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随着我国城市化进程加快,城市人工湿地数量也显著增多。与自然湿地相比,城市人工湿地有着众多其他自然湿地不可替代的生态功能,比如调节城市气候、提供城市景观娱乐、保护城市生物多样性、城市防洪泄洪、污染物净化和降解等,具有生态价值和社会价值,是城市可持续发展所依赖的生态系统。但是人工湿地中的各类污染物,包括氮磷污染物、有机污染物、重金属污染物等对人类生活有一定潜在危害。汞(Hg)作为一种具有持久性、高毒性、生物累积性的重金属污染物之一,在水体中易在微生物的作用下转化为毒性更强的甲基汞(MeHg),因此,湿地是汞的敏感生态系统。尤其是近年来,我国推进城市生态文明建设,城市湿地成为城市环境很重要的一部分。但对城市人工湿地研究却滞后于城市发展,影响到城市生态安全和社会经济健康。由于城市人工湿地的生态服务功能与自然湿地有着明显的不同,存在受人为活动干扰强烈、面积变小、功能减弱、污染加剧等问题。这些特征使得汞在城市湿地水体中的迁移转化具有区别于其他生态系统的特殊性。城市湿地的建设、维护对环境汞的分布及转化有哪些影响还不清楚,特别地,纳污是城市湿地的一个重要生态功能,由于城市污水水质及污水处理工艺的复杂,城市污水经污水厂处理排入城市湿地后对受纳水体中汞含量有何影响也有待于进一步研究。因此,当前有必要加强城市湿地中汞的分布及迁移转化行为的研究。鉴于此,本文以重庆某集城市生活废水处理中水接纳、河道净化、景观水体等多功能为一体的城市湿地公园为例,对水体、沉积物、植物中总汞与甲基汞进行研究,利用物料平衡核算分析了多功能城市湿地中汞分布特征及其源汇关系,结果可为保证湿地公园的生态环境安全提供科学支持。主要研究结果如下:(1)污水处理区出水THg浓度范围为1.9838.03 ng·L-1(平均值为9.10±5.84 ng·L-1),出水MeHg浓度范围为0.090.84 ng·L-1(平均值为0.34±0.08 ng·L-1);湖泊深度净化区THg浓度范围为0.3785.69 ng·L-1(平均浓度为6.76±2.29 ng·L-1),MeHg浓度范围为0.041.47 ng·L-1(平均含量为0.35±0.17 ng·L-1)。从季节分布来看,THg浓度在夏季高于其它季节,并且各采样点均在8月出现峰值。从垂直分布来看,水体总汞、甲基汞含量垂直分布规律具有一致性,均表现出表层<深层。(2)不同系统对水体THg和MeHg的源汇行为不同。污水处理区对水体THg和MeHg具有一定去除效果,其平均去除率分别为69.2%和58.8%。对于本研究的整个城市湿地公园来说,总汞每年可降低155.50 g,甲基汞每年可降低1.65 g,是水体总汞和甲基汞的汇。(3)湿地沉积物中THg浓度范围是13.792621.624μg·kg-1,平均值为160.201±109.758μg·kg-1;MeHg浓度范围是0.02115.553μg·kg-1,平均值为1.561±1.836μg·kg-1。根据水流流向(入口附近→湖中区域→出口附近),THg含量沿水流流向除秋季略有升高以外,春季、夏季和冬季呈现总汞含量逐渐降低的趋势;MeHg含量除秋季有明显降低以外,其余三季(春、夏、冬)呈现出升高的趋。从剖面垂直分布情况,THg、MeHg含量有在浅层达到峰值进行富集的趋势,并随着深度的增加而逐渐减小。特别地,在1216 cm段均为先增加后降低,14 cm处出现峰值。(4)沉积物是水体中的汞重要来源。沉积物——水界面THg扩散通量的范围是0.510149.037ng·m-2·d-1,贡献率范围是0.45%97.7%;MeHg扩散通量的范围是0.038910.994ng·m-2·d-1,贡献率范围是0.18%12.8%。(5)湿地中粉美人蕉的THg含量平均值为31.058±27.306μg·kg-1,MeHg含量平均值为0.103±0.059μg·kg-1;黄菖蒲的THg含量平均值为31.942±17.750μg·kg-1,MeHg含量平均值为0.097±0.069μg·kg-1;风车草的THg含量平均值为44.046±35.772μg·kg-1,MeHg含量平均值为0.256±0.487μg·kg-1;再力花的THg含量平均值为92.571±154.061μg·kg-1,MeHg含量平均值为0.126±0.097μg·kg-1。这表明不同种类的植物对总汞、甲基汞的吸附能力不同。这四种植物THg含量大小表现为:再力花>风车草>>黄菖蒲>粉美人蕉,MeHg含量大小表现为:风车草>再力花>粉美人蕉>黄菖蒲。该城市湿地这四种植物中根的THg浓度平均值为78.519±56.579μg·kg-1,MeHg浓度平均值是0.197±0.165μg·kg-1;茎的THg浓度平均值为17.730±9.066μg·kg-1,MeHg浓度平均值是0.073±0.056μg·kg-1;叶的THg浓度平均值为35.328±5.374μg·kg-1,MeHg浓度平均值是0.126±0.031μg·kg-1。这表明同类植物的不同部位对汞的富集能力也有差异,不同部位THg含量大小顺序与MeHg含量大小顺序一致,均表现为:根>叶>茎。(6)根据富集系数的大小,这4种植物对总汞的富集能力强弱表现为:风车草>再力花>黄菖蒲>粉美人蕉。根据转运系数的大小,这四种植物体内对总汞的转移能力强弱表现为:粉美人蕉>黄菖蒲>风车草>再力花。根据植物对汞富集特征的差异,粉美人蕉应属于富集型。黄菖蒲、风车草和再力花属于根部囤积型。综上所述,该城市湿地公园所选取的粉美人蕉、黄菖蒲、风车草和再力花四种植物能够在一定程度上起到控制汞污染、美化景观、增加生态系统多样性等作用。