海湾作为独特的海洋水域，通常拥有红树林、海草、藻类床和潮间带泥滩等多种生态系统，可为人类生活提供多种生态服务(如气候调节、生境维持、食品和原料供给等)，对人类有着重要意义^[1]。广西北海铁山港湾拥有红树林和海草床等重要海洋生态系统，并拥有广西壮族自治区山口红树林生态国家级自然保护区和广西壮族自治区合浦儒艮国家级自然保护区等，具有较全面的生态服务功能^[2]。北海铁山港湾作为一个天然海湾，同时也是北部湾重要的港口工业、海洋运输和渔业养殖的聚集基地，较为频繁的人类活动容易对海湾的生态环境造成不良影响。

铁山港湾海洋环境质量一直备受关注，前人曾对铁山港湾海水和沉积物中重金属的分布和污染程度开展研究。相关研究表明，2009年铁山港湾沉积物重金属含量处于低污染水平，潜在生态风险总体较低，其中汞(Hg)的潜在风险水平相对较高^[3]。2016年铁山港湾沉积物重金属含量仍保持较低水平，潜在生态风险较低，但由于受人类活动影响，铁山港湾内表层沉积物重金属总体污染程度和潜在生态风险较高^[4]。2016-2018年夏季铁山港湾海水水质具有逐年变好的趋势，水质污染程度在空间上具有由湾内向湾外递减的特征^[5]。2021-2022年铁山港湾湾口附近海域海水中重金属含量处于较低水平，海水中重金属浓度夏季高于冬季^[6]。随着铁山港湾的开发利用及周边区域经济的发展，重金属、营养盐和油类等污染物会随着工业废水、生活污水和养殖废水进入海湾，影响海湾的生态环境^[7]。铁山港湾的开发利用在一定程度上会导致其生态系统服务功能下降^[8]。海湾表层沉积物作为海洋生态系统的重要环境介质，不仅构成底栖生物的栖息基底与海洋生物的生存环境，而且在物质循环中扮演着“污染汇”与“污染源”的双重角色。海湾表层沉积物质量状况可作为海湾污染程度的有效指标，揭示人类活动和自然因素对海湾环境的累积性影响^[9]。但是，前人的研究大多仅限于对铁山港湾表层沉积物重金属的污染程度和潜在生态风险进行分析。除了重金属，沉积物中的有机碳(OC)、酸可挥发性硫化物(AVS)和油类(Oil)也是重要的污染物，是评价海湾污染状态的重要因素，但与之相关的分析研究较少。近些年来，随着铁山港湾的开发利用，铁山港湾表层沉积物环境改变，可能导致沉积物中污染物空间分布受到影响，目前也很少有学者对其空间分布的影响因素进行研究。

本研究根据2021年铁山港湾海洋环境调查结果，对港湾表层沉积物的污染程度进行评价，基于春季和秋季铁山港湾表层沉积物中污染物分布特征，利用SPSS 22.0软件对各类污染物进行相关性分析、主成分分析和聚类分析，拟探讨港湾沉积物中污染物的来源和空间分布影响因素，以期为铁山港湾的开发利用和生态环境保护提供数据支撑。

1 材料与方法 1.1 样品采集

铁山港湾位于广西北海东部海域，湾内无大河流，仅有3条间歇性小河流(南康江、白沙河和公馆河)汇入。该河流年均径流量均较小且湾内波浪和水流动力较弱。本研究于2021年4月(春季)和2021年9月(秋季)在铁山港湾进行采样，分别设置12个沉积物站位、20个水质站位(图 1)。

