扎龙湿地重金属环境地球化学特征及植物富集研究

Wetland has become the important gathering center for environmental pollution due to environment transformation and human activities these years. As a result, wetland pollution, heavy metal pollution particularly, has become the core and hotspot of current wetland research. Taking the Zhalong Wetland as the research object, and using 3S technique and many statistic methods, this research systematically analyzes the spatial distribution, speciation, sources, controlling factors, and pollution features of heavy metals so as to evaluate its pollution level, to trace its pollution history and to reveal the causal mechanism between heavy metal pollution and human activities. In addition, this research analyzes plant accumulation features of heavy metals in the sediments, selects plants which are good at absorbing heavy metals, and builds the transferring model of heavy metals in the sediment-water-plant system. Consequently, this research can give insights and provide scientific evidences for wetland heavy metal pollution management.

湿地承接了由环境变迁及人类活动所产生的大量污染物，成为重要的环境污染物集聚地。湿地污染引起了世界各国专家学者的关注，尤其是重金属污染，是当前湿地污染研究的重点和热点。本项目以目前受干扰频繁的国家级自然保护区扎龙湿地为研究对象，以3S技术和地统计学方法为基础，通过资料收集、现场调查、野外采样及实验室内样品测定等，系统分析扎龙湿地重金属的分布规律、赋存形态特征，探讨扎龙湿地重金属污染来源及控制因素，评价扎龙湿地重金属污染等级，重现扎龙湿地重金属污染历史，揭示重金属污染与人类活动的响应机制。在此基础上，分析扎龙湿地重金属植物富集特征，筛选吸附重金属性能良好的植物，建立沉积物-水-植物系统重金属迁移模型。此研究为湿地重金属污染治理、相关污染控制决策制定及生态恢复提供科学依据。

扎龙湿地是一个具有生态价值、经济效益、旅游和科研意义等功能的国家自然保护区。但随着工农业污水排放、水利工程的修建、水陆交错带垦殖以及过渡的土地开发利用等，目前扎龙湿地出现面积迅速萎缩、植被严重退化，湿地生态系统生产力急剧下降及水体严重污染等问题。本项目以扎龙湿地为研究对象，通过科学的野外采样和实验室测定，利用“3S”技术和多种统计分析方法，系统研究了湿地重金属的污染状况。表层沉积物Hg、Cd、As、Cu、Pb、Zn和Cr的平均值均超过松嫩平原土壤背景值。重金属因其来源的不同，含量分布存在明显的差异性。除Pb和Hg之外，沉积物中重金属Cd、As、Cu、Cr和Zn主要来源于工农业废水和生活污水，其空间分布规律基本相同。但从总体上看，整个研究区中，重金属含量北部高于南部，东部高于西部，核心区含量低，且东部含量最高，将作为今后重金属污染防治的重点区域。上覆水中Cd、Hg、Pb和Cr均未检出，As和Zn只在研究区的东部和北部检出，Cu的平均含量为0.082mg·L-1，最大值为2.97mg·L-1，位于研究区的东部和北部，上覆水中重金属含量（除Cu外）均符合地表水环境质量标准的Ⅰ类水体标准限值。通过对植物中重金属含量研究表明，植物中芦苇、香蒲、光头野稗和苋菜对重金属吸附性能较好，且富集能力根部 > 茎叶，尤其是苋菜，根部Cd的富集能力最强。利用多元回归分析方法拟合了重金属的迁移累积和植物有效性与沉积物重金属形态分布和土壤理化性质等环境因子的定量关系，结果表明芦苇重金属的迁移模型为对数线性模型。本项目的研究为扎龙湿地重金属污染防治和生态环境保护提供科学的依据。