《Marine Pollution Bulletin》：Geochemical speciation, ecological risk, and source apportionment of potential toxic elements in coastal seawater and sediments of Yangjiang coastal area
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东平镇沿海区8种PTEs污染特征及源解析研究，通过季节对比分析发现汞在海水及沉积物中污染显著，运用BCR分馏和多元统计方法揭示重金属来源于工业排放、农业径流及船舶维护活动，并评估了生态风险。
艾哈迈德·纳兹|赵一航|阿卜杜勒·穆尼布·瓦吉德|冯芳园|蔡娇|皮炯新|邵凯婷|陈迪云
广州大学环境科学与工程学院，中国广州，510006
摘要
沿海地区在经济上至关重要，但正日益受到潜在有毒元素污染的威胁。尽管东平镇拥有一个国家级渔港和集约化的海水养殖业，但目前仍缺乏针对该地区沿海区域有毒元素污染的详细研究。本研究调查了东平镇26个沉积物样本和45个海水样本中的8种有毒元素（As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn），分别采集于湿润季节（7月）和干燥季节（12月）。两个季节的海水中Hg浓度均较高，7月的平均浓度为0.62 μg/L（范围0.39–0.85），12月的平均浓度为0.49 μg/L（范围0.21–0.97），其中83%和33%的采样点超过了国家IV类标准。HPI评估显示所有7月的样本属于较差或非常差等级。在沉积物中，7月时As和Hg的污染严重（平均污染系数分别为6.18和5.26，属于Igeo 2–3等级），而12月时As的污染程度有所下降（平均污染系数为0.5），但Hg的污染仍然存在（平均污染系数为3.58）。NPI表明12月的沉积物污染程度为中等，但所有7月的采样点污染严重。Hakanson RI指数分别为7月的321和12月的180，其中Hg占总风险的64%和79%。BCR分析显示Cd的流动性最强（平均值为34.6%，83%的采样点处于高风险），其次是Zn（平均值为22.7%），而Hg主要以残留形式存在（F4 = 88.9%）。Spearman相关性分析、PCA和HCA分析表明，Cu–Ni–Zn的污染与船舶维护/干船坞活动有关，Cd的污染与农业径流有关，Pb的污染与电镀废水有关，Hg的污染与大气沉降有关。
引言
沿海海洋生态系统面临着人为金属污染的巨大压力，这对底栖生物群落、渔业乃至人类健康都产生了负面影响（Edo等人，2024；Vardhan等人，2019）。近几十年来，沿海地区的快速工业化和城市化导致大量有毒元素（PTEs）通过人为来源持续释放到海洋环境中（Chen等人，2018；El-Sharkawy等人，2025）。工业废水、城市径流、农业排放、土壤侵蚀以及大气沉降将As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn等元素带入海洋系统，这些元素在沉积物和生物体内积累，并可能进入食物链（Bosch等人，2016；Dai等人，2018；Islam等人，2015）。某些有毒元素的高浓度会对儿童和孕妇等脆弱群体造成严重危害（Yüksel等人，2021）。与许多有机污染物不同，有毒元素不会随时间降解，而是长期存在于海洋沉积物中，持续对生态系统健康构成慢性威胁（Leppanen等人，2024；Simpson等人，2013）。这一问题在快速工业化的沿海地区尤为严重，经济增长导致这些地区的有毒元素污染问题日益严重，而这些地区往往拥有重要的渔业资源和周边社区（Chen等人，2022b；El-Sharkawy等人，2025）。
常用的地球化学指标，如污染系数（CF）、地球累积指数（Igeo）、污染负荷指数（PLI）、Nemerow污染指数（NPI）和潜在生态风险指数（Ei和RI），被广泛用于评估污染程度和生态危害（Hakanson，1980；Muller，1969；Nemerow，1971；Tomlinson等人，1980）。然而，仅凭总浓度数据往往不足以进行全面的环境风险评估。这一局限性促使人们关注化学分馏研究，通过识别有毒元素所关联的具体地球化学形态，从而更深入地了解其迁移性和生物可利用性（Guzeva等人，2021；Liu等人，2021b；Pavlovi?等人，2021）。因此，评估有毒元素的浓度和化学分布对于理解其对水环境的影响至关重要。
中国广东省沿海地区经历了快速发展，这也带来了有毒元素污染的问题。多项研究指出，珠江口及其周边水域存在污染现象，这与工业和城市活动密切相关（Han等人，2023；Lao等人，2025；Wang等人，2013；Yu等人，2022；Zhang等人，2022；Zhou等人，2022）。广东省西部（阳江市）的沿海地区也在快速发展。特别是阳江市东平镇，它拥有一个国家级渔港（东平渔港），同时具备集约化的捕捞和海水养殖业，也是一个重要的旅游目的地。阳江沿海水域是商业鱼类的主要栖息地，最近的研究表明东平渔港附近的水质有所下降（Yin等人，2023）。然而，目前尚未对东平沿海地区的海水、沉积物和有毒元素形态（生物可利用性）进行综合研究。因此，本研究的目标是：（1）确定东平渔港附近沉积物和海水中8种高优先级有毒元素（As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn）的总浓度和化学形态（通过BCR方法）；（2）利用一系列已建立的指数量化整体污染程度和潜在生态风险；（3）运用Spearman相关性分析、PCA和HCA等多变量工具估算污染源。
研究区域与采样
研究区域位于中国南海广东省南部沿海的东平镇附近（约21.65°N，112.28°E），如图1所示。东平镇以东平渔港闻名，同时还是重要的区域渔业码头、海鲜加工、物流和旅游中心。阳江沿海海域通常较浅（约10–50米），水流湍急，存在明显的强水流区域。
海水中的有毒元素含量
在12月和7月，阳江沿海海水中As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn和Hg的测量浓度大多符合I-II类标准，仅有少数例外。表面海水的浓度存在显著的空间差异。7月份（n = 30个样本），各元素的平均浓度顺序为：Cr（34.53；32.03–38.75）> Zn（22.26；5.63–41.79）> Ni（6.11；3.33–11.46）> Cu（3.70；2.70–6.33）> As（2.53；1.25–3.42）> Pb（1.23；0.62–5.64）> Hg（0.62）。
结论
本研究首次详细评估了从阳江沿海地区采集的海水和沉积物中8种有毒元素（As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn）的浓度和形态。通过多种污染指数、生态风险指标以及BCR分馏方法和多变量工具（Spearman相关性分析、PCA和HCA）来估算污染风险和潜在来源。结果显示，两个季节的海水主要受到Hg的影响。7月份Hg的平均浓度为...
作者贡献声明
艾哈迈德·纳兹：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 初稿，方法论设计，调查实施，数据分析，概念构建。赵一航：调查实施，数据分析，数据整理。阿卜杜勒·穆尼布·瓦吉德：撰写 – 审稿与编辑，概念构建。冯芳园：数据可视化，结果验证，软件应用。蔡娇：资源协调，调查实施，数据分析。皮炯新：调查实施，数据分析。邵凯婷：软件支持，资源管理。陈迪云：项目监督，行政管理，资金筹措
利益冲突声明
作者声明以下可能构成利益冲突的财务利益或个人关系：陈迪云表示获得了国家自然科学基金（NSFC）的财政支持。如果还有其他作者，他们声明没有已知的可能影响本文研究结果的财务利益或个人关系。
致谢
作者感谢国家自然科学基金（NSFC）（资助编号：42230719和22276043）的财政支持。
