江蘇鹽城原生鹽沼濕地表層水體Hg、As分布特征及評(píng)價(jià)

趙雪琴,趙善道,2,左 平,2,騰厚鋒,2,耿金菊,高 翔

江蘇鹽城原生鹽沼濕地表層水體Hg、As分布特征及評(píng)價(jià)

趙雪琴1,趙善道1,2,左 平1,2,騰厚鋒1,2,耿金菊3,高 翔1

(1.南京大學(xué)地理與海洋科學(xué)學(xué)院,江蘇南京210093;
2.南京大學(xué)海岸與海島開(kāi)發(fā)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇南京210093; 3.南京大學(xué)污染控制與資源化研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇南京210093)

通過(guò)對(duì)江蘇鹽城原生鹽沼濕地表層水體的樣品采集,進(jìn)行分析測(cè)試,得出了該研究區(qū)域內(nèi) Hg、As兩種重金屬元素的分布特征。Hg、As均在米草灘和泥螺光灘上的含量較高,其中Hg含量在每個(gè)潮灘上波動(dòng)程度較大,而As含量的波動(dòng)程度較小。采用單因子污染指數(shù)法,對(duì)Hg、As進(jìn)行分析與評(píng)價(jià),結(jié)果表明:各潮灘上表層水體中 Hg、As的濃度都較低,均未超過(guò)地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3838-2002)中的Ⅰ類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn);Hg的單項(xiàng)污染指數(shù)均小于1,其均值為0.160;As的單項(xiàng)污染指數(shù)均小于1,其均值為0.322,因而Hg、As重金屬含量均未超標(biāo)。

Hg;As;表層水體;分析與評(píng)價(jià);鹽沼濕地

本文的研究區(qū)域位于江蘇省鹽城國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)核心區(qū)。該保護(hù)區(qū)總面積為28.42×104hm2,在1983年由江蘇省人民政府批準(zhǔn)建立鹽城自然保護(hù)區(qū),1992年被評(píng)為國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)“世界生物圈保護(hù)區(qū)網(wǎng)絡(luò)”,1996年評(píng)為“東亞鶴類(lèi)保護(hù)區(qū)網(wǎng)絡(luò)”,1999年又被評(píng)為“東亞、澳大利亞遷徙禽保護(hù)網(wǎng)絡(luò)”。因而是保護(hù)丹頂鶴、獐等珍禽及其賴(lài)以生存的濕地生態(tài)系統(tǒng),是我國(guó)最大的海涂型濕地保護(hù)區(qū)。潮灘濕地是一種特殊類(lèi)型的濱海濕地,是一個(gè)復(fù)雜的多功能生態(tài)系統(tǒng),具有獨(dú)特的生態(tài)價(jià)值和資源潛力[1]。核心區(qū)位于新洋河和斗龍河之間,總面積為1.87×104hm2,與其它地區(qū)的潮灘濕地相比,是目前人類(lèi)活動(dòng)干擾最少、生態(tài)系統(tǒng)保持最完整的區(qū)域,且生態(tài)分帶性明顯,能較好地反映原生狀態(tài)下潮灘濕地的物質(zhì)循環(huán)特征。自陸向海依次分布有蘆葦灘、鹽蒿灘、互花米草灘、泥螺分布廣泛的光灘(簡(jiǎn)稱(chēng)泥螺光灘)以及青蛤廣泛分布的光灘(簡(jiǎn)稱(chēng)青蛤光灘)。

