三峡库区消落带典型植物淹水后汞的动态变化及其释放特征

发布时间：2018-06-03 04:53

本文选题：三峡库区 + 消落带植物　；参考：《西南大学》2015年硕士论文

【摘要】：水库具有“汞活化效应”,是典型的汞敏感生态区,水库淹没的土壤与植被是水体及鱼体甲基汞增高的重要来源。三峡水库是举世瞩目的特大型水库,淹没的陆地面积大,成库后形成大面积长期处于干湿交替的消落带。由于消落带被很多学者公认为是库区径流的汇集地带,自然也成为环境汞等污染物的汇集区域。另一方面,消落带植被和土壤作为水库的最后一道缓冲带,它所汇集的汞等污染物最终又会影响到水体质量。因此,相对于水库而言,消落带既是汞的汇,又是汞的源。三峡水库消落带在每年4-9月的出露期,由于雨热充沛,大片区域会生长出茂密的草本植被,部分消落带被当地农户利用种植农作物。可以推测,由于消落带土壤上植物的生长,势必会影响到消落带中汞的环境化学行为,而植物一般都具有较强的汞富集能力,到蓄水期,消落带植物被淹没并分解,它所吸收的汞将会被释放到水体中,在有机质丰富的厌氧环境,被释放的汞更易转化为甲基汞,产生更大的环境风险。但目前针对这一推测还没有相关研究和报道,对消落带每年出露期间生长的植被可能增加汞环境风险认识不清。因此,本研究以采自三峡库区重庆段消落带典型植被作为研究对象,通过现场调查采样分析,室内、室外模拟试验,探究消落带典型植物淹水过程中,汞的动态变化及释放特征。结果发现：(1)消落带几种主要植物总汞含量范围为9.54～25.74 ng.g-1,均值为16.64+2.84 ng.g-1；甲基汞含量范围0.18～0.37 ng·g1,均值为0.27+0.09 ng-g-1；甲基汞占总汞含量范围为1%-3%。(2)室内模拟淹水试验结果显示,随着淹水时间的增加,浸泡植物不断分解,分解速率表现出由快到慢的变化特征。到试验结束时,稗草、狗牙根、玉米秸秆三种植物质量损失存在显著差异,其质量损失率分别为53.35%、37.41%和32.33%。(3)室内模拟淹水过程中,J几种植物总汞含量整体呈下降趋势,表明植物总汞发生了净释放,到试验结束时,其总汞含量降幅为55.96%(稗草)、41.57%(狗牙根)、35.81%(玉米秸秆)。而植物甲基汞含量整体呈上升趋势,表明发生了原位甲基化作用,稗草、狗牙根、玉米秸秆三种植物甲基汞含量分别为初始含量的3.07、3.04、6.63倍。另一方面,上覆水溶解性(DHg)浓度变化呈持续升高趋势,到试验结束时,DHg浓度分别增加了232.15%(稗草)、142.41%(狗牙根)、103.23%(玉米秸秆)。上覆水DHg浓度的增加几乎全部来自于植物汞的分解释放。同时,上覆水溶解性甲基汞(DMeHg)浓度也呈现出迅速升高的趋势,其浓度值分别为初始浓度的16.05倍(稗草)、14.84倍(狗牙根)、15.47倍(玉米秸秆)。计算得出,几种植物上覆水DMeHg增幅量都超过了植物自身甲基汞完全分解的释放量,说明系统中发生了生物或非生物的甲基化作用。(4)室内模拟淹水试验显示,植物残体和上覆水体甲基汞含量均与水体DOC、DO、pH存在显著相关关系,表明这些影响因素对植物残体与浸泡上覆水甲基汞浓度的变化起到重要的影响。(5)野外模拟淹水试验结束时,狗牙根、酸模叶蓼、空心链子草的质量损失率分别为61.46%、69.56%、85.03%；其植物残体总汞含量降幅分别为63.68%、76.92%、80.20%,甲基汞含量分别为初始含量的2.21、3.03、2.22倍。甲基汞占总汞比例为淹水前的9.51、9.64、20.23倍。表明了淹水条件有利于植物中汞的甲基化。(6)野外模拟淹水过程中,几种植物单位质量总汞释放量逐步升高,到试验结束时,酸模叶蓼、空心链子草、狗牙根总汞释放量分别为19.79、18.28、11.79 ng.g-1,各自占初始总汞含量的76.89%、88.92%、68.10%；几种植物总汞释放速率前5d快速上升,后逐渐下降,趋于稳定；到试验结束时,总汞释放速率分别为0.26、0.24、0.16 ng·(g·d)-1。结合消落带植被地上部分生物量数据,估算出几种植物单位面积的总汞平均释放负荷为31.84 mg·hm-2。另外,可以估算出单位面积消落带植被完全分解后的总汞平均释放负荷达到42.21mg·hm-2。
[Abstract]:The results show that : ( 1 ) The total mercury content of the three gorges reservoir is 9.54 - 25.74 ng 路 g - 1 , the mean value is 16.64 + 2.84 ng 路 g - 1 .
The content of methylmercury ranged from 0.18 to 0.37 ng 路 gl , and the mean value was 0.27 + 0.09 ng - g - 1 .
The results showed that the content of methyl mercury in the plant was 3.07 , 3.04 and 6.63 times higher than that of plant mercury .
The results showed that the total mercury release in plants was 2.21 , 3.03 and 20.23 times . The total mercury release was 19.79 , 18.28 and 11.79 ng 路 g - 1 , respectively , accounting for 76.89 % , 88.92 % and 68.10 % of the initial total mercury .
The total mercury release rate of several plants increased rapidly in the first 5 days , then declined gradually and stabilized ;
At the end of the experiment , the total mercury release rate was 0.26 , 0.24 , 0.16 ng 路 g 路 d -1 , and the total mercury release load of several plant units was 31.84 mg 路 hm - 2 .
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X171;X52

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