下载文档原格式
《三江平原水资源开发利用致地面沉降分析及对策》一、引言三江平原，位于中国东北的黑龙江省，是中国重要的农业产区和水资源富集区。
近年来，随着该地区水资源的不断开发利用，出现了地面沉降的现象，这既影响了当地的经济社会发展，也对生态环境带来了不小的挑战。
本文旨在分析三江平原地面沉降的成因，特别是水资源开发利用过程中的问题，并提出相应的对策。
二、三江平原地面沉降的现状与成因分析1. 地面沉降现状三江平原地面沉降现象日益严重，主要表现为土地塌陷、地面裂缝等问题。
这不仅影响了当地居民的生活和农业生产，也对区域生态环境造成了破坏。
2. 地面沉降成因分析（1）水资源过度开发：三江平原水资源丰富，但近年来过度开发、过度利用的情况严重，导致地下水位下降，进而引发地面沉降。
（2）不合理的土地利用：过度开垦、不合理灌溉等土地利用方式，导致土壤结构破坏，地下水补给不足，加剧了地面沉降的现象。
（3）地质因素：三江平原地处松嫩平原，地质构造复杂，加之长期的地质作用，使得地面容易发生沉降。
三、三江平原水资源开发利用与地面沉降的关系三江平原地面沉降与水资源开发利用密切相关。
由于过度开采地下水、不合理的水资源利用方式，导致地下水位下降，土壤固结，进而引发地面沉降。
因此，科学合理的水资源开发利用是防止和减缓地面沉降的关键。
四、对策与建议1. 科学规划水资源开发利用（1）制定科学的水资源开发利用规划，合理分配水资源，确保农业、工业和居民生活用水的需求。
（2）加强水资源保护，严格控制地下水开采量，防止过度开采。
2. 推广节水农业和生态农业（1）推广节水灌溉技术，减少农业用水量，提高水资源利用效率。
（2）发展生态农业，合理利用土地资源，保护土壤结构，提高土壤保水能力。
3. 加强地质监测和预警系统建设（1）加强地质监测，及时掌握地面沉降情况，为防治工作提供依据。
（2）建立地面沉降预警系统，及时发现并处理潜在的安全隐患。
4. 加大政策支持和资金投入（1）制定相关政策，鼓励和支持水资源保护和地面沉降防治工作。
贵州省土壤汞污染分布、特点及进入食物链的风险评价摘要：汞及其化合物具有很强的神经毒性和致畸作用，且积累效应和遗传毒性明显，一直是国内外极为关注的优先控制污染物。
我国是世界上主要的产汞国之一，而贵州省是我国汞污染最严重的地区之一。
贵州省曾是我国乃至世界重要的产汞地区，长期的工开采及冶炼、生产对周围的生态环境，尤其是农田土壤造成了严重影响。
关键词：汞污染；土壤；风险评价；贵州汞（Hg）,俗称水银，是人体非必需、有毒元素，是最受人类关注的环境污染物之一。
所有的汞化合物对人类和动物均有极强的毒性，期中以有机汞的毒性最强。
由于具有较低的蒸汽压，局部的汞污染可以造成全球性的污染。
即使在低剂量下，汞对环境及人体的健康也极具危害。
甲基汞能引起神经系统的严重缺陷，表象强烈的致畸、致癌和致突变活性。
汞对人类和高等动物具有极大危害性，所以汞是世界各国环境部门的重点监测对象，有关汞及其化合物的环境效应研究是目前国际上的热点之一。
贵州省曾是我国乃至世界重要的产汞地区，长期的工开采及冶炼、生产对周围的生态环境，尤其是农田土壤造成了严重影响。
除了对汞矿的开采产生大量汞污染外，贵州省的其他矿物开采和冶炼过程同样伴随着大量的汞污染。
1．汞的基本理化性质汞是常温下唯一以液态存在，并在大气中能以蒸气态存在的重金属元素，其熔点很低，为-38.87℃。
汞具有较高的蒸汽压，具有很强的挥发性，使其广泛存在于各种自然环境中。
在自然环境中汞以原子态、无机汞和有机汞等形式存在。
原子态汞的性质具有惰性，不易被氧化，也不与盐酸和硫酸反应，是比较稳定的金属，但其与硫的结合能力很强，汞一旦与硫磺混合即可生成硫化汞。
汞及其化合物均具有很强的生物毒性，可以在生物体内富集和放大，无机汞和有机汞均能在生物体内积累，通过食物链富集放大，大大提高汞的危害性。
汞中毒的症状有头疼，疲乏，焦虑，没有食欲，情绪变化等。
其中以甲基汞毒性最大，甲基汞一旦进入人体，很容易在人体内富集，且其在人体内相当稳定，其去甲基化形成无机汞的过程非常缓慢。
第17卷第1期2003年3月水土保持学报Journa l of Soil a nd Wa ter Co nserv a tionV ol.17N o.1M ar.,2003 三江平原湿地土壤汞的分布特征及影响因素分析刘汝海1,王起超1,郝庆菊2,王 艳1,李志博1(1.中国科学院东北地理与农业生态研究所,长春130012; 2.中国科学院大气物理研究所,北京100029)摘要:三江平原湿地土壤汞的含量具有随深度增加总汞含量逐渐降低的特点,表层总汞含量具有小叶樟湿地<乌拉苔草沼泽<毛果苔草沼泽的特点,与水分特征一致,与地势的高低相反。
植被在土壤与大气汞的交换中有重要的作用,植物汞是土壤汞的主要来源。
有机质和总硫浓度与总汞含量具有强烈的相关关系,可以通过回归方程Y(总汞,ng/g)=0.0586479X(有机质,%)+19.4338和Y(总汞,ng/g)=0.0586479X(总硫,mg/kg)+19.4338加以预测。
有机质和总硫影响着汞的形态和迁移。
总汞含量与p H具有一定的负相关关系。
地势、水分条件和植被是影响3种类型沼泽湿地总汞含量的主要驱动因子。
