三峽庫(kù)區(qū)消落帶退水期不同利用土壤汞的變化特征.pdf

1、三峽水庫(kù)目前是我國(guó)乃至全球規(guī)模最大的水庫(kù)，屬于特大型年度調(diào)節(jié)河道型水庫(kù)。庫(kù)區(qū)東起宜昌三斗坪，西至重慶江津，長(zhǎng)600 km，最高水位175m，最低水位145m。由于其年度的調(diào)度方式，每年4-9月的退水期，庫(kù)區(qū)即形成大面積的消落帶，據(jù)估測(cè)消落帶面積達(dá)349 km2。消落帶落干期雨熱同季，適合農(nóng)作物生長(zhǎng)，因而大片消落帶被當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶(hù)利用，種植蔬菜、玉米、水稻等農(nóng)作物，這些農(nóng)業(yè)活動(dòng)會(huì)給消落帶原本脆弱的生態(tài)系統(tǒng)帶來(lái)什么影響，值得深究。眾所周知，水庫(kù)是

2、―汞敏感生態(tài)系統(tǒng)‖，消落帶作為庫(kù)區(qū)環(huán)境到水體的緩沖地帶，汞在消落帶的環(huán)境行為是波及水庫(kù)汞風(fēng)險(xiǎn)的重要一環(huán)。因此，探索消落帶汞的行為特征，是全面了解水庫(kù)汞循環(huán)及其風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵之一。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)勢(shì)必會(huì)影響到消落帶汞的轉(zhuǎn)化，而不同的利用方式，也可能會(huì)帶來(lái)不同的影響。
　　基于此，本文以三峽庫(kù)區(qū)中段消落帶分布面積較大的重慶市開(kāi)州區(qū)渠口鎮(zhèn)消落帶為研究對(duì)象，在不同海拔高程選擇落干期分別種植有水稻、玉米、蔬菜的地塊，以及未農(nóng)用的草地地塊，連續(xù)一年每

3、月進(jìn)行定點(diǎn)調(diào)查采樣，針對(duì)消落帶不同利用方式土壤汞的分布和遷移轉(zhuǎn)化特征進(jìn)行研究，以期為探討三峽庫(kù)區(qū)汞污染風(fēng)險(xiǎn)提供基礎(chǔ)性資料和科學(xué)依據(jù)。研究結(jié)果如下：
　　（1）三峽庫(kù)區(qū)彭溪渠口鎮(zhèn)段消落帶土壤利用方式包括：稻田、玉米地、菜地，而未利用的土壤落干期為草地。其中利用土壤主要集中在消落帶上部，即高程165~175 m之間，年落干時(shí)長(zhǎng)在200 d以上。研究區(qū)域內(nèi)消落帶落干期表層土壤THg含量分布在25.80~68.74 ng·g-1之間，呈現(xiàn)

4、：草地>菜地>稻田和玉米田（P＜0.01）；MeHg含量分布在0.075~0.852 ng·g-1之間，呈現(xiàn)：草地>稻田、玉米田和菜地（P＜0.01）。其中草地土壤THg平均含量為（56.35±6.84）ng·g-1， MeHg平均含量為（0.572±0.198）ng·g-1；而菜地土壤THg平均含量為（37.35±2.45）ng·g-1，MeHg平均含量為（0.259±0.147）ng·g-1，農(nóng)耕利用土壤與為利用土壤間THg含量差異

5、與MeHg含量差異均相當(dāng)明顯。因此，耕作活動(dòng)會(huì)加速消落帶土壤總汞（THg）與甲基汞（MeHg）流失，流失的汞可能通過(guò)地表徑流進(jìn)入彭溪，進(jìn)而增加水庫(kù)汞負(fù)荷。
　?。?）消落帶土壤MeHg含量與有效態(tài)Hg含量呈極顯著性正相關(guān)關(guān)系（P＜0.01），Pearson相關(guān)性系數(shù)高達(dá)0.796；MeHg含量與水溶態(tài)Hg含量之間沒(méi)有顯著相關(guān)性。土壤MeHg比例受MeHg含量的影響最大，兩者相關(guān)性系數(shù)為0.855；同時(shí)，MeHg比例與有效態(tài)Hg含量

6、的相關(guān)性系數(shù)為0.550，呈極顯著性正相關(guān)關(guān)系（P＜0.01）；MeHg比例與THg含量和水溶態(tài)Hg含量均沒(méi)有顯著相關(guān)性。因此，消落帶土壤MeHg水平主要取決于土壤有效態(tài)Hg水平，這可能與土壤微生物汞甲基化有關(guān)。
　?。?）消落帶落干期土壤THg含量相對(duì)比較穩(wěn)定，無(wú)明顯變化規(guī)律。稻田、玉米田在落干期土壤MeHg含量均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)。MeHg含量峰值大約出現(xiàn)在落干后1~2個(gè)月之間，之后逐漸降低，大約3個(gè)月后MeHg含量達(dá)到穩(wěn)

7、定水平。草地在落干后1~2個(gè)月MeHg含量也較高，之后則降低。對(duì)于稻田，落干后土壤MeHg含量峰值約為落干前的3倍，而MeHg含量降到穩(wěn)定水平時(shí)與落干前無(wú)顯著差異，再淹水后MeHg含量也無(wú)顯著變化。與此同時(shí)，稻田、玉米田和草地土壤MeHg占THg比例均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，峰值出現(xiàn)在落干后1個(gè)月左右，3個(gè)月后基本穩(wěn)定。稻田土壤MeHg比例峰值約為落干前的4倍，降到到穩(wěn)定水平時(shí)與落干前MeHg比例無(wú)顯著性差異，再淹水后MeHg比例也無(wú)顯

8、著變化。因此，落干過(guò)程可刺激消落帶土壤汞甲基化作用，進(jìn)而增加土壤MeHg含量，這可能增加消落帶上農(nóng)作物的汞污染的風(fēng)險(xiǎn)或水庫(kù)汞污染風(fēng)險(xiǎn)。
　?。?）消落帶落干期，土壤形態(tài)汞與環(huán)境溫度的關(guān)系不明顯，僅 MeHg比例與氣溫呈負(fù)相關(guān)關(guān)系（P＜0.05）。落干期土壤THg、MeHg以及有效態(tài)Hg含量與pH均呈現(xiàn)極顯著性正相關(guān)關(guān)系（P＜0.01），因此消落帶土壤酸化會(huì)加速THg、MeHg和有效態(tài)Hg流失，進(jìn)而增加水庫(kù)汞負(fù)荷。不同利用方式土壤p