1.2 污染物成分测定

沉积物的调查项目包括Hg、砷(As)、铜(Cu)、铅(Pb)、锌(Zn)、镉(Cd)、OC、AVS和Oil。样品采集、运输和分析参照《海洋监测规范第5部分：沉积物分析》(GB 17378.5-2007)执行。样品分析中，OC采用重铬酸钾氧化-还原容量法测定，AVS采用碘量法测定，Oil采用紫外分光光度法测定(仪器：UV-8000S紫外可见分光光度计)，Cu、Pb、Cd采用无火焰原子吸收分光光度法测定(仪器：A3AFG-12原子吸收分光光度计)；Zn采用火焰原子吸收分光光度法测定(仪器：A3AFG-12原子吸收分光光度计)；Hg、As采用原子荧光法测定(仪器：AFS-9530原子荧光光度计)。Hg、As、Cu、Pb、Cd、Zn、AVS、Oil和OC的检出限分别为0.002、0.06、2.0、1.0、0.04、6.0、4.0 mg/kg和0.03%。水质调查项目包括Hg、As、Cu、Pb、Zn、Cd和Oil，海水样品采集、运输和分析参照《海洋监测规范第4部分：海水分析》(GB 17378.4-2007)执行。Hg和As采用原子荧光法测定(仪器：AFS-9530原子荧光光度计)，Cu、Pb、Zn和Cd采用阳极溶出伏安法测定(仪器：797伏安极谱仪)，Oil采用紫外分光光度法测定(仪器：UV-8000S紫外可见分光光度计)，Hg、As、Cu、Pb、Cd、Zn和Oil的检出限分别为0.007、0.5、0.6、0.3、0.09、1.2、3.5 μg/L。

1.3 数据分析 1.3.1 沉积物统计分析与质量评价

对铁山港湾表层沉积物调查结果进行统计分析，计算沉积物中污染物空间分布的变异系数，采用标准指数法对沉积物中污染物进行评价，评价标准采用国家海洋沉积物一类标准。根据《海水、海洋沉积物和海洋生物质量评价技术规范》(HJ 1300-2023)对海区沉积物质量进行评价。使用ArcGIS 10.5软件并采用克里金法对调查结果进行插值，使用Surfer 18软件绘制各类污染物的空间分布图。

1.3.2 沉积物重金属污染分析

为分析铁山港湾海洋沉积物中重金属的污染情况，本研究采用地累积指数法和潜在生态风险指数法，分析表层沉积物重金属的污染情况和潜在生态风险水平。地累积指数法是由德国科学家Müller提出的一种用于评价沉积物中重金属污染程度的方法^[10]，该方法综合考虑了研究区域重金属背景值含量的影响。地累积指数(I_geo)计算公式如下：

$ I_{\text {geo }}=\log _2\left(C_i / k B_i\right), $

式中：C_i是指第i种重金属在沉积物中的含量(实测值)；B_i是沉积岩中第i种重金属的地球化学背景值；k为校正因子，一般取值为1.5，用于降低各地岩石差异导致背景值波动带来的误差^[10]。当I_geo＜0时，表明无污染; 当0≤I_geo＜1时，表明轻度污染；当1≤I_geo＜2时，表明偏中度污染；当2≤I_geo＜3时，表明中度污染；当3≤I_geo＜4时，表明受偏重度污染；当4≤I_geo＜5时，表明重度污染；当I_geo≥5时，表明严重污染。为客观反映铁山港湾表层沉积物中重金属地球化学背景参考值，本研究铁山港沉积物中的Cu、Pb、Zn、Cd和Hg的背景值采用1983-1984年的调查值^[11]，As所用背景值选用全球工业化前沉积物中重金属的最高背景值^[12]。

潜在生态风险指数法是划分沉积物污染程度和海域潜在生态风险等级的一种较为广泛应用的方法^[12]。该方法综合考虑了重金属在不同区域中背景值的差异和重金属的毒性，能较为全面地反映沉积物重金属对环境的潜在生态风险威胁。潜在生态风险指数计算公式如下：

$ \begin{aligned} & E_i=T_i \times C_i / B_i, \\ & R I=\sum\limits_{i=1}^n E_i, \end{aligned} $

式中：E_i是指第i种重金属的潜在生态风险指数，T_i是第i种重金属的毒性系数，RI是指沉积物中全部重金属的总潜在生态风险指数。根据E_i可以判断单种重金属的潜在生态风险程度，当E_i≥320时，表示存在极高潜在生态风险；当160≤E_i＜320时，表示存在高潜在生态风险；当80≤E_i＜160时，表示存在较高潜在生态风险；当40≤E_i＜80时，表示存在中潜在生态风险；当E_i＜40时，表示存在低潜在生态风险。根据RI可以判断所有重金属的总潜在生态风险程度，当RI≥600时，海区具有很高的潜在生态风险；当300≤RI＜600时，海区具有高潜在生态风险；当150≤RI＜300时，海区具有中潜在生态风险；当RI＜150时，海区具有低潜在生态风险。6种重金属的背景参考值和毒性系数如表 1所示。