关键词:湿地土壤; 汞; 有机质; 总硫中图分类号:X171 文献标识码:A 文章编号:1009-2242(2003)01-0122-03Distribution C haracter of Hg in Wetland S oil in Sanjiang Plainand Analysis of Influential FactorsLIU Ru-hai1,W ANG Qi-chao1,HAO Qing-ju2,W ANG Yan1,LI Zhi-bo1(1.N ortheast Institute of Geography and Agriculture Ecolog y,Chines e Academ y of Sciences,Changchun130012;2.Institute of Atmospheric Phy sics,Chinese Academy of Sciences,Beijing100029)Abstract:The total mercury(THg)concentration in w etland soil in Sanjiang Plain decreases with the soil depth increasing.In the sod and peat lay er,THg of Carex lasiocarpa ma rsh>Carex meyeriana marsh>Calamagrostis angustif olia m arsh,it was consistent with its inundation and opposite to its topog raphy.V egetation played an im-po rtant role on the ex change of mercury between atmosphere and soil.Veg etation mercury w as the main source of soil anic matter and total sulfur(TS)w ere the important factors effecting the THg co ncentra tion. The tw o factors correla ted sig nificantly with m ercury concentration.The relationship could be described by the e-quations of Y(THg,ng/g)=0.0586479×X(Org anic matter,%)+19.4338and Y(THg,ng/g)=0.0586479×X(TS,mg/kg)+anic matter and to tal sulfur affected the species and mobility of mercury in soil. T Hg co ncentra tion correlated negativ ely with pH.To pog raphy,water condition and v egetation are the main driv-ing factors w hich influenced the difference of THg concentration in th ree typical w etland soil.Key words:wetland soil; m ercury; org anic matter; total sulfur湿地是自然界三大生态系统之一,具有重要的生态作用,由于湿地处于水陆交错带,随着淹水状态变化其氧化还原环境也在发生剧烈的变化,从而影响到湿地中汞的迁移转化。
海洋沉积物中汞的释放通量及热力学研究单长青;吴俊文;刘汝海【期刊名称】《海洋通报》【年(卷),期】2009(028)004【摘要】以胶州湾海泊河口和李村河口为对象,研究了其沉积物中的汞向海水的释放.结果表明,在静态条件下,沉积物汞向海水释放,平衡时海泊河口和李村河口沉积物汞的释放量分别为 0.070 5 ～0.117 μg/g 和 0.056 5 ～0.093 5 μg/g;汞的释放通量在前 2 h 最大,随后逐渐减小,通量与温度呈指数正相关.通过对汞释放的热力学分析,汞释放的反应热大于零,分别为9.92 kJ·mol-1 和9.98 kJ·mol-1,说明汞的释放是一个吸热过程;汞的释放是一个熵增过程;两个实验反应的标准自由能变分别为2.34 ～3.22 kJ·mol-1和 1.19 ～2.20 kJ·mol-1,而且温度越高,ΔG0 越小,越利于反应向正方向进行.【总页数】5页(P107-111)【作者】单长青;吴俊文;刘汝海【作者单位】滨州学院,城市与环境系,山东,滨州,256603;中国海洋大学,环境科学与工程学院,山东,青岛,266100;国家海洋局厦门海洋环境监测中心站,福建,厦门,361008;中国海洋大学,环境科学与工程学院,山东,青岛,266100【正文语种】中文【中图分类】P736.4+1;X145【相关文献】1.海洋沉积物中汞的分析方法研究 [J], 张红;夏宁;宋苏顷;刘昌岭;徐婷婷2.潮间带海洋沉积物——大气痕量汞的释放及释放通量研究 [J], 吴俊文;郑西来;李玉瑛;郑崇荣;苏荣;董炜峰3.潮间带海洋沉积物中痕量汞的释放过程及其影响因素研究 [J], 吴俊文;郑崇荣;董炜峰;苏荣;曹宇峰;邱茂福4.贵州部分地区土壤挥发性汞释放通量及其影响因素的研究（摘要） [J], 冯新斌5.土壤挥发性汞释放通量的研究 [J], 冯新斌;陈业材;朱卫国因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
黄河三角洲柽柳林场湿地土壤重金属空间分布特征及生态学意
义
凌敏;刘汝海;王艳;汤爱坤;于萍;罗先香
【期刊名称】《海洋湖沼通报》
【年(卷),期】2010()4
【摘要】2007年7月对黄河三角洲柽柳林场湿地进行了土样采集,分析了土壤中Cu、Zn、Cr、Mn含量,并研究了重金属的分布特征。
结果表明:除Cu外,该区域并没有明显的重金属的累积,土壤重金属含量未对环境和植物造成危害和污染;重金属的分布特征主要受控于原生地球化学条件;土壤有机质、全氮量与Cu、Zn、Cr、Mn以及各重金属之间在0.01水平上极显著相关(n=36),表明土壤中有机质与重金属元素有密切关系,各种金属具有相似的物质来源及平面分布。
