论文部分内容阅读
三峡水库建成后,由于其特殊的调度方式,使库区周围形成大面积的消落带,消落带土壤以往多为农地土壤,由于长期施肥和灌溉,加之库周地表径流作用,会带入包括汞在内的各种污染物,使之成为库区的一个脆弱生态区,也是一个典型的“汞敏感生态系统”。因此,开展消落带汞转化特征的研究具有重要意义。目前,人们已经对三峡库区水体汞含量,淹没土壤及消落带土壤汞,消落带土壤汞吸附一解析特征,汞在水库水生食物链中的迁移、富集等方面做了一定的研究,但对于三峡水库这一特大型水库消落带中汞的转化规律的研究还相对比较缺乏,据此,本研究通过用采自忠县的库区特征土壤进行室内模拟试验,在淹水、落干环境交替出现的条件下,定期采样分析,并现场测定环境因子,分析土壤形态汞和甲基汞随时间的变化趋势,以及各环境因子对其的影响。主要结果如下:(1)水体甲基汞随淹水时间呈现先增加后减少的趋势,与表层土壤甲基汞的变化相似,但具有一定的滞后性。第一次淹水时,低汞区和高汞区水体甲基汞在第25天和20天左右达到峰值,分别为:0.26ng/L和0.40ng/L;第二次淹水时,低汞区和高汞区水体甲基汞在第25天和10天达到最大值,分别为:0.57ng/L和2.05ng/L。土壤含汞量高时,水体中的甲基汞含量会偏高,且在淹水条件的重复出现,水体甲基汞含量会明显增加。(2)淹水条件下,三峡库区消落带土壤汞赋存形态的动态变化规律:水溶态汞、交换态汞、碳酸盐结合态汞均随时间变化呈现先减小后增加的趋势;腐殖酸结合态汞随时间呈现逐渐增加的趋势;有机质结合态汞随时间呈现逐渐减少的趋势;残渣态汞随时间呈现先增加后减小的趋势,其中,水溶态汞,交换态汞和残渣态汞的变化最为显著,且土壤表层汞形态的变化比底层明显。在本研究中,水溶态汞、交换态汞和有机质结合态汞与pH呈现极显著的负相关关系,残渣态汞呈现与pH呈现显著的正相关关系;腐殖酸结合态汞与pH有正相关关系,也有负相关关系;土壤有机质结合态汞与土壤有机质呈现显著或极显著的正相关关系;土壤腐殖酸结合态汞与土壤氧化还原电位呈现显著的正相关关系。(3)淹水条件下,三峡库区消落带土壤甲基汞随时间的变化规律:表层土壤甲基汞含量随时间呈现先增加后减小的趋势。第一次淹水后,高汞土壤和低汞土壤甲基汞含量分别在第10天和第25天达到最大值52.24ng/kg和128.26ng/kg,第二次淹水后,低汞土壤和高汞土壤甲基汞含量分别在第5天和第20天达到最大值54.70ng/kg和340.95ng/kgo底层土壤甲基汞含量随时间呈现持续不断增加的趋势,且淹水后期,底层土壤甲基汞含量高于表层。随着淹水条件的重复出现,三峡库区消落带土壤甲基汞含量会不断增加,且含汞量较高的土壤甲基汞的积累效应更加显著。淹水时,土壤pH、土壤有机质与甲基汞含量呈现显著或者极显著的正相关关系,而土壤氧化还原电位与其呈现显著或者极显著的负相关关系。(4)上覆水落干后,三峡库区消落带土壤汞赋存形态的动态变化规律不是非常明显,且与淹水期间有所不同,主要表现在:水溶态汞和碳酸盐结合态汞随落干时间呈现先增加后减少的趋势,交换态汞、腐殖酸结合态汞和有机质结合态汞随落干时间呈现逐渐减小的趋势,残渣态汞随落干时间呈现逐渐增加的趋势,底层土壤与表层土壤趋势相似,但不明显。在本研究中,落干期间,有机质结合态汞与pH呈现显著的负相关关系,残渣态汞与pH呈现显著的正相关关系,土壤有机质和土壤含水率等因素与土壤形态汞含量的关系均不显著。(5)上覆水落干后,三峡库区消落带土壤甲基汞随时间的变化规律:落干初期,表层底层土壤甲基汞含量逐渐增加,后期明显减少。第一次落干20天后,低汞土壤表层和底层,高汞土壤表层和底层甲基汞含量分别为:10.23ng/kg和14.70ng/kg、67.97ng/kg和78.58ng/kg;第二次落干20天后,低汞土壤表层和底层,高汞土壤表层和底层甲基汞含量分别为:20.28ng/kg和23.65ng/kg、200.77ng/kg和231.69ng/kg.落干时,土壤pH与甲基汞含量呈现显著的负相关关系,而土壤有机质和土壤含水率均与其呈现显著或者极显著的正相关关系。