城市濕地對金屬元素凈化能力的季節(jié)效應

周會東，王燁彬，李永林，馮源強，蘇思強

（西藏地勘局中心實驗室，西藏 拉薩 850000）

位于中國西藏自治區(qū)首府拉薩市市區(qū)西北的拉魯濕地是我國海拔最高，面積最大的天然城市濕地，呈現(xiàn)高寒濕地生態(tài)系統(tǒng)。濕地總體呈東北-西南帶狀分布，濕地的水流入口在東北方向，水流整體以東北-西南的方向穿過濕地系統(tǒng)，從西南方向排出水流。濕地通過一系列理化、生物途徑能夠對特定污染物進行截留［1-2］，對流經(jīng)濕地的水流進行凈化作用。

通過一年12個月每月一次對拉魯濕地進出水口水質分析研究，可以進一步了解拉魯濕地受到外界污染的時間效應和拉魯濕地整個濕地生態(tài)系統(tǒng)對一些元素的截留能力來探討拉魯濕地凈化水質的季節(jié)效應和拉魯濕地的健康狀況。

1 實驗方法

1.1 采樣點的選擇和采樣方法

本次實驗將拉魯濕地作為一個整體的宏觀生態(tài)系統(tǒng)，在采樣點的選擇上，只選擇濕地主要的兩個水流入口東北角L1、北角L2，以及兩個主要的水流出口南角L3、西南角L4。水體流向總體為L1-L2-L3-L4，L1和L2的流量之和約等于L3和L4的流量之和。規(guī)定每個月第一個連續(xù)兩天放晴后的第三天進行采樣工作，規(guī)定采樣點附近3米內不能有明顯的影響整個生態(tài)系統(tǒng)的系統(tǒng)外污染物。

在采樣點現(xiàn)場測量pH值和電導率過后，將聚四氟乙烯酯燒杯下放到水面下10～20cm采集水樣，然后第一時間將水樣轉移到聚四氟乙烯酯采樣瓶中，并用膠頭滴管加入GR級硝酸調節(jié)pH值小于2。

1.2 樣品的測試

將樣品帶到西藏自治區(qū)地質礦產(chǎn)勘局中心實驗室進行實驗室分析檢測。根據(jù)我國列入的環(huán)境優(yōu)先污染物元素表［3］，和其他一些常見的金屬污染元素，本次實驗最終選取了對水樣中的As、Sb、Hg、Se、Fe、V、Ti、Tl、Cu、Pb、Zn、Cr、Cd、Co、Be、Ni、Mn等元素進行測定，檢測依據(jù)為 《水和廢水監(jiān)測分析方法》（第四版），GB／T8538-2008，檢測儀器為 ICP-OES、ICP-MS、AFS，檢測環(huán)境：溫度20℃，濕度40%。拉魯濕地中其中Fe、V等兩種元素利用ICP-OES測定，Hg、As、Se、Sb等元素利用AFS測定，其余元素利用ICP-MS測定。

2 檢測結果及分析討論

2.1 pH值

由圖1表示出四個采樣點12個月份中每個月的pH值。采樣點全年呈現(xiàn)堿性，入水口處pH值平均為8.01比出水口的pH值7.68高，證明濕地生態(tài)系統(tǒng)對水質有明顯的降低pH效果。而且同是出水口的L3和L4，因為從L4出去的流經(jīng)更多的濕地區(qū)域，L4的pH值普遍比L3低。全年中pH走向呈現(xiàn)春冬低，夏秋高的走勢。這證明夏秋期間外來污染物的增多，符合拉薩地區(qū)的人文情況。伴隨著夏秋的污染物增多，pH增高，出水口的pH在夏秋期間伴隨著入水口pH的增高而增高，濕地對水流pH值的降低能力達到了峰值。