【总页数】6页(P41-46)
【关键词】黄河三角洲;重金属;分布规律
【作者】凌敏;刘汝海;王艳;汤爱坤;于萍;罗先香
【作者单位】中国海洋大学环境科学与工程学院;中国海洋大学海洋环境与生态教育部重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】X142
【相关文献】
1.黄河三角洲湿地土壤养分空间分布特征 [J], 王岩;陈永金;刘加珍
2.ICP-OES研究黄河三角洲贝壳堤岛土壤中有效态重金属的含量与空间分布特征[J], 杨红军;孙景宽;宋爱云;屈凡柱;董林水;付战勇
3.黄河三角洲湿地不同景观类型影响下植被与土壤因子的空间分布特征 [J], 路景钫;石洪华;孙辉;李捷;黄建涛;刘译蔓
4.黄河三角洲柽柳林场湿地土壤养分的空间异质性及其与植物群落分布的耦合关系[J], 凌敏;刘汝海;王艳;罗先香;周凤琴
5.黄河三角洲芦苇湿地不同水期土壤-植被重金属分布特征 [J], 曾淼;张厚勇
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
湿地汞的研究现状1、引言汞是一种具有严重生理毒性的环境污染物, 汞的有机化合物甲基汞具有严重的神经毒性, 由甲基汞中毒所致的水俣病曾造成人类的灾难。
甲基汞具有脂溶性和较长的半衰期, 因此水体中的甲基汞在鱼和其它水生生物体内具有极高的生物富集系数( 104以上) , 并且能通过生物链传递危害人类健康。
甲基汞已被确定为我国生活饮用水水质监测项目,其允许浓度为1.0 ng/ L。
湿地是一种独特的生态系统, 它地处水陆交错带, 许多大的湿地往往具有水源地、鱼类产卵场或洄游场的功能。
湿地特别是沼泽湿地中水体含有丰富的可溶性碳和腐殖酸, 它们能与汞生成稳定的络合物, 因而沼泽湿地能够吸收大气沉降和径流输入的汞, 是汞的活性库。
同时,湿地中碳的累积也为甲基化细菌的生存提供了理想的条件, 会成倍增加汞的甲基化作用, 因此, 沼泽湿地地表水和水生生物中往往含有高浓度的汞和甲基汞[1]。
美国佛罗里达大沼泽中若干种鱼体内汞( 90%为甲基汞) 含量高达2~ 3 mg/ kg, 超过允许食鱼的标准, 以致美国健康和恢复机构佛罗里达分部对居民提出忠告, 限制对这些鱼的消费量。
汞作为具有高度挥发性的污染物, 能在全球范围内进行循环。
汞在大气中存在的时间较长, 约为0. 7~ 1年, 由于自然界蒸发、冷凝作用, 汞能通过大气沉降进入湿地,而且能从低、中纬度向高纬度迁移。
在北极圈内已发现具有高含量汞的/‘毒雪带’[2]。
北美和北欧也发现许多由降水补给的渗流湖中鱼体甲基汞含量超过食用标准的案例。
气候变暖、酸雨、臭氧层耗损、热带雨林的砍伐等全球环境变化对湿地汞的环境过程也会产生影响, 气候变暖会增高汞的甲基化速率, 一旦湿地干涸, 该地区就从汞的汇变成汞的源。
酸雨能增加土壤和沉积物中汞的溶出, 紫外线照射增强导致水体可溶性碳的减少, 也有利于汞的解离和活化, 而且这些因素相互影响起着协同的作用。
在全球变化背景下湿地汞环境过程与效应越来越引起人们的关注[3]。
孟津黄河湿地国家自然保护区生态系统中汞的分布研究汤顺林;刘俊;黄中伟;许军苗;王涛【摘要】系统采集了孟津黄河湿地国家自然保护区岸边区、过渡区(实验区和缓冲区)及保护区外耕作区的土壤、典型植物及水体样品,基于冷原子荧光测定方法对样品中总汞和甲基汞进行了分析和研究.结果表明,岸边区的土壤、植物中总汞和甲基汞含量均高于过渡区和保护区外耕作区,并与黄河水体中的汞含量有密切关系,而汞的甲基化主要与湿地处于水淹的交替变化有关,其中土壤中汞的甲基化程度最高.在岸边区与过渡区长期处于水淹环境中的植物甲基汞的含量明显高于旱地植物.甲基汞占总汞的比例为植物＞土壤＞水体,说明甲基化过程主要是生物甲基化.【期刊名称】《河南理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(032)002【总页数】7页(P235-240,244)【关键词】汞;总汞;甲基汞;植物;土壤;水体【作者】汤顺林;刘俊;黄中伟;许军苗;王涛【作者单位】河南理工大学资源环境学院,河南焦作454000;河南理工大学资源环境学院,河南焦作454000;河南理工大学资源环境学院,河南焦作454000;河南理工大学资源环境学院,河南焦作454000;河南理工大学资源环境学院,河南焦作454000【正文语种】中文【中图分类】X110 引言湿地是一种独特的生态系统，地处水陆交错带，与森林、海洋并称为全球三大生态系统.健康的湿地生态系统，是国家生态安全体系的重要组成部分和实现经济与社会可持续发展的重要基础［1］.湿地系统中含有丰富的可溶性碳和腐殖酸，能与汞生成稳定的络合物，能吸收大气沉降、径流输入和农业面源输入的汞;同时，湿地中碳的累积也为甲基化细菌的生存提供了较好的条件，会成倍增加汞的甲基化作用.通常，沼泽湿地水和水生生物中的汞和甲基汞要明显高于临近河流的水和水生生物中的汞和甲基汞［2-3］，是汞的“活性库”和“汇”［4］.由于湿地处于水陆交错带，淹水状态经常变化，其氧化还原环境也发生剧烈的变化，从而影响到湿地中汞的迁移转化(在地区汞的迁移和循环中扮演重要的角色).研究证明，湿地是许多河流和湖泊甲基汞的重要来源［5］.国内外对沼泽湿地、湖泊和水库水体中汞的迁移转化研究较多.Kelly等的研究发现，北方森林湿地的实验性淹没使土壤甲基汞的生成增加了40倍［6］.另一项研究则表明淹没环境的甲基汞浓度要比天然湖泊平均高出4倍以上［7］.刘汝海，王启超等研究了小兴安岭山地泥炭和三江平原湿地汞的环境过程，结果显示垦植湿地土壤中的汞和甲基汞均高于当地土壤和植物中的汞和甲基汞［8-12］.对处于河流与陆地之间的滨河湿地生态系统中汞的分布及迁移转化，国内外的研究和报到较少.