1.3.3 沉积物中污染物空间分布影响因素分析

为探究海湾表层沉积物中污染物空间分布影响因素，本研究利用SPSS 22.0软件对各类污染物含量进行相关性分析、聚类分析和主成分分析，利用ArcGIS 10.5软件对春秋两季的各类污染物含量在空间上进行插值，再对春秋两季同一污染物空间分布格栅数据进行差值计算，得到春秋两季污染物含量变化值的空间分布格栅数据，进而绘制各类污染物春秋两季变化值的空间分布图。

2 结果与分析 2.1 铁山港湾表层沉积物中污染物分布特征

春季和秋季铁山港湾表层沉积物中污染物含量统计情况如表 2所示，春季和秋季铁山港湾表层沉积物中的Hg、As、Cu、Pb、Cd、Zn、OC和AVS含量整体上符合国家海洋沉积物一类标准。在春季调查中，Oil在2个站位超出了国家海洋沉积物一类标准，仅83.3%的站位符合国家海洋沉积物一类标准，超标站位沉积物中的Oil符合海洋沉积物二类标准。在秋季调查中，Oil在所有站位均符合国家海洋沉积物一类标准。根据《海水、海洋沉积物和海洋生物质量评价技术规范》(HJ 1300-2023)进行评价，结果显示春季和秋季铁山港湾各调查站位的沉积物质量评价等级都为优，铁山港湾整体区域沉积物质量评价等级也为优。

人类活动及自然因素变化容易导致污染物在空间分布上存在区域差异。变异系数能够反映污染物在空间分布上的差异和离散程度，一般变异系数大于36%时污染物在空间分布上存在高度变异^[13]。铁山港湾表层沉积物各类污染物的变异系数较大，春秋两季的变异系数排序为AVS(144.7%)＞Oil(130.7%)＞Cu(103.2%)＞Cd(99.2%)＞Zn(83.9%)＞Pb(62.7%)＞OC(49.3%)＞As(38.7%)＞Hg(33.7%)，具体见表 2，这说明铁山港湾表层沉积物中除了Hg，其他各类污染物在空间分布上非常不均匀，离散性较大，很可能受人为活动或者自然因素的影响。与表层沉积物相比，铁山港湾海水中各类污染物的变异系数相对小些，春秋两季的变异系数由大到小排序为Cd(64.6%)＞Cu(60.8%)＞Oil(60.3%)＞Zn(47.1%)＞Pb(41.8%)＞As(26.0%)＞Hg(17.1%)，具体见表 3。铁山港湾海水中的Cd、Cu、Oil、Zn和Pb在空间分布上也不均匀。从调查统计结果来看，2021年春季和秋季铁山港湾表层沉积物中污染物含量存在一定差异，春季沉积物中OC、Oil、Pb、Cu和Zn含量相对较高，秋季沉积物中AVS、Hg、As和Cd含量较高(表 2)。铁山港湾海水中污染物含量春季和秋季差异明显，除As之外，秋季海水中其他污染物平均含量均低于春季(表 3)。

2021年春季铁山港湾表层沉积物中污染物的分布见图 2，春季铁山港湾表层沉积物中Hg和Cd在空间分布上具有相似特征，均在研究区域顶部出现高值，同时具有由研究区域顶部向湾外逐渐降低的趋势。Cu、Pb和Zn在研究区域顶部也出现高值，由研究区域顶部向湾口含量逐渐降低，同时在研究区域东南部含量较高。As在湾口及湾外含量较高，在研究区域顶部含量较低。OC、AVS和Oil在湾口港口码头附近区域出现高值。2021年秋季铁山港湾表层沉积物中污染物分布见图 3，秋季铁山港湾表层沉积物中Hg、As、Cu、Pb、Cd、Zn、OC、AVS和Oil都具有由湾外向湾口逐渐降低的趋势，且在研究区域顶部局部区域污染物含量较高，在铁山港湾中部各类污染物含量较低。铁山港湾表层沉积物中污染物春秋两季在空间分布上存在一定差异。