由于研究區(qū)域是保護(hù)丹頂鶴、獐等珍禽及其賴(lài)以生存的濕地生態(tài)系統(tǒng),是我國(guó)最大的海涂型濕地保護(hù)區(qū),同時(shí)其各個(gè)潮灘上的動(dòng)植物如鹽蒿灘的沙蠶、光灘的泥螺和青蛤都是重要大型底棲經(jīng)濟(jì)動(dòng)物。而濕地表層水體重金屬會(huì)通過(guò)食物鏈富集到動(dòng)物體內(nèi),進(jìn)而危害人類(lèi)身體健康[2]。筆者通過(guò)對(duì)江蘇鹽城原生鹽沼濕地表層水體重金屬元素含量的抽樣測(cè)定,描述了該研究區(qū)域內(nèi)重金屬元素 Hg、As的污染狀況及其分布特征,并采用單因子污染指數(shù)法對(duì)表層水體中重金屬的污染狀況進(jìn)行分析評(píng)價(jià),提出重金屬污染的生態(tài)預(yù)警信息,從而為江蘇鹽城原生鹽沼濕地的保護(hù)和生態(tài)功能的強(qiáng)化提供了科學(xué)依據(jù)和借鑒意義。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

南京大學(xué)海岸與海島開(kāi)發(fā)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室于2008年7月25-30日在核心區(qū)對(duì)蘆葦灘、鹽蒿灘、米草灘、泥螺光灘、青蛤光灘共5個(gè)灘面的表層水體進(jìn)行了取樣(圖1)。每個(gè)灘面均以一點(diǎn)為中心,半徑為5 m范圍內(nèi)等間距梅花狀抓取6個(gè)樣品,按國(guó)標(biāo)法采樣共獲得30個(gè)樣品。樣品現(xiàn)場(chǎng)用經(jīng)稀酸浸泡過(guò)的塑料瓶在指定樣點(diǎn)采集瞬時(shí)樣本,加入保存劑后密封,帶回實(shí)驗(yàn)室并將其分為兩份,放入冰箱冷凍。樣品一:30個(gè)表層水樣,用于Hg、As重金屬分析;樣品二:仍用塑料瓶封好,放入冰箱保存,用于實(shí)驗(yàn)室備份。

圖1 研究區(qū)域及采樣點(diǎn)位置圖

1.2 樣品分析方法

水樣預(yù)處理按照奚旦立等[3]等方法處理,然后將處理好的水樣用還原氣化-原子熒光光譜法,在北京福利分析公司產(chǎn)的AF-610A型原子熒光光譜儀上測(cè)定Hg、As的含量。

評(píng)價(jià)方法采用單因子污染指數(shù)法[4],根據(jù)研究區(qū)域表層水體Hg、As重金屬含量的實(shí)測(cè)值分別求出污染因子的分指數(shù)。其計(jì)算公式如下:

式中:Pi為i項(xiàng)因子的單因子污染指數(shù);Ci為i項(xiàng)因子的實(shí)測(cè)平均值(mg/L);Ci0為 i項(xiàng)因子的環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(mg/L)(如表1)。

當(dāng)某種污染因子的污染指數(shù)大于1時(shí),則說(shuō)明該污染因子的重金屬含量超標(biāo)。

表1 地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)重金屬標(biāo)準(zhǔn)限值[5]mg/L

2 評(píng)價(jià)結(jié)果與討論

按以上實(shí)驗(yàn)方法測(cè)出江蘇鹽城原生鹽沼濕地表層水體中Hg、As含量測(cè)試結(jié)果如表2,結(jié)合表1可知,Hg、As的含量均低于地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的Ⅰ類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn),因而本文評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)將采用地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3838-2002)中的Ⅰ類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn)。

