王京京，臧淑英，吳 彬

(黑龍江省普通高等學(xué)校地理環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，哈爾濱師范大學(xué))

0 引言

扎龍濕地位于松嫩平原西部，系烏裕爾河、雙陽(yáng)河流域下游尾閭湖形成的葦草湖沼，湖泊眾多，地理位置為46°48'N～47°31.5'N，123°51.5'E～124°37.5'E，總面積2100 km2.作為具有國(guó)際意義的重要濕地，扎龍濕地于1987年入選我國(guó)首批自然保護(hù)區(qū);于1992年入選國(guó)際重要濕地名錄［1］.重金屬是自然界普遍大量存在的痕量物質(zhì)，是環(huán)境中主要的污染物，本身不會(huì)被生物所降解，卻可以被生物吸收，并能通過(guò)食物鏈的富集，最終對(duì)人體健康成危害，甚至破壞整個(gè)系統(tǒng).國(guó)內(nèi)關(guān)于扎龍濕地重金屬污染的研究，多以主體湖泊、水庫(kù)、湖泊沉積物和底泥沉積物為研究對(duì)象.故以水體和沉積物兩方面為切入點(diǎn)，對(duì)扎龍濕地的重金屬污染現(xiàn)狀和研究進(jìn)展進(jìn)行概述，以期為扎龍濕地日后的重金屬污染研究提供參考和依據(jù).

1 水體重金屬污染及進(jìn)展

水污染問(wèn)題已經(jīng)成為了21世紀(jì)危及世界各國(guó)的熱點(diǎn)問(wèn)題［2］.扎龍濕地地處松嫩平原，因其半閉合的特點(diǎn)，湖泊發(fā)達(dá).扎龍濕地內(nèi)共有湖泡208個(gè)，其中較大的有克欽湖、扎龍湖、仙鶴湖和東升水庫(kù).扎龍濕地的水污染問(wèn)題極具研究?jī)r(jià)值，其中重金屬的污染是水污染問(wèn)題的重要內(nèi)容.目前關(guān)于扎龍濕地水體重金屬污染問(wèn)題的研究對(duì)象主要集中于幾大主體湖泊.龍湖、龍安橋、特勒橋等非主體湖泊處的水質(zhì)污染研究也有進(jìn)展.另外，在研究扎龍濕地水體重金屬在生物鏈中的累積作用時(shí)，扎龍濕地水體重金屬含量作為背景值，也間接反應(yīng)了其污染現(xiàn)狀.

1.1 扎龍濕地水體重金屬污染水平

克欽湖位于扎龍濕地北部，其水體中As、Cd、Pb的含量達(dá)到劣5類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，重金屬As在克欽湖水體中污染程度最高，克欽湖重金屬As對(duì)水體的影響占絕對(duì)主導(dǎo)地位［3］;仙鶴湖位于扎龍濕地中部地區(qū)，湖水水質(zhì)屬于Ⅱ級(jí)偏向Ⅲ級(jí)，有輕度重金屬污染，污染較重的重金屬元素主要是As、Pb和Cd，As的污染最為嚴(yán)重，含量大小順序?yàn)锳s＞Pb＞Cd［4－5］;龍湖臨近仙鶴湖，龍湖湖水受重金屬污染程度也相對(duì)較為嚴(yán)重，通過(guò)灰色關(guān)聯(lián)評(píng)價(jià)分析，所采集的9個(gè)樣點(diǎn)水樣中有8個(gè)樣點(diǎn)都屬于Ⅴ類(lèi)水質(zhì)、1個(gè)樣點(diǎn)屬于Ⅳ水質(zhì)［6］;呂曉磊等對(duì)扎龍濕地八個(gè)監(jiān)測(cè)斷面進(jìn)行取樣研究，測(cè)得以下結(jié)果:龍安橋 Mn＞Zn＞Cr＞As，東升水庫(kù)Zn＞Cr＞Mn＞As，龍湖Mn＞Zn＞As=Cr，仙鶴湖 Zn＞Mn＞Cr＞As＞Cu，克欽湖Mn＞Zn＞As=Cr=Cu，特勒橋Zn＞Mn＞As＞Cr＞Cu，林甸排污口Mn＞Zn＞Cr＞Cu＞As，翁海排干Zn＞Mn＞As＞Cr［7］.