2.2 沉积物重金属污染及潜在生态风险分析

重金属具有难降解、易积累和生物富集的特点，可通过食物链对生态系统和人类健康产生严重影响，沉积物中的重金属污染在海洋环境中占有重要地位。本研究采用地累积指数和潜在生态风险指数来分析铁山港湾表层沉积物中重金属的污染程度，分析结果见表 4。地累积指数通过将沉积物中重金属含量与海区工业化前的背景值对比，分析海区沉积物重金属是否受到人类活动影响，同时也能反映其污染程度^[14]。6种重金属地累积指数平均值排序为Hg(-1.82)＞Pb(-2.02)＞As(-2.35)＞Zn(-2.70)＞Cu(-3.18)＞Cd(-3.46)，地累积指数均小于0，表明铁山港湾表层沉积物未受到重金属污染。铁山港湾表层沉积物中Hg、As、Cu、Pb、Cd和Zn等6种重金属潜在生态风险指数平均值排序为Hg(18.06)＞Cd(7.30)＞As(3.20)＞Pb(2.33)＞Cu(1.27)＞Zn(0.34)，各类重金属潜在生态风险指数均小于40，属于低潜在生态风险等级。各调查站位的重金属总潜在生态风险指数为14.14-65.08，平均值为32.00，均远小于150，因此铁山港湾表层沉积物重金属总潜在生态风险也处于较低水平。

铁山港湾表层沉积物中各类重金属的地累积指数和潜在生态风险指数箱型图见图 4，春秋两季铁山港湾表层沉积物重金属地累积指数和潜在生态风险指数均没有明显的差异且处于较低水平。As、Cu、Pb和Zn的潜在生态风险指数都很低，Hg和Cd由于具有较高的毒性系数，潜在生态风险指数相对较高，但总体处于较低风险水平。综合来看，铁山港湾表层沉积物重金属处于无污染状态，其潜在生态风险水平较低。

2.3 沉积物中污染物空间分布影响因素分析 2.3.1 相关性分析

铁山港湾表层沉积物中OC、AVS、Oil、Hg、As、Cu、Pb、Cd和Zn之间的相关性分析结果见表 5。OC、AVS和Oil两两之间呈极显著正相关性(P＜0.01)，说明三者具有相似的来源或者迁移路径。Hg和Cd两种重金属存在极显著正相关性(P＜0.01)，两者与其他重金属相关性较弱，Hg和Cd可能有着相似的来源。Zn、Cu和Pb两两之间存在极显著正相关性(P＜0.01)。As除与硫化物、Cu、Pb、Zn存在显著相关性(P＜0.05)外，与其他因子无相关性。

2.3.2 聚类分析

铁山港湾表层沉积物污染物之间具有一定的相关性，通过聚类分析对不同污染物进行分类，从而揭示污染物在铁山港湾中可能的传输和变化机制。铁山港湾表层沉积物中Hg、As、Cu、Pb、Cd、Zn、OC、AVS和Oil的聚类分析结果见图 5。在距离为0.5时，9种污染物因子可以分为四簇：第一簇为OC、AVS和Oil，第二簇为As，第三簇为Cu、Zn和Pb，第四簇为Hg和Cd。聚类结果揭示了铁山港表层沉积物中污染物的来源可能存在多源性，或者污染物在空间分布特征上可以划分为多种类型。

2.3.3 主成分分析

铁山港湾表层沉积物中污染物之间具有一定的相关性，因此本研究对铁山港湾表层沉积物中Hg、As、Cu、Pb、Cd、Zn、OC、AVS和Oil进行主成分分析，探讨影响污染物空间分布的因素，分析结果见表 6。特征值表示主成分对数据变异的解释能力，特征值大于1的主成分可以有效降低数据维度，同时保留大部分信息。依据特征值大于1的原则，提取前两个主成分作为核心因子，能够解释大部分污染物数据的变异性。因此，铁山港湾表层沉积物中污染物的空间分布特征可归纳为两个主成分，其方差贡献率分别为47.40%和16.86%，累计方差贡献率达64.26%。