孟津黄河湿地位于河南省孟津县黄河段，约62 km2，是重要的鸟类栖息地，尤其是许多珍禽的冬季栖息地，是我国乃至世界上典型的滨河湿地生态系统.该湿地与其他湿地相比具有明显的特色:属河流湿地，湿地土壤含沙量高;湿地核心区受上游小浪底水库年度调水调沙的影响，处于短期水淹状况(一般2周左右)后恢复为陆地生态系统;当地对该湿地的利用存在着粗放性、不均衡性、掠夺性等问题，已导致生态环境的恶化.1 样品采集与分析1.1 采样点的选择选取河南省孟津县会盟镇东部扣马村北的国家级黄河湿地保护区.该保护区外依次分为岸边区、过渡区和保护区外耕作区.岸边区为黄河河道至黄河大堤，以原生植被为主，人为活动相对较少，以茅草和芦苇居多，小苇子、抓地草、苍耳、莎草和柽柳次之，典型的水生植物-香蒲仅在一些池塘中发现;过渡区，即保护区的缓冲区和实验区，为黄河大堤至湿地外边界的村庄，人为活动较为频繁，几乎全部被垦植为农田;以水稻、莲藕种植和鱼塘为主，每年持续约两月(7～8月)的“荷花节”就是观赏该区的万亩荷花，该区也种植少量玉米、胡萝卜等旱地作物.保护区外耕作区为村庄以外地区，以旱地作物的种植为主.本次采样未进行详细的样方调查和统计，具体布点方法:岸边区选取未经人为干扰的地区，肉眼观察和区分该区的植物种类、数量，选取数量较多的优势植物分别采集3～5株代表性植株;过渡区及保护区外耕作区采集区内典型的农作物，如玉米、水稻和莲藕等，并在野外用剪刀将整株植物分割为根、茎和叶或地上与地下部分，并分别采集相应植物的土壤样品.具体采样位置如图1所示.1.2 样品的采集作者于2011年10月16日，采集了孟津黄河湿地中的土壤、典型植物和主要水体样品.1.2.1 土壤岸边区采集了原生陆生植被的土壤(S1)和湿地典型水生生物香蒲土壤(S2)，过渡区采集了玉米地土壤(S3)、莲藕荷塘土壤(S4)和水稻田土壤(S5)，保护区外耕作区采集了一个玉米地土壤样品(S6).样品采集步骤:用铁锹挖取深度约30 cm的表层土壤剖面，采用刻槽采样方法，整个剖面刻槽样为一个样品，装入样品袋贴好标签封装保存，并现场记录土壤特征. 1.2.2 植物岸边区采集了苍耳(V1)、柽柳(V2)、抓地草(V3)、小苇子(学名:荻)(V4)、茅草(V5)、芦苇(V6)、莎草(V7)、香蒲(V8)等样品，过渡区采集了玉米(V9)、胡萝卜(V10)、莲藕(V11)、水稻(V12)等样品，保护区外耕作区采集了胡萝卜(V13)和玉米(V14)等样品.样品采集时用干净的剪刀将样品按照根、茎、叶(若茎和叶难于区分，按照地上和根两部分)进行分剪，分别装入样品袋封装，并贴上标签现场记录.1.2.3 水体本次研究采集了2个水体样品，即黄河主河道水体(W1)和香蒲地的水(W2).采集到的水样装入经特殊处理的硼硅玻璃瓶，用双层保鲜袋装好，带回实验室0～4℃的冰箱中冷藏，且在24 h内按照每60 mL水样加3 mL浓硝酸，并在28 d内进行分析.1.3 样品的制备与测定1.3.1 样品风干将采集好的样品摊开放置于干净的铝箔纸上，在实验室的阴凉处自然风干两星期左右.在风干过程中，拣出碎石、砂砾等杂质.1.3.2 样品的粉碎风干后的土壤使用玛瑙研钵来磨碎，风干后的植物样品用植物固体粉碎机将样品粉碎，根据样品不同来调整粉碎时间(10～30 s)，将粉碎的样品用样品袋分装，保存待测.1.3.3 样品的测定植物中的总汞采用硝酸水浴消解-冷原子荧光光谱法［13］，甲基汞采用溶剂萃取-水相乙基化联用GC-CVAFS法［14］;土壤中的总汞采用王水水浴消解-冷原子荧光法［15］，甲基汞采用萃取-乙基化结合GC-CVAFS法［16］;水体中总汞采用金汞预富集-冷原子荧光结合放法［17］，甲基汞采用蒸馏-乙基化 GC-CVAFS 法［18］.2 结果与讨论2.1 湿地土壤中的总汞和甲基汞根据实际情况，作者分别在孟津黄河湿地的3个区域采集了6个具有代表性的土壤样品，依次是S1(黄河湿地表层沉积物)、S2(香蒲表层土壤)、S3(过渡区玉米地土壤)、S4(过渡区莲藕荷塘土壤)、S5(过渡区水稻土壤)、S6(保护区外耕作区玉米地土壤).土壤总汞分析结果表明(图2):陆生植物土壤的总汞含量范围为17.57～48.04 ng/g，而一直处于水淹状态的典型水生生物香蒲的土壤总汞(214.32 ng/g)显著高于陆生植物土壤的总汞;研究区土壤总汞明显低于三江平原湿地土壤总汞平均含量(88.4ng/g)［19］，与河南省主要土壤耕层中的总汞含量(19.2 ～ 449.4 ng/g)［20］相比明显较低.这种特点与黄河湿地土壤的有机质含量较低，泥沙含量较高关系密切.土壤甲基汞分析结果显示:土壤中甲基汞含量为37.10～180.92 pg/g，最高仍为湿地典型水生生物香蒲土壤，但明显低于长白山北坡森林土壤(0.05 ～0.56ng/g)［21］和小兴安岭泥炭表层的含量(0.16～1.86 ng/g)［12］.已有的研究结果显示，黄河湿地不同植物群落土壤的有机质含量均不超过1%［22］，且汞在土壤中的富集与有机质的含量呈明显正相关.研究还发现，研究区土壤总汞含量和甲基汞含量从岸边区至保护区外的耕作土壤均呈现出下降的趋势，分析其原因主要为该研究区周围10 km区域没有任何排放汞的工业企业，而该区的所有植被生长所需的水源均来自黄河水体和与黄河水作为补给的地下水，其中香蒲的生长就是常年处于与黄河水沟通的水淹环境中，相对于其他高汞的湿地而言，初步推测该研究区土壤中的总汞大部分来自于黄河水体.香蒲土壤甲基汞含量较高主要是常年处于淹水的还原环境，有利于汞的甲基化，而岸边区其他土壤甲基汞含量较高主要是由于该区土壤淹水状态随年度的变化而改变，其氧化还原环境也发生剧烈的变化，有利于汞的甲基化.2.2 湿地植物中的总汞和甲基汞2.2.1 湿地植物中的总汞孟津黄河湿地的主要植物为小苇子(荻)、苍耳、柽柳、茅草、莎草、抓地草、芦苇、香蒲和玉米、胡萝卜、莲藕、水稻，其总汞的含量差别较大，如图3所示.