贡嘎山和三峡库区多环境介质中重金属的赋存特征及其环境行为
作者:贡嘎山站      更新时间:2017-4-25 10:36:21
          

长江上游地区是我国乃至南亚地区重要的水源地,该区域重金属的累积或污染关系到当地和下游地区的水环境安全。在国家自然科学基金、中科院科技服务网络行动计划(STS)、中科院“西部之光”以及成都山地所“一三五”方向性项目等资助下,针对长江上游典型流域——贡嘎山东坡海螺沟流域和三峡库区开展了多环境介质中重金属的赋存特征及其环境行为研究,相关研究成果发表在Chemosphere(2篇)、Environmental Pollution、Scientific Reports、Environmental Science and Pollution Research等期刊上。

在贡嘎山东坡表层土壤中重金属的累积随海拔增加呈现先增加后下降、在林线以上区域再度升高的趋势;通过Pb同位素示踪发现,人类活动排放的Pb在土壤表层中达到50%以上,而且其海拔分布特征与其浓度基本一致:在低海拔地区当地化石燃料的燃烧是土壤Pb的主要来源,在林线附近的暗针叶林Pb和其它重金属受人类活动影响较小,主要与当地母岩风化和地形因素有关,但是在林线以上地区,Pb主要来自矿物开采及金属冶炼;重金属的海拔分布模式揭示了低海拔地区植被的淋滤效应和大气湿沉降是土壤中重金属累积的主要因素,而在林线以上地区,由于植被主要以灌木和草甸为主,高山的冷凝效应造成重金属直接沉降于土壤中。在贡嘎山东坡海螺沟冰川退缩迹地调查了七种不同类型的植物中重金属的赋存特征,发现Cd、Pb和Zn明显与人类活动排放有关,而Cr、Cu和Ni主要与植物的“泵吸效应”有关。在高山生态系统中,苔藓仍然是监测大气重金属污染的有效手段,其它植物组织,例如川滇柳、冬瓜杨和桦树的叶和皮,也可以作为该区域大气重金属污染的敏感植物。自1990s中期以来,沉积物中重金属主要来自于人类活动的排放;其中,Pb的污染历史(自1950s)早于Cd和Zn的污染,这些重金属很可能来自于中国西南地区和南亚地区;限制区域重金属的排放以及污染的协同治理仍然是未来一段时期内控制重金属污染的主要手段。以上研究结果有利于认识区域人类活动对山地生态系统的影响方式和强度,可以用于指导高山生态系统的污染修复。

贡嘎山东坡海螺沟流域采样点及主要重金属同位素关系对比


三峡库区沉积物中重金属(Cd、Cu、Pb和Zn)的浓度总体上低于我国东部发达地区河流中的水平。消落带沉积物中Cd的浓度随着离大坝距离的减小而逐渐增加,而Cu、Pb和Zn的浓度以及水下沉积物中重金属的浓度没有呈现明显的空间分布趋势。消落带沉积物中重金属的储量主要集中于库区中段,而水下沉积物中的储量则集中于靠近坝区的区域,说明沉积物(主要是泥沙)的输入量决定了重金属在库区中的分布。利用Pb同位素示踪和金属分类学等手段,发现沉积物中重金属主要与当地的人类活动有关,证明夏季的降水增加有助于当地污染物随地表径流进入库区,进而在沉积物中累积。沉积物中可溶态的Cd占总Cd的50%以上,说明Cd具有较高的迁移性,而其它重金属的迁移性均较低。多污染指标进一步揭示了Cd处于较高的污染水平,而其它重金属的污染程度均较低。与其它重金属相比,未来更需要关注Cd在三峡库区的污染和生态风险。


三峡库区消落带重金属污染调查



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