各类污染物在第一主成分、第二主成分上的载荷见图 6。Cu、Zn、Pb在第一主成分上有相对较高的正载荷，分别为0.42、0.39和0.39。OC、AVS、Oil和As在第一主成分上有着相似的载荷，分别为0.32、0.32、0.32、0.33。OC、AVS和Oil两两之间具有极显著正相关性，在聚类分析中被分为同一簇，同时在空间分布上三者具有相似特征，即春季在铁山港湾湾口、港口码头附近海区出现高值，在秋季呈现由湾外向湾口降低的趋势。这表明三者可能有相似的来源或者受同一因素的影响。Hg和Cd在第一主成分上的载荷相对较低，仅有0.22和0.26，与其他污染物有一定差异。从各个站位表层沉积物的得分来看(图 6)，春季和秋季各站位表层沉积物在第一主成分的得分范围为-3至3，没有明显差异，这说明第一主成分对海湾表层沉积物的影响不存在季节性差异。结合铁山港湾开发利用现状和前人研究^{[4, 6]}，第一主成分可能反映的是铁山港湾表层沉积物中污染物的来源，其主要受铁山港湾地质背景值、养殖活动、船舶航行和港口运营等因素的影响。

结合聚类分析结果，不同簇类的污染物在第二主成分的载荷存在明显差异。其中Hg、Cd在第二主成分上的载荷较高，分别为0.59和0.63。Cu、Zn、Pb在第二主成分的载荷分别为0.05、0.03和-0.15。As与Cu、Zn、Pb相似，载荷为-0.07。OC、AVS和Oil在第二主成分上具有一定的负载荷，分别为-0.18、-0.20和-0.39。从各站位表层沉积物的得分来看(图 6)，春季和秋季各个站位表层沉积物在第二主成分的得分存在明显差异，春季各调查站位表层沉积物在第二主成分的得分大多在0以下，而秋季的得分大多在0以上，这说明第二主成分对铁山港湾表层沉积物的影响存在季节性差异，可能反映了铁山港湾季节性水动力变化对沉积物中污染物的影响。

2.3.4 污染物空间分布季节差异

根据2021年春季和秋季铁山港湾表层沉积物质量调查统计分析结果，铁山港湾表层沉积物中污染物的含量和空间分布特征均存在一定差异。通过差值计算，春秋两季污染物含量变化情况见图 7。从空间分布上来看，Cu、Pb、Zn变化值有着相似的空间分布规律，与春季相比，秋季Cu、Pb、Zn在研究区域顶部和铁山港湾中部含量减少，在湾口和湾外含量增加。OC、AVS和Oil变化值三者的空间分布特征相似，与春季相比，秋季OC、AVS和Oil在铁山港湾中部和湾口含量减少，在湾外含量增加，在研究区域顶部局部区域含量也有所增加。Cd在整个研究区域秋季含量均比春季增加，Hg变化值空间分布与Cd稍有不同，在研究区域顶部Hg含量秋季比春季有所减少，其他区域均有所增加。As变化值空间分布与其他污染物明显不同，As在铁山港湾中部部分区域秋季含量比春季有所减少，其他区域均有所增加。结合聚类分析结果可以发现，相同类簇的污染物春秋两季含量变化值有着相似的空间分布特征，聚类分析结果在一定程度上反映了不同污染物在空间分布上的季节性变化。