圖1 不同采樣點不同月份水環(huán)境pH值走勢圖

2.2 元素含量分析討論

利用AFS對水樣中的As、Hg、Sb、Se進行了分析得出這四種元素在不同的采樣點不同季節(jié)中含量都在檢出限之下，不參與討論。

利用IPC-OES對水樣中的Fe、V進行檢測發(fā)現(xiàn)，進出口不同季節(jié)V的含量在檢出限之下，一年中Fe的含量走勢如圖2。其中兩個入水口處Fe元素年平均含量為130.42μg／L，相比出水口處Fe元素年平均含量37.20μg／L高了很多，年平均去除率為71.4%，反映出濕地對Fe元素有很強的截留能力。拉魯濕地主要植被為蘆葦，蘆葦作為國際上公認的水生植物優(yōu)勢品種［5-6］，蘆葦對Fe的富集能力非常強，尤其在根部竟高達506萬倍［7］。

圖2 不同采樣點不同月份水環(huán)境Fe含量走勢圖 （μg／L）

利用IPC-MS對其余元素經(jīng)行測量，其中Cd、Co、Ti、Tl、Be、Ni、Cr、Mn、Mo檢測結果在檢出限之下，不參與討論。由圖3看出，四個采樣點不同月份水樣中Cu元素的含量變化走勢圖，走勢圖呈現(xiàn)出冬春低，夏秋高的情況，在春季L4出水口的Cu含量在檢出限之下，在夏秋季節(jié)中，人類活動產(chǎn)生的影響遠比冬春季節(jié)高，使得進入濕地的Cu元素增多，但是經(jīng)過濕地對Cu元素的截留之后，相比入水口處Cu年平均含量6.68μg／L，出水口的年平均Cu含量2.30μg／L還是有很明顯的降低，年平均去除率為65.53%以L4來看濕地對于Cu元素的凈化能力還處于很健康的狀態(tài)。

圖3 不同采樣點不同月份水環(huán)境Cu含量走勢圖 （mg／L）

由圖4看出，四個采樣點中不同月份水樣中Pb元素含量的變化，圖中可以看出Pb元素在冬春季節(jié)基本處于檢出限之下，結合拉薩的風土人情可知，冬春季節(jié)中，車輛大幅度減少，來自汽車尾氣造成的Pb污染達到最低，4月份開始，返拉人員大幅增加，拉薩車流量增多，濕地入口的Pb元素含量也逐漸增高，到達10月黃金周，Pb含量達到了一年頂峰，即便濕地生態(tài)系統(tǒng)中蘆葦對Pb有一定的固定作用［6］，出水口的Pb含量也隨著入水口的Pb含量有明顯增加，濕地對于Pb元素的截留能力達到上限。入水口年平均Pb含量為0.290μg／L，出水口年平均Pb含量為0.163μg／L，濕地對Pb元素的年平均去除率為43.86%。

圖4 不同采樣點不同月份水環(huán)境Pb含量走勢圖 （mg／L）

由圖5看出，四個采樣點中不同月份水樣中Zn元素含量的變化，在圖5中，二三月份Zn含量均在檢出限之下。而之后的月份中Zn含量逐漸增高，結合拉薩的進出人流情況，拉魯濕地的Zn元素主要來自于外界的人類活動，全年中，進水口Zn含量平均為4.24mg／L，出水口全年平均 Zn含量為1.69mg／L，去除率為60.1%。

圖5 不同采樣點不同月份水環(huán)境Zn含量走勢圖

3 討論

通過以上分析，拉魯濕地在全年各個季節(jié)中都有著明顯的凈化作用，特別是在夏秋季節(jié)，整個濕地生態(tài)系統(tǒng)的凈化能力達到了峰值。

通過本次12個月的測試數(shù)據(jù)顯示，拉魯濕地對Pb的截留作用在十月前后達到了能力的上限，這也和拉魯濕地對Pb元素較低的去除率有一定關系。

濕地對其他元素的凈化能力則還處于相對健康的狀態(tài)，其中濕地生態(tài)系統(tǒng)依托大量蘆葦植被的存在，使得濕地對Fe元素的凈化能力最強，年平均去除率達到了71.4%。