上海市中小河道水生植物組織氮磷重金屬含量與環(huán)境因子關(guān)系的研究.pdf

1、上海作為我國經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)人口密度最高的的地區(qū)之一，隨著城市化進(jìn)程的快速發(fā)展，上海市地區(qū)水體污染負(fù)荷急劇增加，水體質(zhì)量嚴(yán)重下降。水體富營養(yǎng)化、酸化、重金屬污染等情況加劇，使水生植被群落逆向演替，植被結(jié)構(gòu)逐漸簡化，生物量和分布面積減少，加快了水質(zhì)退化和藍(lán)藻水華的發(fā)生，而上海市河道密集，尤其是中小型河道數(shù)量眾多如同城市的毛細(xì)血管，但缺乏監(jiān)管和治理，污染嚴(yán)重。本研究針對(duì)這一環(huán)境問題，以上海市十個(gè)區(qū)縣的53條中小型河道為研究對(duì)象，通過對(duì)上海市中小型

2、河道水生植物的種類組成，組織內(nèi)氮磷和重金屬元素積累分布規(guī)律，以及生境中氮磷和重金屬的濃度研究，同時(shí)分析了水生植被體內(nèi)氮磷及重金屬元素和環(huán)境的關(guān)系，采用科學(xué)的方法評(píng)價(jià)了上海市中小型河道污染情況，為上海市中小型河道的生態(tài)修復(fù)和水生植被恢復(fù)提供科學(xué)的資料和依據(jù)。主要研究結(jié)果和結(jié)論如下：
　　1、通過2015年8月植物生長旺季對(duì)53條河流145個(gè)位點(diǎn)的調(diào)查上海市中小型河道水生植被現(xiàn)狀及其生長的理化環(huán)境。調(diào)查發(fā)現(xiàn)多種不同生活型植物共計(jì)34種

3、，歸屬于20科，其中挺水植物有18種，占53％，沉水植物8種占23%，浮葉植物6種約占17%，漂浮植物2種，約占6%。挺水植物優(yōu)勢(shì)種為梭魚草、再力花、黃菖蒲；沉水植物優(yōu)勢(shì)種為金魚藻、水盾草、黑藻；漂浮植物優(yōu)勢(shì)種為水鱉；浮葉植物優(yōu)勢(shì)種為睡蓮。上海市河道所有生活型水生植物組織內(nèi)氮磷營養(yǎng)鹽含量都高于滿足其生長的最低需求，按不同生活型水生植物的氮磷含量均值進(jìn)行比較以浮葉/漂浮植物最高，沉水植物次之，挺水植物最低。但對(duì)于生物量之間比較，挺水植物生

4、物量遠(yuǎn)高于沉水植物和浮葉/漂浮植物。上海地區(qū)植物體內(nèi)氮磷比可以顯示本地區(qū)水環(huán)境中營養(yǎng)鹽的情況，河道水環(huán)境對(duì)于水生植物初級(jí)生產(chǎn)力的影響為：磷過剩，主要受到氮限制。對(duì)不同區(qū)域分布的河流綜合營養(yǎng)指數(shù)進(jìn)行比較：郊區(qū)城鎮(zhèn)河道＞中心城區(qū)河道＞農(nóng)村河道，通過將綜合營養(yǎng)指數(shù)與單個(gè)指標(biāo)富營養(yǎng)度相關(guān)性分析表明上海市河道主要是受氮磷污染引起富營養(yǎng)化。
　　2、為了研究水生植物分布與環(huán)境營養(yǎng)鹽的關(guān)系，將河道按水生植物分布情況進(jìn)行分類，與水環(huán)境中氮磷含量進(jìn)

5、行統(tǒng)計(jì)。結(jié)果表明上海市中小型河道水生植物的分布與沉積物中營養(yǎng)鹽的含量相關(guān)性不大，根據(jù)無水生植物河道水體氮含量顯著高于有水生植物河道，推測水生植物的分布主要受水體中 N含量的影響，根據(jù)有沉水植物覆蓋的河道水體 P含量顯著低于有挺水植物河道，說明水體中 TP污染負(fù)荷過高可能是導(dǎo)致上海市河道沉水植物消失的主要原因，通過對(duì)水生植物體內(nèi)氮磷與環(huán)境中營養(yǎng)鹽含量相關(guān)性分析表明僅有沉水植物中的黑藻和金魚藻體內(nèi)總氮與水體中氮含量有顯著性相關(guān)，與沉積物中的

6、營養(yǎng)鹽相關(guān)性不明顯，部分挺水植物與沉積物種氮含量顯著相關(guān)，與水體中營養(yǎng)鹽濃度相關(guān)性不明顯，表明不同生活型水生植物主要獲取營養(yǎng)鹽的途徑不同。
　　3、以上海市8個(gè)區(qū)縣25條中小型河道為研究對(duì)象，調(diào)查研究重金屬在沉積物和水生植物中累積特征，對(duì)于沉積物中積累的重金屬元素，采用潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)評(píng)價(jià)法進(jìn)行分析表明，與土壤環(huán)境質(zhì)量國家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(GB15618-1995)相比，As、Ni和Zn平均含量是標(biāo)準(zhǔn)的6.7倍、1.5倍和1.4倍，Cd、

7、Pb、Cu、Cr平均含量不超標(biāo)。參照上海市土壤環(huán)境背景值，上海市中小型河道沉積物中7種重金屬的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)依次為：Cd＞As＞Pb＞Ni＞Cu＞Zn＞Cr，對(duì)不同區(qū)域河道潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)比較：郊區(qū)城鎮(zhèn)河道＞中心城區(qū)河道＞農(nóng)村河道，其中 Cd、As生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)嚴(yán)重，7種潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)Ri平均值為431.43，有強(qiáng)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。
　　4、采用生物富集系數(shù)(BCF)方法評(píng)價(jià)不同水生植物對(duì)重金屬的富集特性，對(duì)水生植物與沉積物中的重金屬含量進(jìn)行相關(guān)性

8、分析。不同類型的水生植物中重金屬含量存在顯著差別。上海市中小型河道沉水植物體內(nèi)重金屬Cd、As、Cr、Pb、Ni、Cu的含量均大于挺水植物(地上部分)，對(duì)于重金屬富集狀況比較，沉水植物苦草和水盾草對(duì)多種重金屬的富集能力大于1，在河道重金屬復(fù)合污染的水環(huán)境修復(fù)中具有較大潛力。根據(jù)河道水生植物與沉積物重金屬含量相關(guān)性的比較，黑藻可以作為上海市河道沉積物重金屬Cu、Ni、Pb的污染潛在監(jiān)測植物；水盾草可以作為沉積物重金屬Cu的污染潛在監(jiān)測植物