3 讨论 3.1 铁山港湾表层沉积物中污染物含量多年变化趋势

随着广西北部湾经济区不断发展，沿海港口和临港工业快速发展给北部湾近岸海域的生态环境带来潜在威胁，防城港近岸和钦州湾沉积物中部分重金属含量曾出现明显增长趋势^[15]。铁山港湾周边目前分布有石油化工、林纸浆、能源电力、新材料等产业，污染物排放种类多样，包括重金属和其他常规污染物，虽然整体治理水平较高，但是铁山港湾同样面临经济发展带来的环境风险。铁山港湾和北部湾周边海域表层沉积物重金属含量见表 7。对比2020年钦州港、2021年防城港表层沉积物中的重金属含量，2021年铁山港湾表层沉积物中的As、Cu、Pb和Zn含量均远低于钦州港和防城港，Hg含量略低于防城港，Cd的含量介于防城港和钦州港之间。与北部湾北部、东部和粤西近岸海域沉积物重金属含量历史数据相比，2021年铁山港湾表层沉积物中除Cd外，其他重金属的含量均低于前三者。与海南北部海湾相比，2021年铁山港湾表层沉积物中除Hg和Cd外，其他重金属的含量也均低于前者。整体来看，与北部湾其他区域相比，铁山港湾表层沉积物重金属含量较低。从铁山港湾表层沉积物重金属多年含量来看(表 7)，铁山港湾表层沉积物重金属含量呈显著下降趋势，Hg、Cu、Pb、Cd、Zn的含量分别由1986年的0.093、12.91、31.1、0.430、70.2 mg/kg降低到2021年的0.042、3.3、14.5、0.10、24.2 mg/kg，分别下降了54.84%、74.67%、53.38%、76.74%、65.53%。As含量由2009年的10.10 mg/kg下降到2021年的4.80 mg/kg，降幅为52.48%。除重金属外，铁山港湾表层沉积物中OC和Oil含量也有所下降。1986年铁山港湾表层沉积物中OC含量为1.72%，AVS含量为31.95 mg/kg，Oil含量为1 500 mg/kg^[11]; 1996年铁山港湾表层沉积物中AVS的含量为40.78 mg/kg，Oil的平均含量为375.90 mg/kg^[16]; 2021年铁山港湾表层沉积物中OC含量为0.77%，AVS含量为48.5 mg/kg，Oil含量为168.2 mg/kg。1986年至2021年，铁山港湾表层沉积物中OC含量和Oil含量分别下降了55.23%和88.79%，下降趋势明显。AVS与其他污染物不同，1986年至2021年间其含量呈上升趋势，上升幅度为51.80%。但铁山港湾表层沉积物中AVS含量并不高，远低于国家海洋沉积物质量一类标准值300 mg/kg，也明显低于广西茅尾海^[21]、海南海口湾和广东近岸海域^[22]。总体来看，1986年至2021年铁山港湾表层沉积物质量几乎不受海湾经济开发活动的影响，除AVS外，沉积物中污染物含量并未像北部湾其他区域出现上升趋势，反而有明显下降趋势。

3.2 铁山港湾表层沉积物中污染物空间分布影响因素分析

海洋沉积物中污染物的分布受区域地质背景值、人类活动和自然环境等因素影响。铁山港湾内的港口码头建设、临港工业发展、海洋船舶运输和渔业养殖等人类活动均会对海湾沉积物质量状况产生不利影响。但在1986年至2021年，铁山港湾表层沉积物质量并没有因人类活动影响而变差，沉积物中除硫化物外，其他污染物含量均呈现明显降低趋势。这一方面得益于海湾生态环境保护政策和污染防治措施的落实，使得直接进入海湾的污染物减少；另一方面得益于铁山港较强的水动力环境所带来的自净能力。铁山港湾虽然受径流影响较小，但是其潮差较大，海湾水体的物理净化能力是以潮流的水动力作用为主^[23]。铁山港是北部湾潮差最大的海湾，其潮差具有夏季大、春季小的季节性变化特征，最大潮差为6.25 m^[11]。铁山港湾落潮流速一般大于涨潮流速，较快的流速有利于海湾中的污染物向湾外扩散^[24]。

