福建紅樹林濕地沉積物重金屬的環(huán)境地球化學研究.pdf

1、福建省九龍江、漳江口紅樹林濕地是我國兩處重要的紅樹林自然保護區(qū)。近年來隨著地區(qū)經濟的快速發(fā)展，排入海灣河口的重金屬污染物迅速增多，大量的污染物匯集于河口海灣區(qū)，使得紅樹林濕地面臨著越來越嚴重的重金屬污染物的沖擊。本研究以這兩處紅樹林濕地為典型地區(qū)，選擇七種主要的重金屬元素(Fe、Mn、Zn、Pb、Cu、Ni、Cd)為研究對象，采用連續(xù)提取法(SEPs：Sequential extractiOnprocedures)，分析幾種重金屬元素在

2、紅樹林濕地沉積物中含量、賦存形態(tài)的空間分布規(guī)律，及其與沉積物理化性狀的關系，探討重金屬污染物在紅樹林濕地累積、遷移的規(guī)律；結合根際模擬試驗，探尋紅樹植物根系行為對重金屬(Cd)含量、形態(tài)的影響。最后通過研究酸可揮發(fā)性硫化物(AVS)與同時可提取重金屬(SEM)在試驗紅樹林濕地中的空間分布規(guī)律來評價紅樹林濕地重金屬污染的現(xiàn)狀。以期為紅樹林濕地重金屬的污染評價、紅樹林生態(tài)系的保護和恢復提供理論依據(jù)。主要研究結果如下： 1．在試驗紅

3、樹林濕地沉積物中，七種重金屬含量的大小順序均表現(xiàn)為：。Fe>Mn>Zn>Pb>Cu>Ni>Cd。按照國家海洋沉積物質量標準，在九龍江口、漳江口紅樹林濕地林內表層沉積物中，zn的含量分別超過二類(≤350 mg．kg<'-1>干重)和一類沉積物(≤150 mg．kg<'-1>干重)標準；Pb的含量分別接近、超過了一類沉積物標準(460 mg．kg<'-1>干重)；Cu的含量均超過了一類沉積物標準(≤35mg．kg<'-1>干重)；漳江口紅

4、樹林濕地林內表層沉積物Cd的含量為O．36mg．kg_干重(0．48-O．25mg．kg<'-1>干重)，未超過一類沉積物標準(≤O．5mg．kg<'-1>干重)，但九龍江口紅樹林濕地林內表層沉積物中Cd的含量為3．19mg．kg<'-1>干重(1．95-5．37 mg．kg<'-1>干重)，超過了國家二類沉積物的標準(1．5mg．kg<'-1>干重)。研究紅樹林濕地表層沉積物中，不同重金屬表現(xiàn)出了不同的形態(tài)分布。除Fe外，其余六種重金

5、屬殘渣態(tài)比例均較低，非殘渣態(tài)比例較高。九龍江口紅樹林濕地林內表層沉積物中，鐵錳氧化物結合態(tài)是重金屬的主要賦存形態(tài)，．其占重金屬總量的比例分別為：73﹪(Pb)、52﹪(Fe)、51﹪(Mn)、48﹪(Cu)、35﹪(zn)、31﹪(Cd)、28﹪(Ni)；與九龍江口紅樹林濕地相比，漳江口紅樹林濕地林內沉積物中重金屬有機質一硫化物結合態(tài)比例均較高，使得鐵錳氧化物結合態(tài)和有機質一硫化物結合態(tài)成為該濕地重金屬結合的兩種主要形態(tài)。兩種形態(tài)重金屬