表2 江蘇鹽城鹽沼濕地地表水Hg、As重金屬含量測(cè)定結(jié)果 mg/L

2.1 重金屬含量分布特征

由圖2可知,全汞的含量在泥螺光灘為最高,其它依次為米草灘、青蛤光灘、鹽蒿灘和蘆葦灘,且在每個(gè)潮灘上汞含量的波動(dòng)程度都較大。米草灘、泥螺光灘和青蛤光灘較蘆葦灘和鹽蒿灘波動(dòng)程度更大。由于在核心區(qū)內(nèi),蘆葦灘中的水主要以淡水為主,受雨水淋洗和陸地水體影響較大,含鹽量較低,受海水輸運(yùn)所帶來(lái)的污染也較小,因而全汞的含量較低。而鹽蒿灘雖然位于高潮線以上,但仍會(huì)被周期性淹沒(méi),加上鹽蒿對(duì)重金屬的截留吸附能力,使得經(jīng)海水輸運(yùn)來(lái)的全汞在該潮灘上有所沉積,從而導(dǎo)致全汞含量增加?；セ撞轂┥系娜枯^高,可能與米草屬植物對(duì)汞的極強(qiáng)的吸附能力有關(guān)[6-7]。泥螺光灘緊靠互花米草灘,表層沉積物粒度較細(xì),對(duì)重金屬具有一定程度的吸附能力。另外,由于每年秋冬季,互花米草的地上部分在枯萎后直接隨海水流動(dòng)進(jìn)入近岸水域,為鄰近灘面的底棲動(dòng)物提供豐富的食物來(lái)源。而其植株自身吸附的重金屬亦會(huì)重新進(jìn)入水體中形成二次污染。由此造成泥螺光灘表層沉積物中的全汞含量增高。而青蛤光灘位于潮間帶的中部,表層沉積物顆粒較粗,對(duì)重金屬的吸附能力也有一定程度的減弱。

圖2 不同潮灘上表層水體中Hg的分布特征

由圖3可知,全砷的含量在米草灘最高,其它依次為泥螺光灘、蘆葦灘、青蛤光灘和鹽蒿灘,與全汞含量有所不同,全砷的含量在每個(gè)潮灘上波動(dòng)程度較小,只在米草灘和泥螺光灘有兩點(diǎn)與其余點(diǎn)差別稍大。總的來(lái)說(shuō),是有植被覆蓋的光灘重金屬的含量要高于無(wú)植被覆蓋的重金屬的含量。這可能與植物的截留作用有關(guān),從而導(dǎo)致水體中砷的含量也有所增加。

圖3 不同潮灘上表層水體中As的分布特征

2.2 評(píng)價(jià)結(jié)果

采用單因子污染指數(shù)對(duì)江蘇鹽城原生鹽沼濕地表層水體中Hg、As重金屬進(jìn)行的污染狀況評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表3。

由表3可知,各潮灘上表層水體中汞的濃度都較低,都未超過(guò)地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3838-2002)中的Ⅰ類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn),且其單項(xiàng)污染指數(shù)均小于1,其均值為0.160,說(shuō)明該重金屬含量并未超標(biāo)。砷的濃度同樣也未超過(guò)地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3838-2002)中的Ⅰ類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn),且其單項(xiàng)污染指數(shù)均小于1,其均值為0.322,因而也未超標(biāo)。

3 結(jié)論

表3 江蘇鹽城原生鹽沼濕地表層水體Hg、As重金屬單因子污染指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果

通過(guò)對(duì)江蘇鹽城鹽沼濕地表層水體中 Hg、As重金屬含量的測(cè)定以及污染評(píng)價(jià)可知:

(1)全汞的含量在泥螺光灘為最高,其它依次為米草灘、青蛤光灘、鹽蒿灘和蘆葦灘,且在每個(gè)潮灘上汞含量的波動(dòng)程度都較大。米草灘、泥螺光灘和青蛤光灘較蘆葦灘和鹽蒿灘波動(dòng)程度更大。米草灘汞含量的高值可能與植物截留有關(guān),而泥螺光灘一方面是由于靠近米草灘,另一方面是由于米草植株殘留隨海水流向近岸海域時(shí)其吸附的重金屬會(huì)在水體中沉積形成二次污染,從而導(dǎo)致汞含量增高。

(2)全砷的含量在米草灘最高,其它依次為泥螺光灘、蘆葦灘、青蛤光灘和鹽蒿灘,與全汞含量有所不同,全砷的含量在每個(gè)潮灘上波動(dòng)程度較小,只在米草灘和泥螺光灘有兩點(diǎn)與其余點(diǎn)差別稍大?？偟膩?lái)說(shuō),是有植被覆蓋的光灘重金屬的含量要高于無(wú)植被覆蓋的重金屬的含量。這可能與植物的截留作用有關(guān),從而導(dǎo)致水體中砷的含量也有所增加。