國(guó)內(nèi)各學(xué)者關(guān)于扎龍濕地水體重金屬的研究普遍選取了As元素作為研究對(duì)象.根據(jù)地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(見(jiàn)表1)，扎龍濕地北部及中部水體中As含量達(dá)到劣5類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，如克欽湖、仙鶴湖、龍湖水體中的 As平均含量分別為5.383、2.68、0.94 mg/L;扎龍濕地其他地區(qū)As含量達(dá)到地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)Ⅰ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，如龍安橋、東升水庫(kù)、特勒橋平均含量分別為0.001、0.015、0.005mg/L.總體而言，扎龍濕地As平均含量范圍為5.383～0.001 mg/L，從無(wú)污染到嚴(yán)重污染橫跨了五個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，相差懸殊.

表1 地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值 單位:mg/L

Pb在扎龍濕地北部及中部，如克欽湖、仙鶴湖、龍湖中污染較為嚴(yán)重，平均含量分別為0.442、0.49、0.46 mg/L，參照表1可得，Pb在克欽湖、仙鶴湖、龍湖中的含量達(dá)到了劣5類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn);Cd在克欽湖、仙鶴湖的平均含量分別為0.1203、0.13 mg/L，參照表1，Cd在克欽湖、仙鶴湖中的含量也達(dá)到了劣5類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn);Zn雖也被各學(xué)者普遍取樣研究，但根據(jù)測(cè)得結(jié)果，扎龍濕地水體中Zn含量范圍在0.028～0.61 mg/L之間，參照地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，Zn在扎龍濕地水體中的含量達(dá)到了Ⅱ級(jí)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn);Cr、Cu平均含量范圍為0.004～0.042、0～0.8 mg/L，尚未構(gòu)成污染威脅.

從整體污染狀況來(lái)看，仙鶴湖水體重金屬污染較為嚴(yán)重，As、Pb、Cd含量均達(dá)到了劣5類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn).仙鶴湖處于扎龍濕地功能分區(qū)中的核心區(qū)，禁止人為活動(dòng)，僅限丹頂鶴的生活繁殖，可見(jiàn)濕地核心區(qū)的保護(hù)措施亟待加強(qiáng).

另外值得注意的是克欽湖的As污染應(yīng)引起足夠重視.近年來(lái)，我國(guó)各大江河、湖庫(kù)普遍受到不同程度的重金屬污染，鄱陽(yáng)湖、太湖、巢湖、洪澤湖、陽(yáng)宗海、滇池、湘江、沘江流域、黃浦江、環(huán)太湖主要河流、大沙河等地表水受 Pb、Cd、Hg、As、Cr污染較重，Pb、Cd、Hg等出現(xiàn)流域性污染，砷污染成為普遍現(xiàn)象［8］.雖然As污染已不特殊，但在世界淡水體系中，溶解態(tài)砷的平均濃度為1.0×10－4mg/L［9］，湘江是我國(guó)水體污染較為嚴(yán)重的河流之一，歷年的監(jiān)測(cè)分析得出其支流郴江梁家灣的斷面歷年平均含量為0.50mg/L［10］，對(duì)比扎龍濕地克欽湖，仙鶴湖，龍湖中的As含量，尤其是克欽湖中As的含量為5.383 mg/L，相差倍數(shù)懸殊，可見(jiàn)其污染形勢(shì)十分嚴(yán)峻.As與其化合物被運(yùn)用在農(nóng)藥、除草劑、殺蟲(chóng)劑與許多種的合金中.人體受其污染，會(huì)使皮膚色素沉著，導(dǎo)致異常角質(zhì)化.因此，針對(duì)扎龍濕地克欽湖的As污染，有關(guān)部門(mén)應(yīng)予以高度重視.

