三江平原典型濕地土壤中汞的分布特征

三江平原典型濕地土壤中汞的分布特征

濕地是自然界三個生態(tài)系統(tǒng)之一，在生態(tài)中起著重要的作用。濕地位于水和土壤的交錯帶內(nèi)，隨著水位的變化，氧化還原環(huán)境發(fā)生了嚴重變化，影響了濕地中液體的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化。沼澤濕地是液體沉淀的集合，在區(qū)域內(nèi)的循環(huán)中起著重要作用。研究表明，濕地是許多湖泊和河流甲基環(huán)水域的重要來源。三江平原分布著大面積的濕地。沼澤濕地面積為1.13144？km2，河流和湖泊面積為0.434？km2。這是中國最大的淡水濕地分布區(qū)域。解放后，大面積濕地被恢復為農(nóng)田，自然景觀變化很大。水中的鉛含量很高，通常超過國家標準。這項工作初步研究了三江平原濕地中的硫含量、分布和轉(zhuǎn)移，分析了土地利用變化對濕地水流動的影響，為了解濕地中鉀化合物的地球化學行為提供了基礎(chǔ)。1材料和方法1.1澤、麻黃、沼澤和沼澤以中國科學院三江平原沼澤濕地生態(tài)試驗站為研究中心,在三江平原上設(shè)計了37個點位(見圖1),采集土壤、植物、水188個樣品.三江平原分布的濕地以毛果苔草沼澤和小葉樟沼澤為主要類型,小葉樟沼澤分布地勢較高,以季節(jié)性積水為主;毛果苔草沼澤分布地勢較低,一般有永久性的積水;烏拉苔草沼澤是兩者的過渡形式,選取以上三種類型的濕地進行研究.毛果苔草濕地發(fā)育的是泥炭沼澤土,可分為草根層、泥炭層、腐泥層、潛育層4個層次,其厚度不一,小葉樟沼澤發(fā)育的是草甸沼澤土,可分為枯枝落葉層、腐殖質(zhì)層、過渡層、潛育層4個發(fā)生層次.表層采用挖掘方式采樣,其它各層均采用NZ型泥炭鉆進行采樣,以防止各層之間的干擾.采樣時間為2001年6月.1.2總汞和總汞的測定樣品用V2O5-H2SO4-HNO3法消解,F732-V智能型冷原子吸收測汞儀測定總汞.用同樣的方法測定空白,測定精確度用土壤標準樣品進行檢驗,結(jié)果滿意.2結(jié)果與討論2.1土壤2.1.1種類型濕地總汞含量的分布規(guī)律三江平原濕地表層總汞平均含量為88.4ng/g,高于黑龍江土壤A層汞平均含量,隨著深度的增加總汞含量明顯降低(見表1),這與有機質(zhì)含量的不斷降低有關(guān)(r=0.80,P<0.001),總汞與小興安嶺泥炭蘚沼澤相比含量偏低.三種類型濕地在上面兩個發(fā)生層次中總汞含量有下面的規(guī)律:毛果苔草沼澤>烏拉苔草沼澤>小葉樟沼澤(見圖1),隨著相對位置的升高而不斷降低;研究表明三種類型沼澤土壤的有機質(zhì)含量也具有同樣的特點.毛果苔草濕地與小葉樟濕地相比地勢較低,易于累積汞,并且由于常年處于淹水狀態(tài),以還原性環(huán)境為主,有機質(zhì)易于保存,發(fā)育較厚的泥炭層,厚約為10—35cm.而小葉樟濕地,地勢較高,有機質(zhì)分解較快,腐殖質(zhì)層較薄,厚約2—10cm.烏拉苔草沼澤總汞含量處于毛果苔草沼澤和小葉樟沼澤之間.第4層總汞含量則與上面兩層不同類型沼澤的總汞含量大小順序相反.2.1.2驗場濕地雜草層和泥土層對三江沼澤生態(tài)實驗站與周圍農(nóng)場不同開墾年限耕地土壤中汞的含量進行對比(見圖3).已開墾耕地耕作層總汞的含量平均為32.8ng/g,低于三江站實驗場濕地草根層(105.1ng/g)和泥炭層(93.1ng/g);犁底層(28.2ng/g)略低于潛育層,總汞含量變化不大.濕地土壤總汞含量要高于周圍土壤,因此濕地具有累積汞的能力,濕地為汞的匯.開墾后的土壤各層總汞含量降低很快,開墾2年耕作層總汞的下降速率見圖3.并且耕作層總汞的減少速度要高于犁底層.這表明濕地開墾以后有機質(zhì)很快分解,大量的汞釋放給大氣或者通過徑流的方式遷移,如稻田排水溝中水的總汞含量為112.6ng/L.2.1.3濕地污染嚴重原始沼澤濕地中總汞含量高于受到干擾后的濕地,濕地排水后用作牧場,其土壤各層總汞高于開墾以后又恢復的濕地(見圖4),用作牧場的濕地草根層和泥炭層總汞含量降低迅速,而在腐泥層和潛育層總汞含量變化不大,而開墾多年濕地又恢復為小葉樟濕地的則各層含量都相對較低.因此濕地利用為耕地后,土壤有機質(zhì)、總汞含量等變化比利用為草地變化劇烈得多.人類對濕地的干擾,使歷史時期累積的汞逐漸釋放出來,濕地也由汞的匯變成了源,加劇了汞的地球化學遷移,從而將影響到大氣和水體汞含量的變化,通過對三江平原水體多年的監(jiān)測以及本研究結(jié)果表明,水體污染比較嚴重.2.2濕地植物總汞含量的變化植物中總汞的含量差別較大,毛果苔草平均含量為51.2ng/g,小葉樟平均含量為31.8ng/g,烏拉苔草平均含量為23.1ng/g,說明不同的植物對汞的吸收能力是不同的,三江平原濕地植物總汞含量明顯高于北方草原植物(23ng/g),也都超過了PatE.Rasmussen等人研究的Ontario地區(qū)植物總汞含量5—15ng/g的范圍.總汞含量葉>莖,如小葉樟葉的總汞的平均含量為53.1ng/g,莖的平均含量為10.5ng/g.由于濕地中土壤和水中的汞的含量較高,釋放的汞使近地面大氣汞濃度較高,從而被葉面吸附.植物和草根層土壤的相關(guān)性較小(r=0.32,P=0.1),表明土壤中總汞的含量對植物的影響不大,已有的研究也表明植物從土壤吸收的汞可以忽略,因此植物中的汞主要來自大氣.2.3春季高于春季的濕地排水效果三江平原濕地水中總汞含量各地差異較大,春季沼澤水總汞含量為58.4~131.6ng/L,秋季為11.5~26.5ng/L,春季高于秋季的原因一方面可能是受到春季稻田泡田水的影響,稻田排水中懸浮顆粒物較多使?jié)竦厮泄枯^高.另外春季濕地中植物枯落物較多,積雪溶水使柘落物中的汞進入水體.3根和有效組總汞含量的測定(1)三江平原沼澤濕地土壤總汞含量較高,具有從