2021年铁山港湾表层沉积物中污染物的空间分布特征在春秋两季存在一定的差异，这种差异可能是受铁山港湾潮汐季节性变化的影响。根据前人数值模拟结果^[25]，冬季和春季铁山港湾水体交换能力较弱，海水中污染物在潮流的作用下被带到湾顶和中部，污染物会在湾顶和中部积聚。夏季和秋季铁山港湾水体交换能力较强，潮流携带污染物向南面运移扩散，湾顶的污染物会向中部扩散，而中部和湾口的污染物会被带到湾外。由于海水中部分污染物被带出铁山港湾，秋季铁山港湾海水中污染物的平均含量相对春季降低(表 3)。海水中的污染物在运移扩散的过程中，部分污染物通过沉淀等方式进入沉积物中，进而改变沉积物中污染物的分布。在潮汐作用下，各类污染物由于来源和背景值不同，所具有的空间分布季节性变化特征也有所不同。铁山港湾表层沉积物中OC、AVS和Oil主要来源于港口码头人类活动，春季在铁山港湾港口附近区域易出现高值区。在夏季和秋季较强水动力作用下，OC、AVS和Oil向湾外迁移扩散，使其在海湾中部和湾口的含量减少，在湾外的含量增加。Hg和Cd在铁山港湾湾顶具有较高的地质背景值^[26]，2021年春季调查中研究区域顶部即存在Hg、Cd高值区。在夏季和秋季较强的水动力作用下，湾顶沉积物中的Hg和Cd会向南面运移扩散，使得整个研究区域的Cd含量均有所增加，同时也使Hg在海湾中部、湾口和湾外含量增加。在北部湾中，渔业养殖活动通常被认为是海区沉积物中Cu、Pb和Zn等重金属的主要来源^[6]。春季和冬季渔业养殖活动产生的Cu、Pb和Zn容易在湾顶少量积聚，2021年调查中研究区域顶部出现Cu、Pb和Zn的高值区。到了夏季和秋季，在较强的水动力作用下，部分Cu、Pb和Zn被带到湾口和湾外。因此与春季相比，秋季沉积物中Cu、Pb和Zn的含量具有研究区顶部和海湾中部降低，湾口和湾外升高的特征(图 7)。近岸海域中的As主要来源于陆源输入^[27]，铁山港湾表层沉积物中As的来源可能与沿岸临海工业排污有关^[28]。2021年夏季和秋季可能有较多的As进入铁山港湾中，导致海湾中海水和沉积物中As的平均含量增加。海湾中部沉积物中的As在较强的水动力作用下被带到湾口和湾外，导致海湾中部局部区域As含量降低。

综上所述，铁山港湾表层沉积物中污染物的分布除了受地质背景、港口建设、船舶通航、渔业养殖以及其他人类活动等因素影响，铁山港湾水动力条件也是其重要影响因素。夏季和秋季较强的水动力能有效促进沉积物中污染物向外输运，使得春秋两季污染物在空间分布上存在一定的差异。铁山港湾水动力条件具有一定的净化作用，使铁山港湾表层沉积物质量总体保持在优良状态。因此在铁山港湾的生态环境保护过程中，除了要控制海湾污染物的排放量，同时也要维护好海湾的水动力条件，减小海湾地形地貌变化，使海湾保持较好的自我净化能力。

4 结论

基于2021年春季和秋季铁山港湾环境质量调查，本研究发现：

(1) 铁山港湾表层沉积物除个别站位Oil超出国家海洋沉积物一类质量标准外，其他污染物含量均符合国家海洋沉积物一类质量标准。整个铁山港湾和各站位表层沉积物质量处于优良状态(无污染)，且沉积物重金属潜在生态风险处于低风险水平。

(2) 相关性分析显示铁山港湾表层沉积物中OC、AVS和Oil两两之间具有极显著正相关性，Cu、Pb和Zn两两之间具有极显著正相关性，Hg和Cd具有极显著正相关性。

(3) 聚类分析结果显示铁山港湾表层沉积物中污染物可分为四簇，第一簇为OC、AVS和Oil，第二簇为As，第三簇为Cu、Zn和Pb，第四簇为Hg和Cd。

(4) 主成分分析结果显示铁山港湾表层沉积物中污染物的空间分布特征可归纳为两个主成分，累计解释了总方差的64.26%，其中第一主成分的方差贡献率为47.40%，第二主成分的方差贡献率为16.86%。

(5) 铁山港湾表层沉积物中污染物春秋两季空间分布特征存在一定差异，污染物的空间分布除了受地质背景值和人类活动影响，同时也受海湾水动力环境影响。