(3)各潮灘上表層水體中 Hg、As的濃度都較低,都未超地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3838-2002)中的Ⅰ類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn),Hg的單項(xiàng)污染指數(shù)均小于1,其均值為0.160;As的單項(xiàng)污染指數(shù)均小于1,其均值為0.322,因而 Hg、As重金屬含量均未超標(biāo)。

[1] 于文金,鄒欣慶.江蘇新洋港潮灘濕地重金屬元素Pb、Cu、Zn、Cr分布特征及污染評(píng)價(jià)[A].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2007,27(12): 2088-2094.

[2] 張于平,瞿文川.太湖沉積物中重金屬的測(cè)定及環(huán)境意義[J].巖礦測(cè)試,2001,3(20):34-36.

[3] 奚旦立,孫裕生,劉秀英.環(huán)境監(jiān)測(cè)[M].北京:高等教育出版社,1995:36,217-221,416.

[4] 劉海映,董 婧,王文波,等.黃海北部對(duì)蝦放流水域污染分析[A].海洋環(huán)境科學(xué),2000,19(1):60-63.

[5] 國(guó)家環(huán)境保護(hù)局.GB3838-2002,地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2002.

[6] 周 玳,王曉蓉,周愛(ài)和,等.互花米草及大米草對(duì)汞富集的初步研究.見(jiàn):米草研究的進(jìn)展——22年來(lái)的研究成果論文集[J].南京大學(xué)學(xué)報(bào),1985:116-123.

[7] 王炳坤,周愛(ài)和,王曉蓉,等.大米草對(duì)137Cs、90Sr、115mCd和65Zn的積累分布.見(jiàn):米草研究的進(jìn)展——22年來(lái)的研究成果論文集[J].南京大學(xué)學(xué)報(bào),1985:124-132.

Analysis and Evaluation of Hg and As in the Surface Water in Original Salt Marshes in Yancheng,Jiangsu Province,China

ZHAO Xue-qin1,ZHAO Shan-dao1,2,ZUO Ping1,2,TENG Hou-feng1,2,GENGJin-ju3,GAO Xiang1

(1.School of Geographic and Oceanographic Sciences of Nanjing University,Nanjing 210093,China; 2.The Key Laboratory of Coast&Island Development,MOE,Nanjing University,Nanjing 210093,China; 3.State Key Laboratory of Pollution Control and Resource Reuse,Nanjing University,Nanjing 210093,China.)

According to the analysis and test of the water samples collected from the salt marsh surface water in Jiangsu Yancheng,the distributions of Hg and As in the region were found.The contents of them were higher in S partina alternif lorawetland and Bullacta exarata wetland than contents of Hg and As in others.The fluctuation level of Hg was large while the level of As was small in each wetland.Using the single-factor pollution index method to analyze and evaluate the content of Hg and As,the results showed that the concentrations of them were all small, which didn't exceed class I of environmental quality standard for surface water(GB3838-2002).The single-factor pollution index of Hg was smaller than 1 and the average was 0.160;the single-factor pollution index of As was also smaller than 1 and the average was 0.322.Therefore,the water quality could meet the environmental quality standard for surface water.

Hg;As;surface water;analysis and evaluation;salt marsh

X820.1

A

1674-2842(2010)01-0017-04

2009-04-27

UNDP/GEFYSLME資助項(xiàng)目 (I-8-prc-smallgrant-2142);國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(40606025);國(guó)家海洋局908專(zhuān)項(xiàng)資助項(xiàng)目(908-ZC-Ⅱ-03;908-01-ZH3);國(guó)家基礎(chǔ)科學(xué)人才培養(yǎng)基金(J0630535)。

趙雪琴(1988-),女,2006級(jí)本科生,在讀專(zhuān)業(yè):地理科學(xué)。E-mail:snowybolter@163.com

左平,E-mail:zuoping@nju.edu.cn