示，酸性條件的增強(qiáng)有助于沉積物中重金屬的釋放；Boucaud等[36]在研究模擬雙殼類(lèi)動(dòng)物腸胃消化液對(duì)其攝入食物的影響時(shí)，將模擬消化液的最低pH值設(shè)為4.0；Amiard等[37]在評(píng)價(jià)法國(guó)西海岸沉積物中重金屬的生物可利用性時(shí)，采用pH為4.0的乙酸溶液模擬雙殼類(lèi)動(dòng)物腸胃消化液。因此，為探究雙殼類(lèi)動(dòng)物對(duì)于沉積物中重金屬的最大利用度，本研究采用pH為4.0的乙酸溶液作為提取劑對(duì)沉積物中重金屬進(jìn)行浸提?；窘岵襟E如下：在1 L pH為4的乙酸溶液中加入經(jīng)預(yù)處理的沉積物樣品12.5 g，在室溫下 (24～27 ℃) 以恒定轉(zhuǎn)速輕微攪拌12 h；3 000 r·min-1離心10 min后，傾出上清液，保留沉積物用于后續(xù)分析。

1.5 浸提前、后沉積物重金屬總量和各形態(tài)含量的測(cè)定

將1.4節(jié)經(jīng)浸提的沉積物樣品按照1.3節(jié)的方法進(jìn)行自然風(fēng)干、研磨和過(guò)篩。然后按照《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范》(GB 17378.5-2007)[32]的規(guī)定對(duì)重金屬總量進(jìn)行測(cè)定，Cu、Pb、Zn、Cr和Cd采用火焰原子吸收分光光度法；Hg和As采用原子熒光法。同時(shí)對(duì)未經(jīng)浸提的沉積物樣品中重金屬總量進(jìn)行測(cè)定，得到提取前沉積物中各種重金屬的總量。

隨后，采用改進(jìn)的“BCR三步法”[12]，分別對(duì)浸提前、后的沉積物中重金屬各化學(xué)形態(tài)進(jìn)行提取。步驟如下：稱(chēng)取0.500 0 g沉積物樣品于100 mL離心管中，按照表2依次加入相應(yīng)的試劑進(jìn)行提取或消解，對(duì)于每種形態(tài)的提取液 (或消解液)，采用上述方法測(cè)定其中的重金屬濃度，進(jìn)而計(jì)算得到沉積物中每種形態(tài)的重金屬含量。

浸提后的沉積物中不同形態(tài)重金屬 (或總量) 的釋放率 (η) 計(jì)算公式為：

(1)

式中:MFi(1)、MFi(2)分別為浸提前、后的沉積物中重金屬i的某種形態(tài) (或總量) 的含量 (mg·kg-1)。

分析質(zhì)量控制：樣品分析過(guò)程中，同步測(cè)定“近海海洋沉積物成份分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì) (GBW 07314，國(guó)家海洋局第二海洋研究所)”對(duì)重金屬分析進(jìn)行質(zhì)量控制。結(jié)果表明，每種重金屬總量的測(cè)定值均在沉積物標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)允許的誤差范圍之內(nèi)，重金屬不同化學(xué)形態(tài)分析的誤差 (即4種形態(tài)的含量總和與其總含量比值) 均在15%以內(nèi)，表明此次分析結(jié)果具有良好的準(zhǔn)確性。

表2 改進(jìn)的BCR法提取沉積物重金屬的步驟

1.6 沉積物中重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

平均沉積物質(zhì)量基準(zhǔn)系數(shù)法 (SQG-Q) 是一種基于毒理學(xué)閾值對(duì)沉積物重金屬生態(tài)毒性風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)的方法，其綜合考慮了各種污染要素且采用最新修訂的基準(zhǔn)值，具有較高的可信性和可接受的不確定性水平[17,22]。其計(jì)算公式為：

(2)

(3)