綜上，各學(xué)者對(duì)扎龍濕地水體重金屬污染研究選取的重金屬元素類(lèi)型基本相同，主要有As、Cd、Pb、Cu、Zn、Cr，其中Zn和As為最常選取的元素類(lèi)型.As、Pb、Cd在幾大主體湖泊處存在嚴(yán)重污染情況，As、Pb在扎龍濕地北部及中部水體如克欽湖、仙鶴湖、龍湖中含量均達(dá)到了劣5類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，Cd在克欽湖、仙鶴湖的含量也達(dá)到了劣5類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn).Cu、Cr、Zn在整個(gè)扎龍濕地水體中尚未構(gòu)成污染威脅.仙鶴湖重金屬整體污染較為嚴(yán)重，地處扎龍濕地功能分區(qū)中的核心區(qū)，保護(hù)措施亟待加強(qiáng).另外As在克欽湖中污染形勢(shì)十分嚴(yán)峻.

1.2 區(qū)域分布特點(diǎn)

經(jīng)過(guò)對(duì)比分析，扎龍濕地水體重金屬元素在水平分布上變化比較大，以普遍選取的重金屬元素類(lèi)型As和Zn為例，其最高值和最低值相差懸殊.從具體分布規(guī)律上看，As、Pb、Cd重金屬元素含量在扎龍濕地北部克欽湖、中部仙鶴湖中特別突出，As的最高值出現(xiàn)在克欽湖上，Pb、Cd的最高值出現(xiàn)在仙鶴湖上.Zn的最高值出現(xiàn)在東升水庫(kù).

1.3 扎龍濕地水體重金屬研究的其他角度及價(jià)值

有關(guān)學(xué)者在研究扎龍濕地水體重金屬沿食物鏈的生物累計(jì)分析時(shí)，將扎龍濕地水體重金屬作為背景值，該研究可為分析污染現(xiàn)狀提供參考，而研究扎龍濕地水體重金屬的污染，也可為研究扎龍濕地生態(tài)系統(tǒng)中不同營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物對(duì)重金屬的積累隨食物鏈等級(jí)的升高的變化，以及確定生物的重金屬累積的危害閾值提供背景值［11］，具有重要價(jià)值.

2 沉積物重金屬污染及進(jìn)展

近幾年來(lái)，從沉積學(xué)角度對(duì)重金屬的污染及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)進(jìn)行研究備受矚目［12－13］.扎龍濕地湖泊眾多，而通過(guò)各種途徑進(jìn)入水體的重金屬，絕大部分迅速的由水相轉(zhuǎn)入固相，即迅速地結(jié)合到懸浮物和沉積物中，結(jié)合到懸浮物中的重金屬在被水流搬運(yùn)過(guò)程中，當(dāng)其負(fù)荷超過(guò)搬運(yùn)能力時(shí)，便最終也轉(zhuǎn)入沉積物中［14］，因此對(duì)扎龍濕地沉積物中重金屬污染研究具有重要的意義.國(guó)內(nèi)關(guān)于扎龍濕地沉積物重金屬的污染研究不多，研究對(duì)象主要為底泥沉積物和湖泊沉積物，本文僅作簡(jiǎn)要概述，力求為今后扎龍濕地沉積物重金屬的污染研究提供支持.