6、占重金屬總量的比例分別為：Fe(鐵錳氧化物結合態(tài)：41﹪；有機質硫化物結合態(tài)：8﹪)；Mn(鐵錳氧化物結合態(tài)：35﹪；有機質硫化物結合態(tài)：25﹪)；zn(鐵錳氧化物結合態(tài)：27﹪；有機質硫化物結合態(tài)：32﹪)；Pb(鐵錳氧化物結合態(tài)：38﹪；有機質硫化物結合態(tài)：33﹪)；Cu(鐵錳氧化物結合態(tài)：26﹪；有機質硫化物結合態(tài)：42﹪)；Ni(鐵錳氧化物結合態(tài)：41﹪；有機質硫化物結合態(tài)：8﹪)；Cd(鐵錳氧化物結合態(tài)：23﹪：有機質硫化物結

7、合態(tài)：32﹪)。 2．研究紅樹林濕地不同位置表層沉積物中重金屬含量、賦存形態(tài)存在明顯的差異。通常林內沉積物中重金屬含量高于林緣和林外光灘沉積物，鐵錳氧化物結合態(tài)比例亦相對較高。相關分析表明，林內表層沉積物中重金屬含量的差異是沉積物機械組成、有機質含量、pH等多種因素綜合作用的結果。鐵錳氧化物含量是影響重金屬鐵錳氧化物結合態(tài)含量的主要因素；重金屬有機質一硫化物結合態(tài)含量則受有機質含量與AVS含量共同制約。 3．紅樹林濕

8、地沉積物中重金屬含量、賦存形態(tài)均表現(xiàn)出明顯的垂直梯度變化。隨著沉積物深度的增加，重金屬含量通常表現(xiàn)出減少的變化趨勢；同時重金屬鐵錳氧化物結合態(tài)、碳酸鹽結合態(tài)比例相對減少，殘渣態(tài)比例則相對增加。重金屬總量、形態(tài)的垂直梯度變化，一方面表明了近年來隨著沿海經濟發(fā)展，污染物排放增多所造成的污染加重的現(xiàn)實；另一方面表明沉積物中重金屬總量在垂直梯度上的變化主要取決于非殘渣態(tài)濃度的變化，重金屬存在著向表層遷移、富集的現(xiàn)象，而在這一遷移過程中，鐵、錳氧

9、化物的含量發(fā)揮著重要的作用。 4．模擬試驗表明：隨著沉積物中污染物(Cd)含量的增加，殘渣態(tài)和碳酸鹽結合態(tài)Cd含量變化相對較小，占總量的比例隨沉積物中Cd含量的增加而逐漸減小?？山粨Q態(tài)Cd含量隨著沉積物Cd含量的增加而快速增加，占總量的比例從14.02﹪增長到42.39﹪。鐵錳氧化物結合態(tài)含量占總量的比例在一定處理濃度范圍內(0—20ppm)隨著Cd含量的增加而增加，然后逐漸降低。有機質-硫化物結合態(tài)Cd含量占總量的比例則僅在

10、低濃度處理條件下(5ppm)表現(xiàn)出增長變化。由于受到紅樹植物(秋茄)根系活動的影響，Cd在紅樹植物(秋茄)根際區(qū)域的形態(tài)分布與非根際區(qū)域顯著不同。其基本變化規(guī)律是根際沉積物中可交換態(tài)及碳酸鹽結合態(tài)Cd含量相對減少，而鐵錳氧化物結合態(tài)、有機質一硫化物結合態(tài)Cd含量增加。 5．試驗紅樹林濕地沉積物中AVS含量存在著明顯的空間變化。林緣、林內表層沉積物中AVS含量小于林外低潮帶光灘。相關分析表明：林外光灘表層沉積物中AVS含量主要受

11、有機質和鹽度的影響，而水分含量則是影響林內表層沉積物中AVS含量的主要因素。AVS含量在紅樹林濕地沉積物中存在明顯的垂直梯度分布，表層AVS含量較低，在一定深度處達到最大值(15-30cm)，然后減少。試驗紅樹林濕地不同樣點表層沉積物中SEM含量差異不大，但在垂直梯度上，表現(xiàn)出了隨著沉積物深度的增加而減小的變化趨勢。不同重金屬在SEM中所占比例不同，總量較高的重金屬通常占有的比例較高。 6．九龍江口紅樹林濕地表層沉積物中AVS