岸边区内植物总汞含量分别为:小苇子22.77 ng/g，苍耳19.89 ng/g，柽柳16.3 ng/g，茅草 21.44 ng/g，莎草 14.34 ng/g，抓地草14.28 ng/g，芦苇25.76 ng/g，香蒲32.88 ng/g;过渡区植物中总汞含量分别为:玉米5.5 ng/g，胡萝卜 5.45ng/g，莲藕 9.62 ng/g，水稻 22.3 ng/g;保护区外耕作区植物总汞含量分别为:玉米1.7 ng/g，胡萝卜9.53 ng/g.总体而言，岸边区内植物中总汞的平均含量高于过渡区和耕作区，而香蒲、水稻、莲藕这些水生植物的平均含量也明显高于同区域内其他旱地植物的平均含量.孟津黄河湿地植物中总汞明显低于三江平原植物(23.1～82.5 ng/g)［19］，与北方草原(23 ng/g)［23］以及加拿大实验湖泊地区附近的湿地植物(莎草和大型水生植物为(10.2 ±6.8)ng/g［24］比较一致.植物各个器官总汞的含量呈现一致，地上部分总汞的含量低于根中的含量(如图4)，而且在能够细分植物器官的植物中，总汞的含量根＞叶＞茎(如图5).就整株植物来说，汞主要来自地下，而叶中汞含量较高说明叶中的总汞除来自地下，还有部分通过呼吸作用吸收大气中的汞.2.2.2 湿地植物中的甲基汞孟津黄河湿地植物中的甲基汞平均含量(图3)在2.15 ～1 070.91 pg/g之间，明显低于红树植物(0.222 ～ 1.755 ng/g)［25］.总体趋势与总汞一致，岸边区植物甲基汞的平均含量明显高于过渡区和保护区外耕作区，而且水淹植物如水稻、莲藕中甲基汞含量远远高于旱地植物的含量.甲基汞占总汞的比例如图6所示，除莲藕(10.95%)外，其他均小于 5%，这与付学吾等［26］的研究一致，由于岸边区处于季节性水淹环境，相比玉米、胡萝卜这些旱地植物，甲基汞所占比例明显较大，说明水淹环境为汞的甲基化提供了良好的条件.植物各个器官中甲基汞的含量比较一致，根＞地上部分(图7)，其中可以区分出植物器官的植株，根＞茎＞叶(图8).由此说明，该地区植物中的甲基汞主要来源于地下.甲基汞占总汞的比例的变化趋势却大不相同，不同植物地上和根中甲基汞所占总汞比例有些差别(图9)，而在根、茎、叶中甲基汞/总汞则呈现出茎＞根＞叶(图 10)，这与 D.Karunasagar等［27］研究的香菜中茎对甲基汞的吸附作用高于根和叶的结果一致.结合上述植物各个器官中甲基汞的含量，充分说明该地区植物中甲基汞来源于地下，而非大气.换言之，土壤是汞甲基化的主要场所，同时甲基汞还会被吸附在茎中.2.3 水体水体中总汞的含量在9.49～18.53 ng/L之间，低于上游壶口-三门峡段［28］，也低于下游黄河入海口［29］，甲基汞的含量在 57.28 ～96.38 pg/L之间，相比植物和土壤样品水体中甲基汞占总汞的比例明显低得多.3 结论(1)孟津黄河湿地中总汞和甲基汞的含量总体上处于较低的水平，且岸边区＞过渡区＞保护区外耕作区.(2)植物中的汞甲基汞主要来自地下，而且水淹环境有利于汞的积累和甲基化.(3)初步推测植物和土壤中的汞主要来源于黄河水体.(4)甲基汞占总汞的比例植物为1.05% ～3.87%，土壤为 0.21% ～0.65%，水体为0.52%～0.60%，植物明显高于土壤和水体，说明甲基化过程主要是生物甲基化. 参考文献:［1］ ZHAO TONGQIAN，XU HUASHAN，HE YUXIAO，et al.Agricultural non-point nitrogen pollution control function of different vegetation types in riparian wetlands:A case study in the Yellow River wetland in China ［J］.Journal of Environmental Sciences，2009，21(7):933-939.［2］ KELLY C A，RUDD J W M，BODALY R A.Increases of greenhouse gases and methymercury following of an experimental reservoir［J］.Environmental Science＆ Technology，1997，31:1334-1344.［3］ ROOD B E，GOTTGENS J F，DELFINO J J，et al.Mercury accumulation trends in Florida Everglades and Savannas Marsh flooded soils［J］.Water，Air and Soil Pollution，1995，80:981-990.［4］ LINQVIST，JOHNSSON K，AASTRUP M，et al.Mercury in the Swedish environment-recent research on causes，consequences and corrective methods［J］.Water，Air and Soil Pollution，1991，55:1-126. ［5］ DRISCOLL C T，BLETTE V，YAN C et al.The role of dissolved carbon in the chemistry and bioavailability of mercury in remote Adirondach lakes［J］.Water Air and Soil Pollut，1995，80:499-508.［6］ DVONCH J T，GRANEY J R，KEELER GJ et e of elemental tracers to source apportion mercury in south florida precipitation［J］.Environ Sci Technol，1999，33(24):4522-4527.