2.1 扎龍濕地沉積物重金屬污染現(xiàn)狀

扎龍濕地底泥沉積物富集重金屬狀態(tài)較明顯且重金屬分布在空間上存在明顯差異性，工農(nóng)業(yè)活動(dòng)較頻繁的林甸縣和富?？h所屬的地區(qū)的底泥污染最重，具有很強(qiáng)的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，濕地核心區(qū)內(nèi)的底泥重金屬屬于輕微－中等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)［15］.蘇丹等選取扎龍濕地南部南山湖為研究區(qū)，分析了NSH2沉積巖芯中Hg、Cd、Pb、Cr、As等11種重金屬元素總量的垂向分布特征，表明NSH2沉積物已經(jīng)受到了如Hg、Cd和Ag重金屬污染，具有較高的潛在風(fēng)險(xiǎn)［16］.扎龍湖毗鄰龍湖，其表層沉積物總體潛在風(fēng)險(xiǎn)程度低，Zn的含量相對(duì)較高，但由于其毒性系數(shù)最低，因此表現(xiàn)出最弱的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn).Cd在部分采樣點(diǎn)存在中等潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)當(dāng)引起一定的重視［17］.

Cd在南山湖和扎龍湖湖泊沉積物中分別具有較高和中等潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，在扎龍濕地底泥沉積物中Cd的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)最大，可見(jiàn)Cd在扎龍濕地沉積物中污染較為嚴(yán)重;Cu在扎龍濕底泥沉積物中生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)僅次于Cd;Hg、Ag在南山湖沉積物中具有較高的潛在風(fēng)險(xiǎn);其余元素As、Pb、Zn、Cr、Co、Fe、Mn、Ni在扎龍濕地沉積物中尚未造成明顯污染.

2.2 主要研究方法和內(nèi)容

2.2.1 主要研究方法

目前國(guó)內(nèi)關(guān)于扎龍濕地沉積物重金屬的研究在污染評(píng)價(jià)方面多采用潛在生態(tài)危害指數(shù)法.瑞典科學(xué)家Hakanson的潛在生態(tài)危害指數(shù)法，不僅反映了某一特定環(huán)境中的各種污染物的影響，而且也反映了多種污染物的綜合影響，并且用定量的方法劃分出潛在生態(tài)危害的程度，從目前來(lái)看，在研究沉積物中重金屬對(duì)環(huán)境的影響評(píng)價(jià)中，Hankanson的潛在生態(tài)危害指數(shù)法是眾多污染指數(shù)中應(yīng)用最廣的一種，在國(guó)際上具有深刻影響［18］.其他研究方法主要集中在統(tǒng)計(jì)學(xué)中的主成分分析和相關(guān)性分析.利用主成分分析法和相關(guān)性分析法可為湖泊沉積巖芯重金屬污染來(lái)源判別提供支持.另外因?yàn)槌练e物中重金屬的含量是受水體中重金屬負(fù)荷、沉積物－水界面的環(huán)境條件(如pH和Eh等)以及沉積物自身性質(zhì)所控制的［19］，所以對(duì)沉積物中重金屬含量、pH和有機(jī)質(zhì)含量進(jìn)行相關(guān)性分析可為研究重金屬元素之間是否具有相似的地球化學(xué)行為提供依據(jù)，也可為沉積物中重金屬含量變化的影響因素分析提供參考.

2.2.2 主要研究?jī)?nèi)容

關(guān)于扎龍濕地沉積物重金屬的分析主要集中在重金屬的總量、分布特征及規(guī)律以及來(lái)源分析上，在橫向分布和縱向分布上均有進(jìn)展，但在重金屬的賦存形態(tài)、生物有效性以及重金屬的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律方面并無(wú)涉及.重金屬在沉積物中是以不同的化學(xué)形態(tài)存在的，不同的形態(tài)則具有不同的地球化學(xué)行為和毒性特征.對(duì)沉積物重金屬化學(xué)形態(tài)的研究是沉積物重金屬研究的一個(gè)重要組成部分.在重金屬形態(tài)分析的基礎(chǔ)上就可以對(duì)重金屬的生物有效性進(jìn)行分析.重金屬生物有效性是指重金屬能被生物吸收或?qū)ι锂a(chǎn)生毒性的性狀，可由間接的毒性數(shù)據(jù)或生物體濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)價(jià)，生物有效性是形態(tài)方法學(xué)在生物領(lǐng)域的應(yīng)用［20］.重金屬在沉積物間、沉積物－水相間的遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程復(fù)雜，影響因子廣泛，因此對(duì)重金屬的遷移、轉(zhuǎn)化規(guī)律的研究也是近年來(lái)的熱地點(diǎn).對(duì)扎龍濕地沉積物重金屬的后續(xù)研究應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng).