式中：PEL-Q為可能效應(yīng)濃度系數(shù)；ci為重金屬i的實(shí)測(cè)濃度；PELi為重金屬i的可能效應(yīng)濃度。其中，PEL來(lái)源于Long等[38]提出的可能效應(yīng)濃度/臨界效應(yīng)濃度 (PEL/TEL) 基準(zhǔn) (見(jiàn)表3)；當(dāng)沉積物中重金屬濃度低于TEL時(shí)，不利生物毒性效應(yīng)很少發(fā)生；當(dāng)重金屬濃度高于PEL時(shí)，不利生物毒性效應(yīng)可能頻繁發(fā)生；當(dāng)重金屬濃度處于二者之間時(shí)，不利生物毒性效應(yīng)會(huì)偶爾發(fā)生。依據(jù)計(jì)算得到的SQG-Q系數(shù)，可對(duì)研究區(qū)域沉積物重金屬的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)水平進(jìn)行分級(jí)[39]：若SQG-Q≤0.1，表明該區(qū)域具有最低的潛在不利生物毒性效應(yīng)；若0.1

表3 沉積物中PEL/TEL重金屬基準(zhǔn)值

1.7 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)

各站位沉積物中重金屬的總量及各形態(tài)含量均平行測(cè)定3次，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。本研究數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理軟件采用MS-Excel?2007，圖片的制作采用軟件Suffer 11和Origin 8.6。

2 結(jié)果與討論

2.1 重金屬浸提后的釋放量與浸提前各形態(tài)含量的比較

將沉積物置于pH=4.0的乙酸溶液 (模擬雙殼類(lèi)腸胃消化液弱酸性條件) 中進(jìn)行浸提，計(jì)算得到8個(gè)站位的各重金屬釋放量 (見(jiàn)表4)，而這部分釋放出的重金屬才是雙殼類(lèi)動(dòng)物能實(shí)際吸收利用的，即重金屬生物可利用性的具體表現(xiàn)。可以看出，膠州灣沉積物中各重金屬的釋放量 (mg·kg-1) 由高到低依次為：Zn (39.21)>Cu (20.88)>Cr (18.32)>Pb (10.69)>As (1.00)>Cd (0.125)>Hg (0.021)；Cu、Hg和Zn的釋放量在各個(gè)站位上分布不均勻，存在較大差異。從不同站位來(lái)看，Zn、Cu和Cd釋放量的最高值和Pb、Cr和As釋放量的次高值均分布在S7站位，因而S7站位重金屬對(duì)生物造成的毒性最大；而Hg釋放量的最高值、次高值分別出現(xiàn)在S2、S3站位。

將浸提后各站位各重金屬的釋放量與經(jīng)BCR連續(xù)提取法[12]得到的重金屬不同形態(tài)的含量進(jìn)行比較，如表4所示?？梢园l(fā)現(xiàn)，各重金屬釋放量在大多數(shù)站位上均接近或高于浸提前相應(yīng)重金屬的F1態(tài) (被認(rèn)為是最易被生物利用的重金屬形態(tài)[13]) 含量。由此推測(cè)，在模擬的雙殼類(lèi)腸胃消化液的弱酸性條件下，沉積物中重金屬的釋放與沉積物中F1態(tài)重金屬含量的關(guān)系最為密切。但是，某些站位的重金屬釋放量 (如S5、S8站位的Cu，S7站位的Cr) 卻與其F1態(tài)含量存在較大差異，表明沉積物中其它3種形態(tài)的重金屬在弱酸性條件下也會(huì)發(fā)生釋放。同時(shí)，各重金屬在所有站位上的釋放量均明顯低于沉積物中重金屬的生物可利用態(tài) (F1+F2+F3) 含量，因而，F(xiàn)1、F2和F3形態(tài)的重金屬并不能完全釋放。