［7］ KANG WOOJUN，TREFRY J H，NELSEN T A et al.Direct atmospheric inputs versus runoff fluxes of mercury to the lower everglades and florida bay［J］.Environ Sci Technol，2000，34(19):4058-4063.［8］王起超，刘汝海，吕宪国，等.湿地汞环境过程研究进展［J］.地球科学进展，2002，17(6):881-885.［9］ LIU RUHAI，WANG QICHAO，LU XIANGUO.Distribution and speciation of mercury in the peat bog of Xiaoxing′an Mountain，northeastern China［J］.Environmental Pollution，2003，124(1):39-46. ［10］刘汝海，王起超，郝庆菊，等.三江平原湿地土壤汞的分布特征及影响因素分析［J］.水土保持学报，2003，17(1):122-130.［11］刘汝海，王起超，吕宪国，等.三江平原典型湿地植物中汞的分布与库存量［J］.应用生态学报，2004，15(2):287-290.［12］刘汝海，王起超，吕宪国，等.小兴安岭泥炭藓沼泽生态系统中的汞［J］.环境科学，2002，23(4):102-106.［13］郑伟，李广辉，李仲根.硝酸水浴消解-冷原子荧光光谱法测定植物中的总汞［J］.矿物岩石地球化学通，2006，25(3):285-287.［14］仇广乐，商立海，何天容，等.溶剂萃取-水相乙基化衍生GC-CVAFS联用测定苔藓样品中的甲基汞［J］.分析测试学报，2005，24(1):29-32.［15］李仲根，何天容，阎海鱼.王水水浴消解-冷原子荧光法测定土壤和沉积物中的总汞［J］.矿物岩石地球化学通报，2005，24(2):140-143.［16］何天容，戴前进，仇广乐，等.萃取-乙基化结合GCCVAFS法测定沉积物及土壤中的甲基汞［J］.地球与环境，2004，32(2):83-86.［17］阎海鱼，商立海，仇广乐.天然水体中痕量汞的形态分析方法研究［J］.分析测试学报，2003，22(5):10-13.［18］蒋红梅，仇广乐.蒸馏-乙基化GC-CVAFS法测定天然水体中的甲基汞［J］.中国环境科学，2004，24(5):568-571.［19］刘汝海，王起超，吕宪国，等.三江平原湿地汞的地球化学特征［J］.环境科学学报，2002，22(5):661-663.［20］张麦生，姚素梅，张静，等.河南省主要土类土壤耕层中汞含量的抽样调查与分析［J］.山东农业科学，2009(3):93-96，108.［21］邢登华，梁成华，王少锋，等.长白山北坡森林土壤汞的含量和形态分布［J］.生态学杂志，2011，30(1):.［22］赵同谦，张华，徐华山，等.黄河湿地孟津段不同植物群落类型土壤有机质含量变化特征研究［J］.地球科学进展，2008，23(6):638-643.［23］DOBROVOLISKI VV.Trace Elements Geography［M］.ZhuYM.Beijing:Science Press，1987:153-154.［24］ MOORE TR，BUBIERJ L，HEYES A，et al.Methyl and total mercury in boreal wetland plants，experimental lakes area，northwestern On tario ［J］.J Environ Qual，1995，24(5):845-850.［25］刘金铃.中国主要红树林湿地中汞的迁移、转化规律［D］.厦门:厦门大学，2008.［26］付学吾，王少锋，李仲根，等.植物中汞的研究进展［J］.矿物岩石地球化学通报，2005，24(3):232-238.［27］ KARUNASAGAR D，BALARAMA KRISHNA M V，RAO S V，etal.Removal and preconcentration of inorganic and methyl mercury from aqueous media using a sorbent prepared from the plantCoriandrum sativum［J］.Journal of Hazardous Materials，2005，118:133-139. ［28］王绿洲.黄河壶口-三门峡段渔业水域重金属污染及模糊数学评价［J］.水利渔业，2007，27(1):71-73.［29］刘汝海，吴晓燕，王艳，等.黄河口河海混合过程水中重金属的变化特征［J］.中国海洋大学学报:自然科学版，2008，28(1):157-162.。
三江平原典型湿地植物枯落物中汞的变异特征
刘汝海;王艳;王起超;吕宪国;高俊琴
【期刊名称】《环境科学学报》
【年(卷),期】2005(25)4
【摘要】在野外进行现场实验 ,研究了 2种典型湿地植物枯落物经一个生长季的分解后汞的变化 ,并探讨了其影响因素 .在实验的 3 0d后 ,2种湿地大部分层次植物枯落物汞的浓度表现为先升高 ,随后降低 ,最后又明显升高 .枯落物分解程度影响着汞浓度的变化 .前 90d枯落物质量减少快 ,且汞的浓度降低 ,枯落物中的汞以损失为主 ,后期因植物残体吸附汞的能力增强 ,汞损失减少 .汞的损失率和水中溶解性汞的浓度呈显著负相关关系 .在 2 0cm和 3 0cm深度上 ,枯落物汞的损失率与积水深度和地温都具有显著相关关系 (P <0 0 5 ) .
