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        城市濕地對金屬元素凈化能力的季節(jié)效應(yīng)

        2020-08-25 09:13:44周會東王燁彬李永林馮源強蘇思強
        云南化工 2020年8期
        關(guān)鍵詞:出水口水口檢出限

        周會東,王燁彬,李永林,馮源強,蘇思強

        (西藏地勘局中心實驗室,西藏 拉薩 850000)

        位于中國西藏自治區(qū)首府拉薩市市區(qū)西北的拉魯濕地是我國海拔最高,面積最大的天然城市濕地,呈現(xiàn)高寒濕地生態(tài)系統(tǒng)。濕地總體呈東北-西南帶狀分布,濕地的水流入口在東北方向,水流整體以東北-西南的方向穿過濕地系統(tǒng),從西南方向排出水流。濕地通過一系列理化、生物途徑能夠?qū)μ囟ㄎ廴疚镞M行截留[1-2],對流經(jīng)濕地的水流進行凈化作用。

        通過一年12個月每月一次對拉魯濕地進出水口水質(zhì)分析研究,可以進一步了解拉魯濕地受到外界污染的時間效應(yīng)和拉魯濕地整個濕地生態(tài)系統(tǒng)對一些元素的截留能力來探討拉魯濕地凈化水質(zhì)的季節(jié)效應(yīng)和拉魯濕地的健康狀況。

        1 實驗方法

        1.1 采樣點的選擇和采樣方法

        本次實驗將拉魯濕地作為一個整體的宏觀生態(tài)系統(tǒng),在采樣點的選擇上,只選擇濕地主要的兩個水流入口東北角L1、北角L2,以及兩個主要的水流出口南角L3、西南角L4。水體流向總體為L1-L2-L3-L4,L1和L2的流量之和約等于L3和L4的流量之和。規(guī)定每個月第一個連續(xù)兩天放晴后的第三天進行采樣工作,規(guī)定采樣點附近3米內(nèi)不能有明顯的影響整個生態(tài)系統(tǒng)的系統(tǒng)外污染物。

        在采樣點現(xiàn)場測量pH值和電導(dǎo)率過后,將聚四氟乙烯酯燒杯下放到水面下10~20cm采集水樣,然后第一時間將水樣轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯酯采樣瓶中,并用膠頭滴管加入GR級硝酸調(diào)節(jié)pH值小于2。

        1.2 樣品的測試

        將樣品帶到西藏自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘局中心實驗室進行實驗室分析檢測。根據(jù)我國列入的環(huán)境優(yōu)先污染物元素表[3],和其他一些常見的金屬污染元素,本次實驗最終選取了對水樣中的As、Sb、Hg、Se、Fe、V、Ti、Tl、Cu、Pb、Zn、Cr、Cd、Co、Be、Ni、Mn等元素進行測定,檢測依據(jù)為 《水和廢水監(jiān)測分析方法》(第四版),GB/T8538-2008,檢測儀器為 ICP-OES、ICP-MS、AFS,檢測環(huán)境:溫度20℃,濕度40%。拉魯濕地中其中Fe、V等兩種元素利用ICP-OES測定,Hg、As、Se、Sb等元素利用AFS測定,其余元素利用ICP-MS測定。

        2 檢測結(jié)果及分析討論

        2.1 pH值

        由圖1表示出四個采樣點12個月份中每個月的pH值。采樣點全年呈現(xiàn)堿性,入水口處pH值平均為8.01比出水口的pH值7.68高,證明濕地生態(tài)系統(tǒng)對水質(zhì)有明顯的降低pH效果。而且同是出水口的L3和L4,因為從L4出去的流經(jīng)更多的濕地區(qū)域,L4的pH值普遍比L3低。全年中pH走向呈現(xiàn)春冬低,夏秋高的走勢。這證明夏秋期間外來污染物的增多,符合拉薩地區(qū)的人文情況。伴隨著夏秋的污染物增多,pH增高,出水口的pH在夏秋期間伴隨著入水口pH的增高而增高,濕地對水流pH值的降低能力達到了峰值。