2.2 沉積物中重金屬在弱酸性條件下的釋放行為

2.2.1 浸提后重金屬各形態(tài)釋放特征 為進(jìn)一步探討在模擬雙殼類(lèi)動(dòng)物腸胃消化液作用下沉積物中重金屬的釋放特征，對(duì)經(jīng)浸提后沉積物中重金屬各形態(tài)含量進(jìn)行測(cè)定，根據(jù)式 (1) 計(jì)算得到浸提后重金屬各形態(tài)的釋放率 (見(jiàn)表5)。研究區(qū)域7種重金屬各形態(tài)的釋放率最高的為F1態(tài) (88.21%)；F2、F3形態(tài)的釋放率次之，且二者之間相差并不大，分別為15.95%和16.39%；特別地，F(xiàn)4態(tài)重金屬也存在釋放現(xiàn)象，但其釋放率最低，僅為1.36%。弱酸溶解態(tài)重金屬主要包括可交換態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)，其中，可交換態(tài)重金屬在中性條件下就可輕易地釋放到水體中；而碳酸鹽結(jié)合態(tài)對(duì)pH最敏感，其在弱酸性條件下也容易得到較大的釋放[40]。然而，在弱酸環(huán)境浸提下F1態(tài)重金屬的釋放率并未達(dá)到100%，可能是因?yàn)榻釙r(shí)間較短且提取劑pH較高 (與BCR方法相比)?？蛇€原態(tài)重金屬主要包括與Fe-Mn氧化物結(jié)合在一起的或本身就成為氫氧化物沉淀的那部分重金屬，可氧化態(tài)重金屬主要是由沉積物中的重金屬與有機(jī)物質(zhì) (如硫化物) 通過(guò)絡(luò)合作用等形式結(jié)合在一起而形成的，而這兩種形態(tài)的重金屬只有在沉積環(huán)境的氧化還原條件發(fā)生劇烈變化時(shí)，才有可能得到較大程度的釋放[41]；因而，本研究的提取條件遠(yuǎn)不能使這兩種形態(tài)的重金屬得到較大的釋放。沉積物中F4態(tài)重金屬的釋放率普遍極低，其原因是殘?jiān)鼞B(tài)重金屬被束縛于礦物晶格中，在這種弱酸性條件下非常不易釋放[42]。值得一提的是，雖然各種重金屬的F1、F2和F3形態(tài)的釋放率在各站位之間差別不大，但是其具體釋放量卻在站位之間呈現(xiàn)出較大差異，這主要是由于各重金屬在不同站位上的同一形態(tài)含量存在較大差別。

2.2.2 浸提后沉積物中重金屬的穩(wěn)定度 利用沉積物中各重金屬在弱酸條件作用下的釋放量與總量計(jì)算得到各重金屬的總釋放率，通過(guò)各重金屬的總釋放率對(duì)重金屬的穩(wěn)定度進(jìn)行探究；重金屬總釋放率越高，則其穩(wěn)定度越低。由圖2可見(jiàn)，7種重金屬的總釋放率 (%) 由高及低依次為：Cd (64.06)>Cu (34.65)>Zn (28.66)>Pb (19.09)>Cr (18.13)>As (7.86)>Hg (7.39)。其中，Cd的總釋放率明顯高于其余6種重金屬，在S7站位甚至高達(dá)80%以上，這主要是因?yàn)檠芯繀^(qū)域內(nèi)Cd的優(yōu)勢(shì)態(tài)均為F1態(tài) (占總含量44.23%～85.85%)，在這種弱酸性條件下Cd很容易得到釋放；而Hg、As的優(yōu)勢(shì)態(tài)均為F4態(tài)，分別占總含量的49.19%～95.95%和71.03%～82.40%，所以其穩(wěn)定度就較高，不易得到釋放。Cu、Cr、Cd和Zn的總釋放率在不同站位間呈現(xiàn)出較大差異，總體上，S1、S2、S3和S7站位沉積物中這些重金屬的釋放率均明顯高于其余站位，且以S7站位的釋放率最高，表明該站位上4種重金屬的穩(wěn)定度最差。Pb和As的總釋放率在各個(gè)站位間的差異較小，主要是因?yàn)閮烧叩腇1態(tài)含量在研究區(qū)域內(nèi)分布較為均勻；就Hg而言，其在S5和S8站位上有較高的釋放率，穩(wěn)定度較差。

對(duì)膠州灣沉積物中重金屬在弱酸性條件下 (pH=4) 進(jìn)行提取后的結(jié)果表明，沉積物中重金屬的釋放行為較為復(fù)雜，其與沉積物中重金屬的賦存形態(tài)分布比例及各形態(tài)的重金屬含量具有非常重要的關(guān)系。各站位各種重金屬的釋放并不是重金屬總量或單一形態(tài)重金屬的完全釋放，而是多種形態(tài)的重金屬以一定比例結(jié)合在一起的釋放，且每種形態(tài)重金屬的釋放情況也并不一樣，其中以F1態(tài)釋放量最大。因而，在對(duì)沉積物中重金屬的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，準(zhǔn)確地評(píng)估重金屬的生物可利用性是至關(guān)重要的；而僅測(cè)定某種重金屬的總量或是一種 (或幾種) 形態(tài)重金屬的含量后，便利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)單的評(píng)價(jià)是不科學(xué)的，這樣會(huì)人為地放大或減小生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的水平，難以為海洋環(huán)境和海洋漁業(yè)的管理提供準(zhǔn)確的參考依據(jù)。