【总页数】6页(P464-469)
【关键词】三江平原;湿地植物;枯落物;汞;变异特征
【作者】刘汝海;王艳;王起超;吕宪国;高俊琴
【作者单位】中国海洋大学环境科学与工程学院;中国科学院东北地理与农业生态研究所
【正文语种】中文
【中图分类】X173
【相关文献】
1.三江平原典型环型湿地主要植物群落枯落物的热值变化 [J], 蒋海东;杨青;吕宪国;高俊琴
2.土壤动物对三江平原典型毛果苔草湿地枯落物分解的影响 [J], 武海涛;吕宪国;杨青;蒋海东
3.三江平原典型湿地枯落物早期分解过程及影响因素 [J], 武海涛;吕宪国;杨青;姜明;佟守正
4.三江平原湿地植物毛苔草枯落物分解过程中热值动态研究 [J], 戴国华;吕宪国;杨青;蒋海东;朱美容
5.三江平原典型环型湿地不同埋藏深度枯落物的热值研究 [J], 蒋海东;杨青;吕宪国;高俊琴
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
第17卷第1期2003年3月水土保持学报Journa l of Soil a nd Wa ter Co nserv a tionV ol.17N o.1M ar.,2003 三江平原湿地土壤汞的分布特征及影响因素分析刘汝海1,王起超1,郝庆菊2,王 艳1,李志博1(1.中国科学院东北地理与农业生态研究所,长春130012; 2.中国科学院大气物理研究所,北京100029)摘要:三江平原湿地土壤汞的含量具有随深度增加总汞含量逐渐降低的特点,表层总汞含量具有小叶樟湿地<乌拉苔草沼泽<毛果苔草沼泽的特点,与水分特征一致,与地势的高低相反。
植被在土壤与大气汞的交换中有重要的作用,植物汞是土壤汞的主要来源。
有机质和总硫浓度与总汞含量具有强烈的相关关系,可以通过回归方程Y(总汞,ng/g)=0.0586479X(有机质,%)+19.4338和Y(总汞,ng/g)=0.0586479X(总硫,mg/kg)+19.4338加以预测。
有机质和总硫影响着汞的形态和迁移。
总汞含量与p H具有一定的负相关关系。
地势、水分条件和植被是影响3种类型沼泽湿地总汞含量的主要驱动因子。
关键词:湿地土壤; 汞; 有机质; 总硫中图分类号:X171 文献标识码:A 文章编号:1009-2242(2003)01-0122-03Distribution C haracter of Hg in Wetland S oil in Sanjiang Plainand Analysis of Influential FactorsLIU Ru-hai1,W ANG Qi-chao1,HAO Qing-ju2,W ANG Yan1,LI Zhi-bo1(1.N ortheast Institute of Geography and Agriculture Ecolog y,Chines e Academ y of Sciences,Changchun130012;2.Institute of Atmospheric Phy sics,Chinese Academy of Sciences,Beijing100029)Abstract:The total mercury(THg)concentration in w etland soil in Sanjiang Plain decreases with the soil depth increasing.In the sod and peat lay er,THg of Carex lasiocarpa ma rsh>Carex meyeriana marsh>Calamagrostis angustif olia m arsh,it was consistent with its inundation and opposite to its topog raphy.V egetation played an im-po rtant role on the ex change of mercury between atmosphere and soil.Veg etation mercury w as the main source of soil anic matter and total sulfur(TS)w ere the important factors effecting the THg co ncentra tion. The tw o factors correla ted sig nificantly with m ercury concentration.The relationship could be described by the e-quations of Y(THg,ng/g)=0.0586479×X(Org anic matter,%)+19.4338and Y(THg,ng/g)=0.0586479×X(TS,mg/kg)+anic matter and to tal sulfur affected the species and mobility of mercury in soil. T Hg co ncentra tion correlated negativ ely with pH.To pog raphy,water condition and v egetation are the main driv-ing factors w hich influenced the difference of THg concentration in th ree typical w etland soil.Key words:wetland soil; m ercury; org anic matter; total sulfur湿地是自然界三大生态系统之一,具有重要的生态作用,由于湿地处于水陆交错带,随着淹水状态变化其氧化还原环境也在发生剧烈的变化,从而影响到湿地中汞的迁移转化。