        圖1 不同采樣點不同月份水環(huán)境pH值走勢圖

        2.2 元素含量分析討論

        利用AFS對水樣中的As、Hg、Sb、Se進行了分析得出這四種元素在不同的采樣點不同季節(jié)中含量都在檢出限之下,不參與討論。

        利用IPC-OES對水樣中的Fe、V進行檢測發(fā)現(xiàn),進出口不同季節(jié)V的含量在檢出限之下,一年中Fe的含量走勢如圖2。其中兩個入水口處Fe元素年平均含量為130.42μg/L,相比出水口處Fe元素年平均含量37.20μg/L高了很多,年平均去除率為71.4%,反映出濕地對Fe元素有很強的截留能力。拉魯濕地主要植被為蘆葦,蘆葦作為國際上公認(rèn)的水生植物優(yōu)勢品種[5-6],蘆葦對Fe的富集能力非常強,尤其在根部竟高達506萬倍[7]。

        圖2 不同采樣點不同月份水環(huán)境Fe含量走勢圖 (μg/L)

        利用IPC-MS對其余元素經(jīng)行測量,其中Cd、Co、Ti、Tl、Be、Ni、Cr、Mn、Mo檢測結(jié)果在檢出限之下,不參與討論。由圖3看出,四個采樣點不同月份水樣中Cu元素的含量變化走勢圖,走勢圖呈現(xiàn)出冬春低,夏秋高的情況,在春季L4出水口的Cu含量在檢出限之下,在夏秋季節(jié)中,人類活動產(chǎn)生的影響遠比冬春季節(jié)高,使得進入濕地的Cu元素增多,但是經(jīng)過濕地對Cu元素的截留之后,相比入水口處Cu年平均含量6.68μg/L,出水口的年平均Cu含量2.30μg/L還是有很明顯的降低,年平均去除率為65.53%以L4來看濕地對于Cu元素的凈化能力還處于很健康的狀態(tài)。

        圖3 不同采樣點不同月份水環(huán)境Cu含量走勢圖 (mg/L)

        由圖4看出,四個采樣點中不同月份水樣中Pb元素含量的變化,圖中可以看出Pb元素在冬春季節(jié)基本處于檢出限之下,結(jié)合拉薩的風(fēng)土人情可知,冬春季節(jié)中,車輛大幅度減少,來自汽車尾氣造成的Pb污染達到最低,4月份開始,返拉人員大幅增加,拉薩車流量增多,濕地入口的Pb元素含量也逐漸增高,到達10月黃金周,Pb含量達到了一年頂峰,即便濕地生態(tài)系統(tǒng)中蘆葦對Pb有一定的固定作用[6],出水口的Pb含量也隨著入水口的Pb含量有明顯增加,濕地對于Pb元素的截留能力達到上限。入水口年平均Pb含量為0.290μg/L,出水口年平均Pb含量為0.163μg/L,濕地對Pb元素的年平均去除率為43.86%。

        圖4 不同采樣點不同月份水環(huán)境Pb含量走勢圖 (mg/L)

        由圖5看出,四個采樣點中不同月份水樣中Zn元素含量的變化,在圖5中,二三月份Zn含量均在檢出限之下。而之后的月份中Zn含量逐漸增高,結(jié)合拉薩的進出人流情況,拉魯濕地的Zn元素主要來自于外界的人類活動,全年中,進水口Zn含量平均為4.24mg/L,出水口全年平均 Zn含量為1.69mg/L,去除率為60.1%。

        圖5 不同采樣點不同月份水環(huán)境Zn含量走勢圖

        3 討論

        通過以上分析,拉魯濕地在全年各個季節(jié)中都有著明顯的凈化作用,特別是在夏秋季節(jié),整個濕地生態(tài)系統(tǒng)的凈化能力達到了峰值。

        通過本次12個月的測試數(shù)據(jù)顯示,拉魯濕地對Pb的截留作用在十月前后達到了能力的上限,這也和拉魯濕地對Pb元素較低的去除率有一定關(guān)系。

        濕地對其他元素的凈化能力則還處于相對健康的狀態(tài),其中濕地生態(tài)系統(tǒng)依托大量蘆葦植被的存在,使得濕地對Fe元素的凈化能力最強,年平均去除率達到了71.4%。

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