江苏盐城原生盐沼湿地表层水体Hg、As分布特征及评价

赵雪琴,赵善道,2,左 平,2,腾厚锋,2,耿金菊,高 翔

江苏盐城原生盐沼湿地表层水体Hg、As分布特征及评价

赵雪琴1,赵善道1,2,左 平1,2,腾厚锋1,2,耿金菊3,高 翔1

(1.南京大学地理与海洋科学学院,江苏南京210093;
2.南京大学海岸与海岛开发教育部重点实验室,江苏南京210093; 3.南京大学污染控制与资源化研究国家重点实验室,江苏南京210093)

通过对江苏盐城原生盐沼湿地表层水体的样品采集,进行分析测试,得出了该研究区域内 Hg、As两种重金属元素的分布特征。Hg、As均在米草滩和泥螺光滩上的含量较高,其中Hg含量在每个潮滩上波动程度较大,而As含量的波动程度较小。采用单因子污染指数法,对Hg、As进行分析与评价,结果表明:各潮滩上表层水体中 Hg、As的浓度都较低,均未超过地表水环境质量标准(GB3838-2002)中的Ⅰ类水标准;Hg的单项污染指数均小于1,其均值为0.160;As的单项污染指数均小于1,其均值为0.322,因而Hg、As重金属含量均未超标。

Hg;As;表层水体;分析与评价;盐沼湿地

本文的研究区域位于江苏省盐城国家级自然保护区核心区。该保护区总面积为28.42×104hm2,在1983年由江苏省人民政府批准建立盐城自然保护区,1992年被评为国家级自然保护区“世界生物圈保护区网络”,1996年评为“东亚鹤类保护区网络”,1999年又被评为“东亚、澳大利亚迁徙禽保护网络”。因而是保护丹顶鹤、獐等珍禽及其赖以生存的湿地生态系统,是我国最大的海涂型湿地保护区。潮滩湿地是一种特殊类型的滨海湿地,是一个复杂的多功能生态系统,具有独特的生态价值和资源潜力[1]。核心区位于新洋河和斗龙河之间,总面积为1.87×104hm2,与其它地区的潮滩湿地相比,是目前人类活动干扰最少、生态系统保持最完整的区域,且生态分带性明显,能较好地反映原生状态下潮滩湿地的物质循环特征。自陆向海依次分布有芦苇滩、盐蒿滩、互花米草滩、泥螺分布广泛的光滩(简称泥螺光滩)以及青蛤广泛分布的光滩(简称青蛤光滩)。

由于研究区域是保护丹顶鹤、獐等珍禽及其赖以生存的湿地生态系统,是我国最大的海涂型湿地保护区,同时其各个潮滩上的动植物如盐蒿滩的沙蚕、光滩的泥螺和青蛤都是重要大型底栖经济动物。而湿地表层水体重金属会通过食物链富集到动物体内,进而危害人类身体健康[2]。笔者通过对江苏盐城原生盐沼湿地表层水体重金属元素含量的抽样测定,描述了该研究区域内重金属元素 Hg、As的污染状况及其分布特征,并采用单因子污染指数法对表层水体中重金属的污染状况进行分析评价,提出重金属污染的生态预警信息,从而为江苏盐城原生盐沼湿地的保护和生态功能的强化提供了科学依据和借鉴意义。

1 材料与方法

1.1 样品采集

南京大学海岸与海岛开发教育部重点实验室于2008年7月25-30日在核心区对芦苇滩、盐蒿滩、米草滩、泥螺光滩、青蛤光滩共5个滩面的表层水体进行了取样(图1)。每个滩面均以一点为中心,半径为5 m范围内等间距梅花状抓取6个样品,按国标法采样共获得30个样品。样品现场用经稀酸浸泡过的塑料瓶在指定样点采集瞬时样本,加入保存剂后密封,带回实验室并将其分为两份,放入冰箱冷冻。样品一:30个表层水样,用于Hg、As重金属分析;样品二:仍用塑料瓶封好,放入冰箱保存,用于实验室备份。

图1 研究区域及采样点位置图

1.2 样品分析方法

水样预处理按照奚旦立等[3]等方法处理,然后将处理好的水样用还原气化-原子荧光光谱法,在北京福利分析公司产的AF-610A型原子荧光光谱仪上测定Hg、As的含量。

评价方法采用单因子污染指数法[4],根据研究区域表层水体Hg、As重金属含量的实测值分别求出污染因子的分指数。其计算公式如下:

式中:Pi为i项因子的单因子污染指数;Ci为i项因子的实测平均值(mg/L);Ci0为 i项因子的环境质量标准(mg/L)(如表1)。

当某种污染因子的污染指数大于1时,则说明该污染因子的重金属含量超标。

表1 地表水环境质量标准重金属标准限值[5]mg/L

2 评价结果与讨论

按以上实验方法测出江苏盐城原生盐沼湿地表层水体中Hg、As含量测试结果如表2,结合表1可知,Hg、As的含量均低于地表水环境质量标准的Ⅰ类水标准,因而本文评价标准将采用地表水环境质量标准(GB3838-2002)中的Ⅰ类水标准。