人类活动使大量的汞释放到大气中,全球人类源汞的释放估计占总释放量的60%～80%,大约有50%的人类源汞参与汞的全球循环,大气汞的传输与沉降是无直接汞污染源的偏远湖泊中鱼汞浓度升高的主要原因[1,2]。
沼泽湿地是汞的大气沉降的汇,在地区汞的迁移和循环中扮演重要的角色[1],研究证明湿地是许多湖泊和河流甲基汞的重要来源[2]。
三江平原分布着大面积湿地,沼泽湿地面积为1.13×104km2,河流、湖泊面积0.43×104km2,是我国面积最大、分布连片的淡水湿地分布区。
解放后大面积的湿地被开垦为农田,自然景观变化剧烈。
水体汞的含量较高,经常超过国家标准[3]。
本文初步研究了三江平原湿地土壤汞的空间分布特征,并对其主要影响因素进行分析,对于理解湿地中汞的地球化学行为有重要意义。
1 材料和方法1.1 样品采集三江平原分布着大面积的沼泽湿地,由于相对地势的高低,在碟形洼地和河滨湿地地势由低到高分布着漂收稿日期:2002-08-20基金项目:国家自然科学基金(40071072),中科院重要方向项目“中国典型湿地水陆相互作用过程、资源环境效应与调控”(KZCX2-302)作者简介:刘汝海,男,生于1975年,在读博士。
主要从事污染物环境行为及其控制的研究。
DOI:10.13870/ k i.st b cxb.2003.01.030筏——毛果苔草沼泽、乌拉苔草沼泽、小叶樟沼泽,反映了在不同的淹水环境下发育着不同的植被、土壤和沼泽类型。
毛果苔草湿地发育的是腐殖质沼泽土或泥炭沼泽土,可分为草根层、泥炭层、腐泥层和潜育层4个层次,其厚度不一,小叶樟沼泽发育的是草甸沼泽土,可分为枯枝落叶层、腐殖质层、过渡层、潜育层4个发生层次。
乌拉苔草沼泽发育的土壤特征介于二者之间。
图1 三江平原沼泽分布及采样布点图2001年6月和10月,样品采自三江平原地区主要的沼泽湿地分布区(图1)。
土壤样品采集按照土壤发生层次进行采样,除表层采用挖掘方式采样外,其它各层均采用N Z 型泥炭钻进行采样,以防止各层之间的干扰。
样品采集后放入zip-lock 聚乙烯袋中,密封以防止样品的污染。
每个点的3个样品混合为一个样品。
样品在室温下自然风干,草根与泥炭用植物粉碎机粉碎,其它土壤用球磨机磨碎,过80目筛,密封待测。
1.2 样品的测定由于土壤样品有机质含量较高,因此总汞用V 2O 5-H 2SO 4-HNO 3法消解,F732-V 智能型冷原子吸收测汞仪测定总汞。
用同样的方法测定空白,所有的样品总汞含量都高于空白的标准差的3倍,测定精确度用土壤标准样品(ESS-1)进行检验,结果满意。
有机质采用K 2Cr 2O 7-FeSO 4测定。
p H 用水提法,水土比为5 1,pH计测定。
总硫采用硝酸消化-硫酸钡比浊法[5]测定。
2 结果与讨论2.1 不同类型湿地中土壤汞分布特征图2 三江平原典型湿地土壤汞含量三江平原湿地3种典型类型沼泽中草根层和泥炭层汞的含量差别不大,在表层总汞含量有下面的规律:毛果苔草沼泽>乌拉苔草沼泽>小叶樟沼泽(见图2),其含量分别为(108±30),(81±20),(75±25)ng /g ,高于黑龙江土壤A 层平均含量。
随着相对地势升高而不断降低,毛果苔草湿地与小叶樟湿地相比地势较低,易于累积汞。
由于土壤下部发育着粘重的白浆层,粘粒含量大于20%,起到阻止地下水下渗的作用,水力流动以侧面流为主,因此在枯水季节,随着水位的不断降低,汞可以通过水的迁移而在地势较低的毛果苔草沼泽累积。
同时由于小叶樟所在地势较高,有经常性的季节性积水,氧化还原条件变化剧烈,有机物质分解速度快,这种微环境的不同使土壤中汞的释放速率也不同。
Poissant 等[4]研究发现湿地在干枯时比洪水时土壤汞的释放大66%,因此淹水时间长短不同,土壤汞的释放通量也不同,对于水分条件较差的小叶樟湿地汞的释放通量可能较高。
第4土层总汞含量则与上面两层不同类型沼泽的总汞含量大小顺序相反。
这可能与汞淋溶有关。
在毛果苔草沼泽有常年积水,由于有较厚的草根层和泥炭层,汞被有机质吸附,水分的垂直运动较弱,使底层含量较低,而小叶樟湿地由于土壤通气性较好,汞会随着水位升降上下迁移,因此底层汞的含量要高于毛果苔草沼泽。
3种类型的沼泽湿地土壤汞的含量都有从表层向下层逐渐降低的趋势。
这种趋势跟其他类型的土壤的研究结果类似。
表明这是自然土壤共有的一个特征,这与有机质含量以及汞的迁移能力有关。
2.2 影响因素2.2.1 植被 植物中汞的含量与负荷对土壤中汞的含量有影响,植物可以通过气孔吸收大气中的元素汞;颗粒汞和活性汞可以沉降到叶面,并被植物吸收,通过叶面流和枯落物等方式回到土壤(图3)。
植被是影响地区干湿沉降通量的重要因素,如森林地区汞的大气干湿沉降大于空旷地[5],研究发现三江平原湿地植物汞的浓度具有从干到湿的环境下含量增高的特点[6],这与土壤表层汞的含量的分布特征一致,但是由于其生物量不同,每年经过植物吸收过程累积的汞不同。
由于具有相同的地质含量水平和大气干湿沉降通量,在表层汞含量的差异还与土壤汞的释放以及土壤水的迁移有关,土壤向大气释放的汞部分被植物吸收,又回到土壤。
2.2.2 有机质 在表层土壤中有机质的含量:毛果苔草沼泽>乌拉苔草沼泽>小叶樟沼泽(图4),与土壤汞123第1期刘汝海等:三江平原湿地土壤汞的分布特征及影响因素分析图3 植物汞的循环图含量的水平分布一致,但是有机质含量的差异要大于总汞含量的差异,表层土壤汞的含量小叶樟约为毛果苔草沼泽的2/3,而有机质的含量毛果苔草沼泽是小叶樟沼泽的4倍。