3 結(jié)束語(yǔ)

目前，扎龍濕地重金屬污染研究取得了一些進(jìn)展.以下針對(duì)扎龍濕地水體和沉積物重金屬污染情況進(jìn)行對(duì)比，并對(duì)日后扎龍濕地重金屬污染的研究方向進(jìn)行展望.

(1)對(duì)比扎龍濕地水體和沉積物重金屬污染情況，發(fā)現(xiàn)扎龍濕地底泥沉積物與水體的重金屬污染水平在空間上有明顯差異，水體重金屬污染在扎龍濕地核心區(qū)如仙鶴湖處較為嚴(yán)重，在富?？h的龍安橋附近污染較輕;而底泥沉積物重金屬在核心區(qū)只有輕微－中等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，在富?？h污染較重，具有很強(qiáng)的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn).

(2)關(guān)于扎龍濕地重金屬污染來(lái)源判別上，尤其是水體重金屬的來(lái)源判別研究還不夠徹底，多為定性分析，主要有自然來(lái)源，農(nóng)業(yè)退水，工業(yè)排污，生活污水等.有研究顯示，隨著近年來(lái)區(qū)域氣溫升高和濕地蓄水量的減少，濕地生態(tài)系統(tǒng)的功能將會(huì)顯著下降，甚至?xí)?dǎo)致濕地的消失［21］.而濕地本身的自?xún)艄δ芤坏┦苡绊?，?duì)于整個(gè)濕地生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)來(lái)說(shuō)無(wú)疑是惡性循環(huán).因此，保護(hù)與恢復(fù)濕地的任務(wù)具有重要意義，對(duì)扎龍濕地重金屬污染的來(lái)源判別應(yīng)向定量化、標(biāo)準(zhǔn)化方向研究，為保護(hù)和恢復(fù)濕地提供支持.

(3)扎龍濕地重金屬的相關(guān)研究中重金屬的二次污染問(wèn)題涉及較少.重金屬在水和沉積物之間能通過(guò)吸附－解吸等作用進(jìn)行相互轉(zhuǎn)化，當(dāng)水環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，沉積物中的重金屬會(huì)釋放出來(lái)成為上覆水的二次污染源，而重金屬的遷移轉(zhuǎn)化又受pH、Eh、離子強(qiáng)度、水溫等特性影響.在扎龍濕地重金屬污染的后續(xù)研究時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)重金屬釋放機(jī)制的認(rèn)識(shí)，提高對(duì)重金屬二次污染問(wèn)題的重視程度.

(4)扎龍濕地重金屬的分析和污染評(píng)價(jià)方法上，有對(duì)權(quán)重公式進(jìn)行發(fā)展的模糊綜合評(píng)價(jià)模型和用熵權(quán)法確定權(quán)重構(gòu)建的模糊物元模型的兩種較為創(chuàng)新的方法，可綜合運(yùn)用多種分析、評(píng)價(jià)方法加以研究，更充分的說(shuō)明問(wèn)題.

(5)進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)扎龍濕地重金屬污染現(xiàn)狀的調(diào)查.關(guān)于扎龍濕地的重金屬污染鮮有土壤、懸浮物重金屬污染方面的研究，國(guó)內(nèi)研究者多從水體和沉積物兩方面取樣.多方面多角度的調(diào)查研究可為扎龍濕地重金屬污染的來(lái)源和監(jiān)測(cè)提供依據(jù)，也對(duì)人類(lèi)生存環(huán)境的保護(hù)有深遠(yuǎn)科學(xué)意義.

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