贵州草海沉积物与土壤中重金属分布特征及生态风险评价

发布时间：2020-08-13 08:08

【摘要】：沉积物和土壤既是重金属污染物的受纳体,又是潜在的二次污染源。近年来,土壤和湖泊遭受重金属污染日益突出,加上重金属具有生物毒性、难降解、隐蔽性、周期长等特征,导致环境污染、生态破环,已成为世界性生态环境问题,并且是生态学、土壤学等学科的研究的热点。草海湖属于国家级自然保护区,是贵州境内海拔最高天然淡水湖泊,还是一个完整、典型的高原湿地生态系统。然而,草海湖受到人为活动干扰较强和生态系统较脆弱,一旦遭到重金属污染,严重影响该区域的生态系统平衡和社会可持续发展。因此,开展草海区域内的沉积物和土壤中重金属含量分布特征,及其潜在生态风险评价的研究,可对该区域及其下游的水质监控、农业可持续发展、重金属污染防治等提供科学依据。本研究对草海湿地生态系统进行土壤及农业施肥现状调查,分别采集草海沉积物、沼泽地、水浇地、林地和菜地土壤,使用电感耦合等离子发射光谱仪和双道原子荧光光度计进行沉积物与土壤中重金属元素含量测定。其中,沉积物中重金属污染现状评价,采用地累积指数法和富集系数法,而土壤中重金属应用单因子指数法和内梅罗综合污染指数法,两者的生态风险评价采用用潜在生态风险指数法。结果主要以下:(1)通过调查发现,草海自然保护区内,林地、沼泽地、水浇地和菜地土壤类型不同。林地土壤有黄棕壤、石灰土、石质土;沼泽地土壤为沼泽土和泥炭沼泽土;水浇地和菜地土壤为灰泡土、大土泥、海子泥。施肥种类为有机肥和无机肥,其中有机肥为猪、鸡等家畜粪便,而无机肥为尿素、钾肥、过磷酸钙等。采用有机肥与无机肥的混合作为基施肥,以无机肥中的尿素为主要追施肥。(2)草海湖表层沉积物(0-10cm)中重金属平均含量为Fe(31412.0±10163.8mg/kg)Zn(219.2±134.8mg/kg)V(59.8±19.2mg/kg)Cr(56.2±18.7mg/kg)Pb(54.0±25.9mg/kg)Ni(33.6±10.7mg/kg)Cu(20.4±5.4mg/kg)As(15.4±4.4mg/kg)Cd(0.8±0.6mg/kg)。其中,Cd含量高于《土壤环境质量标准》(GB 15618-1995)II级标准限值0.2mg/kg。Cd、Zn、Pb含量分别高于西南五省水系沉积物中该3种重金属平均含量0.59、24.01、132.18mg/kg,属于高度变异,空间分布较为离散;Fe、Cr、V、As、Cu、Ni含量空间分布相对较均匀。在垂直方向上(0-25cm)分布,沉积物中9种重金属含量,随着剖面深度增加整体呈下降趋势,Pb、Cu、V、Ni含量以波动型为主,Zn、Cd、As含量主要为稳定型,Cr和Fe含量为富集型。据地累积指数和富集系数评价表明,草海湖沉积物中重金属Zn和Pb为偏中度污染,Cd为中度污染,则以Cd、Zn、Pb元素贡献为主,主要是受人为活动的影响。通过潜在生态风险评价表明,草海湖沉积物中Cd为主要的潜在生态风险贡献因子,下游沉积物中重金属的潜在生态风险达到中等危害,下游沉积物中重金属的潜在生态风险高于上游和中游,上游和中游沉积物中重金属,都处于轻微生态风险危害。(3)草海沼泽地、水浇地、林地和菜地4种土地利用方式的表层土壤(0-20cm)中重金属平均含量从高至低为Zn、Cr、Ni、Pb、Cu、As。各土壤重金属含量都低于《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)II级标准的限值,但4种土壤重金属Zn、As、Pb、Ni含量高于都贵州省土壤重金属背景值。菜地土壤中Zn、Cr、Ni中等变异,含量服从正态分布;Cu中等变异,As、Pb高度变异,含量服从偏正态分布。根据潜在生态风险评价表明,沼泽地、水浇地和林地的潜在生态风险危害指数均在35-40间,菜地为23.97,都小于轻微潜在生态风险的限值150。可见,在草海4种土地利用方式中,土壤重金属的潜在生态风险危害都处于轻微生态危害程度。综上,贵州草海湖沉积物重金属Cd、Zn、Pb,及土壤重金属Zn、As、Pb、Ni含量相对偏高,这与该地区曾经土法炼锌活动密切相关。然而,贵州草海生态系统中生态风险虽然处于轻微生态危害程度,但仍然需要给予重视。本研究可为草海重金属污染防治、生态环境保护工作,以及避免重金属污染导致的区域性疾病提供科学依据。
【学位授予单位】：贵州民族大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X53;X826
【图文】：

路线图,研究技术,路线图

过 Person 相关性及主成分分析，探讨沉积物中重金属来源同时，进行沉积物中重金属污染潜在生态风险评价。（3）选取草海林地、水浇地、泽地、菜地等四种不同土地利用方式表层（0-20cm）土壤作为研究对象，并分别测定其土壤中 Zn、Pb、As、Ni、Cu、Cr等 6 种重金属含量。由于草海自然保护区内，蔬菜种植面积广，是当地及主城区居民的主要食物和营养来源之一。因此，先对沼泽地、水浇地、林地土壤重金属分析，然后再单独对菜地土壤重金属分析，分别探讨引起土壤重金属含量变化的因素，以及评价土壤重金属污染现状。通过对草海自然保护区土壤调查、沉积物与土壤重金属含量分布特征及风险评价，旨在为该自然保护区的水土资源保护、重金属污染防治、当地社会经济发展等工作提供科学依据。1.5.2 研究技术路线根据本文的研究内容与研究方法，形成研究技术线路，如下：

草海,贵州,位置图,地貌

方向紧密相接壤（图 2-1）[68]。草海自然保护区外围地面起伏较大，地貌为高原山地地貌。该保护区中间地段地形为阶梯型，由西、南、东三面向湖心至北面逐渐降低，北面为湖泊泄水方向，地貌为高原丘陵盆地。越接近草海湖时，周围地面起伏越小，地形越平缓开阔，属于高原缓丘地貌。沿草海湖向外呈现沼泽地、水浇地和林地的分布格局[69]。

根系,植被,草海,自然保护区

在草海自然保护区北部、西部和东南部出现较为明显的水土流失现象。如林地中树木的根系裸露于地表面（图2-2）、道路塌方、湖中水体透明度下降及含沙量增加等现象。

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