滇池东大河湿地表层沉积物重金属特征及生态风险研究

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滇池是昆明的母亲湖,但长期的水环境污染问题严重影响了它的生态功能和利用价值。经过多年的修复与治理,滇池水环境总体向好,但河口湿地沉水植物覆盖度低、生物多样性低和生态状况不稳定的问题依然存在。河口湿地是河流与湖泊的交互地带,具有生物多样性丰富的特点,承担着重要的生态服务功能,同时也是重金属富集和转换的场所。目前滇池流域水体沉积物重金属的研究主要以滇池沉积物为主,对河口湿地沉积物重金属的关注较少。研究河口湿地重金属污染状况、评价其生态风险对于河口湿地生态系统安全和生物多样性保护具有积极的意义。本文以滇池东大河湿地为研究对象,从沉积物环境、沉积物性质、沉积物重金属总量和赋存形态、湿地植物重金属和重金属污染评价等方面对东大河湿地沉积物重金属Zn、Cu、Ni、Pb、Cr、As、Cd进行系统研究,从而了解滇池河口湿地重金属的生态危害。本文得出的结论如下:(1)东大河湿地水环境参数p H、温度、总溶解固体和溶解氧均表现出不同的空间分布特征。水体p H值以中性到弱碱性为主,表现为湿地东部>湿地西部>湿地中部;水温表现为湿地西部>湿地中部>湿地东部;总溶解固体均低于生活饮用水卫生标准限制值,表现为湿地中部>湿地西部>湿地东部;溶解氧的等级跨度从I类到劣V类均有分布,表现为湿地西部>湿地东部>湿地中部。东大河湿地水体阳离子以Na+为主,阴离子以Cl-和SO42-为主;湿地水体中Zn、Cu、Ni、Pb、Cr、As、Cd均符合I类地表水标准,湿地东部在排水沟的影响下,水体重金属含量较高。(2)东大河湿地表层沉积物p H值以中性、偏碱性为主,表现为湿地东部>湿地西部>湿地中部,与上覆水p H分布特征一致;沉积物有机质和碳酸盐均表现为湿地东部>湿地中部>湿地西部;沉积物中磁性物质主要是顺磁性物质,磁性颗粒主要来自粒度稍粗的组分,超顺磁颗粒含量多;沉积物的组分集中分布在黏土质粉砂、砂-粉砂-黏土和砂质粉砂范围内。沉积物中值粒径和平均粒径均呈湿地西部>湿地东部>湿地中部的特点;沉积物颗粒呈近对称特征,呈常峰态,分选系数为分选差到分选很差。(3)东大河湿地表层沉积物Zn、Cu、Ni、Pb、Cr、As、Cd平均浓度分别是221.38、30.40、29.19、79.73、154.00、13.87、0.62mg·kg-1,分别是中国南方水系沉积物背景值的2.7、1.2、1.0、2.5、2.3、1.1、3.1倍;7种重金属的平均含量均呈现出湿地中部>湿地东部>湿地西部的特征,受人类活动影响较大。(4)东大河湿地表层沉积物Pb、Cu、Zn的活泼态含量较高,Ni、Cr的活泼态含量较低,但均以残渣态重金属为主;5种重金属的弱酸提取态与各水环境参数并没有表现出明显的响应特征,残渣态与上覆水总溶解固体呈正相关关系,可还原态与黏土成正相关关系、与极细沙呈负相关关系。受各重金属自身特性的影响,各重金属赋存形态对上覆水的响应存在差异,重金属释放百分数由大到小依次为Zn>Ni>Cu>Pb>Cr。(5)东大河湿地5种植物梭鱼草(Pontederia cordata L)、再力花(Thalia dealbata Fraser)、芦苇(Phragmites australis(Cav.)Trin.ex Steud)、黄花美人蕉(Canna indica L.var.flava Roxb)、东方香蒲(Typha orientalis Presl)对Ni、Cu、As具有较强的富集能力,富集能力由强到弱表现为梭鱼草>再力花>芦苇>黄花美人蕉>东方香蒲,部分植物重金属含量超出一般植物含量范围;5种植物对Cu、Zn具有更强的迁移能力,迁移能力由强到弱表现为黄花美人蕉>芦苇>东方香蒲>再力花>梭鱼草。(6)次生相与原生相分布比值法(RSP)污染评价结果显示东大河湿地表层沉积物Pb达到轻度污染,Cu、Zn、Ni、Cr为无污染。地质累积指数污染评价结果显示东大河湿地表层沉积物Cd达到偏中度污染,Zn、Pb、Cr为轻度污染,Cu、As、Ni为无污染,污染情况表现为湿地中部>湿地东部>湿地西部。风险评价指数法(RAC)生态风险评价结果显示东大河湿地表层沉积物中Zn对环境构成中等程度风险,Ni、Pb、Cr对环境构成低风险,Cu对环境无风险。潜在生态风险指数法评价结果显示东大河湿地表层沉积物重金属危害性由大到小依次为Cd>Pb>As>Cu>Ni>Cr>Zn,Cd达到强生态危害,Pb、As、Cu、Ni、Cr、Zn为轻微生态危害,综合潜在生态风险表现为湿地中部>湿地东部>湿地西部,湿地中部达到中等生态危害,湿地东部和湿地西部为轻微生态危害,Cd是综合潜在生态危害的主要贡献元素。
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