湖泊濕地沉積物重金屬時空變異特征與來源判別研究.pdf

1、扎龍濕地作為我國現(xiàn)存最大的珍稀鳥類和濕地生態(tài)類型的國家級自然保護(hù)區(qū)，近50年來人類生活、圍湖造田、網(wǎng)箱養(yǎng)殖、旅游開發(fā)、工業(yè)生產(chǎn)等活動使?jié)竦厮Y源匾乏，水體自凈能力大大降低，重金屬污染日益加重，扎龍濕地生態(tài)環(huán)境呈現(xiàn)出惡化的趨勢，已引起環(huán)境保護(hù)部門的廣泛重視。本文圍繞湖泊濕地沉積物重金屬污染問題，選取扎龍濕地2010年的LandsatTM遙感圖像、地形圖、保護(hù)區(qū)規(guī)劃圖和其它文字材料為基礎(chǔ)，分別以扎龍濕地自然保護(hù)區(qū)內(nèi)兩個典型湖泊濕地----南

2、山湖和仙鶴湖，及臨近扎龍濕地自然保護(hù)區(qū)的污水泡作為研究對象，全球定位系統(tǒng)（GPS）定位進(jìn)行野外采集湖泊的表層沉積物及沉積巖芯，測定沉積物中Cr、Mn、Fe、Co、Cu、Zn、As、Ag、Cd、Hg和Pb等11種重金屬元素，在遙感(RS)和GIS技術(shù)的支持下，結(jié)合210Pbex的測年結(jié)果，從時間序列上和空間尺度上對三個湖泊濕地沉積物重金屬變異特征進(jìn)行了定量化研究，評估其污染狀況、判別其污染來源，并探討了土地利用對沉積物重金屬時空變化的影響

3、，為濕地保護(hù)和管理提供科學(xué)依據(jù)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴三個湖泊濕地表層沉積物中Cr、Mn、Fe、Co、Cu、Zn、As、Ag、Cd、Hg和Pb等11種重金屬元素的含量在空間分布上存在顯著差異。結(jié)合方差分析結(jié)果并與背景值比較可知Zn、As、Hg3種元素為三個湖泊濕地沉積物中的共同污染物，其平均含量為污水泡>南山湖>仙鶴湖。南山湖沉積物以 As元素污染為主，其次是Cr、Ag元素；仙鶴湖沉積物中Cu元素含量相對明顯；污水泡中Cr、

4、Mn、Cd、Pb4種重金屬元素均存在一定程度污染，尤其以Cd污染最為顯著。⑵三個湖泊濕地表層沉積物賦存形態(tài)的整體比較，Mn、Co、Cu、Zn、As、Cd、Hg元素的可提取態(tài)的百分比例較大，說明這7種重金屬的生物有效性大，一旦進(jìn)入到水體中，將造成二次污染，因此存在一定程度的潛在生態(tài)危害。⑶不同的土地利用方式直接導(dǎo)致三個湖泊濕地沉積物重金屬空間格局及來源的不同。南山湖流域以旱地、草地、濕地為主，其中旱地面積占70％以上；仙鶴湖流域多為濕地、

5、草地；污水泡流域則以鹽堿地為主。相對而言仙鶴湖流域植被覆蓋較好，水土流失較弱，而且以濕地為主，非點源污染程度較輕，南山湖次之，而污水泡重金屬污染最嚴(yán)重。南山湖周邊有大范圍耕地常施用大量的有機(jī)肥，隨著種植業(yè)日益擴(kuò)展產(chǎn)生的生活排污和化肥農(nóng)藥流失成為 As、Cd等來源；仙鶴湖中的Cu元素常用于殺蟲劑、殺菌劑及工業(yè)生產(chǎn)，是一種相當(dāng)普遍而重要的污染物；與南山湖、仙鶴湖不同的是臨近扎龍濕地自然保護(hù)區(qū)、接納林甸縣工業(yè)廢水和生活污水的污水泡，由于Zn元

6、素在工業(yè)用途上極為廣泛，大部分的鋅鹽均可溶于水，因此在工業(yè)廢水中往往存在大量鋅鹽，同時，隨著污水處理廠處理水量的增加，Cr、Hg元素以不同賦存狀態(tài)富集不斷得到積累并不斷沉降。⑷采用210Pbex建立湖泊濕地沉積巖芯沉積年代序列，NSH、XHH、WSP沉積巖芯分別代表了三個湖泊濕地區(qū)域內(nèi)自1829、1825年以及1933年以來的沉積記錄。三個湖泊的平均沉積速率比較為：污水泡（0.22cm·a-1）>南山湖（0.18cm·a-1）>仙鶴湖（

7、0.15cm·a-1），說明三個湖泊濕地的沉積環(huán)境明顯不同，除主要受到的流域降水與徑流等自然環(huán)境條件的影響外，土地利用方式的不同也改變了自然的沉積過程，使得重金屬污染物隨沉積過程加快，富集程度相應(yīng)增大。⑸三個湖泊濕地沉積物11種重金屬元素的垂向變化特征分別為，污水泡中Cr、Mn、Zn、Ag、Cd、Hg、Pb元素，仙鶴湖中Co、Cu、Zn、Cd元素，以及南山湖中Mn、Co、Cu、Zn、As、Ag、Cd元素含量分別呈逐漸增加趨勢。除As、H

8、g元素在南山湖沉積物中的平均含量最高外，其他9種元素均在污水泡中最高。⑹在精確計年的基礎(chǔ)上，分析了三個湖泊濕地沉積巖芯中的11種重金屬垂向變化特征，并結(jié)合表層沉積物重金屬空間變化來看：仙鶴湖流域所在的扎龍自然保護(hù)區(qū)的旅游業(yè)、扎龍鄉(xiāng)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)等的迅速發(fā)展不僅涉及到了不同土地利用方式的改變，同時波及到湖泊環(huán)境，影響其水環(huán)境質(zhì)量。污水泡的環(huán)境惡遭到嚴(yán)重破壞與周邊較多的工業(yè)企業(yè)有關(guān)，同時現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展也給湖泊環(huán)境帶來較大影響。南山湖流域內(nèi)現(xiàn)