表2 江苏盐城盐沼湿地地表水Hg、As重金属含量测定结果 mg/L

2.1 重金属含量分布特征

由图2可知,全汞的含量在泥螺光滩为最高,其它依次为米草滩、青蛤光滩、盐蒿滩和芦苇滩,且在每个潮滩上汞含量的波动程度都较大。米草滩、泥螺光滩和青蛤光滩较芦苇滩和盐蒿滩波动程度更大。由于在核心区内,芦苇滩中的水主要以淡水为主,受雨水淋洗和陆地水体影响较大,含盐量较低,受海水输运所带来的污染也较小,因而全汞的含量较低。而盐蒿滩虽然位于高潮线以上,但仍会被周期性淹没,加上盐蒿对重金属的截留吸附能力,使得经海水输运来的全汞在该潮滩上有所沉积,从而导致全汞含量增加。互花米草滩上的全汞含量较高,可能与米草属植物对汞的极强的吸附能力有关[6-7]。泥螺光滩紧靠互花米草滩,表层沉积物粒度较细,对重金属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随海水流动进入近岸水域,为邻近滩面的底栖动物提供丰富的食物来源。而其植株自身吸附的重金属亦会重新进入水体中形成二次污染。由此造成泥螺光滩表层沉积物中的全汞含量增高。而青蛤光滩位于潮间带的中部,表层沉积物颗粒较粗,对重金属的吸附能力也有一定程度的减弱。

图2 不同潮滩上表层水体中Hg的分布特征

由图3可知,全砷的含量在米草滩最高,其它依次为泥螺光滩、芦苇滩、青蛤光滩和盐蒿滩,与全汞含量有所不同,全砷的含量在每个潮滩上波动程度较小,只在米草滩和泥螺光滩有两点与其余点差别稍大。总的来说,是有植被覆盖的光滩重金属的含量要高于无植被覆盖的重金属的含量。这可能与植物的截留作用有关,从而导致水体中砷的含量也有所增加。

图3 不同潮滩上表层水体中As的分布特征

2.2 评价结果

采用单因子污染指数对江苏盐城原生盐沼湿地表层水体中Hg、As重金属进行的污染状况评价结果见表3。

由表3可知,各潮滩上表层水体中汞的浓度都较低,都未超过地表水环境质量标准(GB3838-2002)中的Ⅰ类水标准,且其单项污染指数均小于1,其均值为0.160,说明该重金属含量并未超标。砷的浓度同样也未超过地表水环境质量标准(GB3838-2002)中的Ⅰ类水标准,且其单项污染指数均小于1,其均值为0.322,因而也未超标。

3 结论

表3 江苏盐城原生盐沼湿地表层水体Hg、As重金属单因子污染指数评价结果

通过对江苏盐城盐沼湿地表层水体中 Hg、As重金属含量的测定以及污染评价可知:

(1)全汞的含量在泥螺光滩为最高,其它依次为米草滩、青蛤光滩、盐蒿滩和芦苇滩,且在每个潮滩上汞含量的波动程度都较大。米草滩、泥螺光滩和青蛤光滩较芦苇滩和盐蒿滩波动程度更大。米草滩汞含量的高值可能与植物截留有关,而泥螺光滩一方面是由于靠近米草滩,另一方面是由于米草植株残留随海水流向近岸海域时其吸附的重金属会在水体中沉积形成二次污染,从而导致汞含量增高。

(2)全砷的含量在米草滩最高,其它依次为泥螺光滩、芦苇滩、青蛤光滩和盐蒿滩,与全汞含量有所不同,全砷的含量在每个潮滩上波动程度较小,只在米草滩和泥螺光滩有两点与其余点差别稍大。总的来说,是有植被覆盖的光滩重金属的含量要高于无植被覆盖的重金属的含量。这可能与植物的截留作用有关,从而导致水体中砷的含量也有所增加。

(3)各潮滩上表层水体中 Hg、As的浓度都较低,都未超地表水环境质量标准(GB3838-2002)中的Ⅰ类水标准,Hg的单项污染指数均小于1,其均值为0.160;As的单项污染指数均小于1,其均值为0.322,因而 Hg、As重金属含量均未超标。

[1] 于文金,邹欣庆.江苏新洋港潮滩湿地重金属元素Pb、Cu、Zn、Cr分布特征及污染评价[A].环境科学学报,2007,27(12): 2088-2094.

[2] 张于平,瞿文川.太湖沉积物中重金属的测定及环境意义[J].岩矿测试,2001,3(20):34-36.

[3] 奚旦立,孙裕生,刘秀英.环境监测[M].北京:高等教育出版社,1995:36,217-221,416.

[4] 刘海映,董 婧,王文波,等.黄海北部对虾放流水域污染分析[A].海洋环境科学,2000,19(1):60-63.

[5] 国家环境保护局.GB3838-2002,地面水环境质量标准[S].北京:中国标准出版社,2002.

[6] 周 玳,王晓蓉,周爱和,等.互花米草及大米草对汞富集的初步研究.见:米草研究的进展——22年来的研究成果论文集[J].南京大学学报,1985:116-123.

[7] 王炳坤,周爱和,王晓蓉,等.大米草对137Cs、90Sr、115mCd和65Zn的积累分布.见:米草研究的进展——22年来的研究成果论文集[J].南京大学学报,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资助项目 (I-8-prc-smallgrant-2142);国家自然科学基金资助项目(40606025);国家海洋局908专项资助项目(908-ZC-Ⅱ-03;908-01-ZH3);国家基础科学人才培养基金(J0630535)。

赵雪琴(1988-),女,2006级本科生,在读专业:地理科学。E-mail:snowybolter@163.com

左平,E-mail:zuoping@nju.edu.cn