張俊宇++張明惠++羅迪
濕地的基本概況
濕地是人類重要的環(huán)境資本,也是富集生物多樣性和具有較高生產(chǎn)力的生態(tài)系統(tǒng)。它不但蘊涵豐富的自然資源 ,還具有巨大的環(huán)境調(diào)節(jié)功能和生態(tài)效益 。按照《國際濕地公約》的定義,濕地是指天然的或人工的、永久的或臨時的沼澤地、泥炭地或水域地帶,帶有靜止或流動的淡水、半咸水或咸水水體,包括低潮時水深不超過 6 m 的水域。濕地作為水陸過渡帶,有著巨大的環(huán)境調(diào)節(jié)功能和生態(tài)效益,與森林、海洋一起并稱為全球三大生態(tài)系統(tǒng),在維持生物多樣性、防洪抗旱、調(diào)節(jié)氣候、降解污染物、美化環(huán)境、提供生產(chǎn)生活資料等方面具有其他系統(tǒng)不可替代的作用,是人類最重要的自然資源與生存環(huán)境之一,被譽為“地球之腎”。在人類文明的發(fā)展過程中 , 濕地以其豐富的野生動植物資源、礦產(chǎn)資源、水資源及景觀資源為人類社會提供了大量的不可或缺的重要資源 ,是人類賴以生存的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。
濕地沉積物中重金屬的來源
由于濕地一般發(fā)育在地勢較低的部位,承接了由環(huán)境變遷以及人類活動所產(chǎn)生的大量污染物,濕地沉積物中重金屬來源可分為自然來源和人為來源兩種途徑。自然來源是指各種地質(zhì)、地球化學(xué)作用,如地質(zhì)構(gòu)造活動、巖石風(fēng)化與成土過程等,重金屬的自然來源形成了它們在某區(qū)域的自然豐度,即環(huán)境背景值。人為來源則主要包括工業(yè)生產(chǎn)污染、交通污染、生活垃圾以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中含重金屬的化肥、有機肥、城市廢棄物和農(nóng)藥的不合理施用以及污水灌溉所產(chǎn)生的面源污染等,這些污染物中的重金屬通過地表徑流以及大氣沉降而進入沉積物,最終導(dǎo)致濕地沉積物中重金屬的累積。
濕地沉積物重金屬污染風(fēng)險評價的方法
沉積物重金屬污染生態(tài)風(fēng)險評價常用的方法有:內(nèi)梅羅指數(shù)法、地質(zhì)累積指數(shù)法、潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)法、生物效應(yīng)濃度法以及基于重金屬形態(tài)分析的評價方法等。其中內(nèi)梅羅指數(shù)法和地質(zhì)累積指數(shù)法評價的思路是依據(jù)環(huán)境質(zhì)量基準和元素的地球化學(xué)背景值,通過一系列的計算得到一個評價指數(shù),然后根據(jù)評價指數(shù)與評價標準的對比判別風(fēng)險的大小。該方法的優(yōu)點是評價方法簡單和易于操作,但由于評價指數(shù)計算時的參考標準不易獲取,評價過程中不同研究人員的評價標準并不一致,所以這兩種評價方法所得出的評價結(jié)果的可信度以及可比性都不高。潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)法、生物效應(yīng)濃度法以及基于重金屬形態(tài)分析的評價方法,其評價思路都是基于重金屬污染物對生物體的毒性效應(yīng)來展開,其中,潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)法由瑞典化學(xué)家 Hakanson 最先提出,是沉積物質(zhì)量評價中最常用的方法之一。該方法自引入我國以來,便得到廣泛的應(yīng)用,但最突出的問題是,評價中的毒性效應(yīng)參數(shù)大多直接引用國外的參數(shù)值,沒有針對我國的實際情況進行修正。因此,評價的結(jié)果具有一定的偏差。生物效應(yīng)濃度法又稱為基于沉積物質(zhì)量基準(sediment quality guidelines,SQG)的風(fēng)險評價方法,該方法將各重金屬的濃度與相應(yīng)的生物毒性效應(yīng)范圍低值(effects range low,ERL )或效應(yīng)范圍中值( effects range median,ERM)比較,若其結(jié)果高于 ERM,表明沉積物受到嚴重污染,不利生物毒性效應(yīng)將頻繁發(fā)生;介于 ERL 與 ERM 之間,表明重金屬對生物的毒性效應(yīng)偶爾發(fā)生;若低于 ERL值,表明沉積物未污染或輕度污染,基本無生物毒性效應(yīng)。由于我國尚未建立自己的沉積物質(zhì)量基準,該方法在我國應(yīng)用時,仍然需要參考國外(主要是美國)的一些質(zhì)量基準,因此,該方法在我國的應(yīng)用受到一定的限制?;谛螒B(tài)分析的評價方法與其他評價方法最大的區(qū)別是在計算重金屬生態(tài)風(fēng)險時考慮了其生物有性,將重金屬元素在沉積物中的遷移系數(shù)(mobility factor,MF)作為計算的參數(shù)進行生態(tài)風(fēng)險值的計算,遷移系數(shù)用連續(xù)提取法獲得的交換態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)重金屬元素占重金屬總量的百分數(shù)表示。近些年來,在水體沉積物重金屬污染物生物有效性評價的研究中,一些學(xué)者提出用“酸可揮發(fā)性硫化物(AVS)”與“同步可提取重金屬(SEM)”比例來指示沉積物重金屬生物有效性,即:當 SEM/AVS>1,會產(chǎn)生毒性效應(yīng);SEM/AVS<1,一般不會產(chǎn)生毒性效應(yīng)。但 Long 等和 Hare 等認為,僅用 SEM/AVS 評估沉積物是否具有毒性過于簡單化,在金屬和AVS 含量同時很低時,雖然會出現(xiàn) SEM/AVS>1,但不會產(chǎn)生毒性;同時,AVS 不一定都能與金屬結(jié)合,SEM/AVS<1 時,同樣有可能產(chǎn)生毒性,從而造成對沉積物毒性的低估。
基金項目:沈陽師范大學(xué)“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃”校級項目(201610166300170)和院級項目資助。endprint