表5 沉積物中不同形態(tài)重金屬的釋放率

圖2 浸提后沉積物中重金屬的總釋放率

2.3 基于SQG-Q法的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

沉積物中重金屬的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)主要與重金屬的生物可利用性和生物毒性有關(guān)[43-44]。2.2節(jié)的研究已證明，在模擬的雙殼類(lèi)腸胃消化液弱酸性條件下，膠州灣沉積物中的重金屬并不會(huì)完全釋放。這意味著基于重金屬總量的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果將會(huì)高估重金屬的實(shí)際危害程度。因此，本研究在采用SQG-Q法進(jìn)行膠州灣沉積物重金屬的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)時(shí)，以弱酸性條件下重金屬的可釋放量 (即雙殼類(lèi)動(dòng)物可利用的那部分重金屬) 代替實(shí)測(cè)濃度ci進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)式 (2)、式 (3) 計(jì)算的沉積物重金屬的PEL-Q和SQG-Q值列于表6。可見(jiàn)，研究區(qū)域各站位沉積物中重金屬的潛在不利生物毒性效應(yīng)由高到低依次為：S7>S3>S2>S1>(S5、S8)>S4>S6，其中，只有S7、S3站位的SQG-Q值大于0.1，具有中等程度的潛在不利生物毒性效應(yīng)；其余站位均小于0.1，具有最低的潛在不利生物毒性效應(yīng)。將弱酸性條件下每種重金屬的釋放量 (見(jiàn)表4) 與沉積物重金屬質(zhì)量基準(zhǔn)值 (見(jiàn)表3) 進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，僅S3、S7站位的Cu介于TEL和PEL之間，表明這兩個(gè)站位會(huì)偶爾造成不利生物毒性效應(yīng)；而其余站位重金屬的釋放量均低于TEL值，表明不利生物毒性效應(yīng)很少發(fā)生?；赟QG-Q的評(píng)價(jià)結(jié)果表明，膠州灣沉積物中重金屬的生物毒性效應(yīng)普遍較弱，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)較低。

表6 膠州灣沉積物中重金屬的PEL-Q和SQG-Q值

Note:①Average value

3 結(jié)論

(1) 在模擬的雙殼類(lèi)動(dòng)物腸胃弱酸性條件作用下，膠州灣沉積物中各重金屬的釋放量由高到低依次為：Zn (39.21)>Cu (20.88)>Cr (18.32)>Pb (10.69)>As (1.00)>Cd (0.125)>Hg (0.021)；Cu、Hg和Zn在各個(gè)站位的釋放量呈現(xiàn)出較大差異；除Hg外，其余重金屬釋放量的最高值、次高值在S7站位均有所分布。

(2) 經(jīng)浸提后，沉積物中重金屬各形態(tài)的釋放率由高到低依次為：F1 (88.21%)>F3 (16.39%)>F2(15.95%)>F4 (1.36%)，重金屬的釋放主要與F1態(tài)含量有關(guān)；7種重金屬的總釋放率由高及低依次為：Cd (64.06%)>Cu (34.65%)>Zn (28.66%)>Pb (19.09%)>Cr (18.13%)>As (7.86%)>Hg (7.39%)；Cu、Cr、Cd和Zn在S7站位釋放率最高，As和Pb的釋放率在各個(gè)站位間的差異不大，Hg在S5和S8站位上釋放率較大。

(3) 基于SQG-Q法的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果表明，研究區(qū)域內(nèi)沉積物重金屬生物毒性效應(yīng)較弱，只有S7和S3站位具有中等程度的潛在不利生物毒性效性，其余站位的潛在不利生物毒性效應(yīng)均處于最低水平。