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湿地被誉为“地球之肾”,但由于不合理的开发利用,湿地正面临着退化、丧失和污染等严重问题。湖泊湿地生态系统是复杂的、动态的生态系统,接收了大量来自陆源的的污染物,这些污染物既包括无机污染物(氮、磷等常量元素、重金属(Cd、Pb、Hg、As、Cu、Zn、Cr)等微量元素),也包括有机污染物。本文以人类活动影响下的大通湖及东洞庭湖湿地为对象,通过大量的实地调查和试验设计,综合分析和评价了大通湖及东洞庭湖地区水体氮、磷和重金属元素的分布特征和污染现状;通过分析湖区沉积物重金属元素的分布特征、分布规律、变化趋势,对沉积物环境质量、生态风险进行了评价;通过分析水体和沉积物中重金属元素(Cd、Pb、Hg、As)对鱼类、南美白对虾、方形环棱螺的影响及生物体对重金属的富集状况,研究了生物体的富集规律,并对其食用质量进行了污染评价;同时,也分析了重金属元素(Cd、Pb、Hg、As)对湿地植物(莲藕、藜蒿)的影响及农作物对重金属的富集状况,并对其富集规律和食用质量进行了污染评价。结果表明:
大通湖及东洞庭湖水体水质类型是Ⅳ类水占6.7%,V类水占83.3%,超V类水占10%,大通湖及东洞庭湖水质污染物主要是氮、磷等营养物质,水体中重金属元素含量较小,颗粒悬浮物是氮、磷污染的主要来源。
大通湖水体综合营养状态指数在68.28-79.84之间,80%的水域都属于重富营养化状态,只有20%的水域属于富营养化状态:东洞庭湖水体综合营养状态指数在69.37-78.83之间,96%的水域都属于重富营养化状态,只有4%的水域属于富营养化状态。
大通湖与东洞庭湖沉积物中的Cd、Pb、Hg、As的含量都高于相应的洞庭湖沉积物背景值;其中东洞庭湖以岳阳港和鹿角附近沉积物中Cd、Pb、Hg、As的含量最高,分别是国家一级土壤标准的98.5倍、4.6倍、6.3倍、12.4倍,是洞庭湖污染最严重的地方。
大通湖沉积物各采样点间重金属的含量变化较小,且其生态风险也较弱。东洞庭湖沉积物重金属含量从东洞庭湖东岸向西岸逐渐减小,且采样点间重金属含量变化很大,如重金属Cd的最高含量(鹿角)甚至超过了香港临时沉积物环境质量基准高值(9.6mg/kg)和美国沉积物环境质量目标最高允许值(12mg/kg),根据生物数据库沉积物基准原则,底栖动物肯定会出现各种不良生物效应;沉积物中重金属的生态风险也由东向西逐渐减弱,如东洞庭湖东岸(鹿角至岳阳一带)重金属Cd的生态危害程度很强,东洞庭湖西岸(六门附近)重金属Cd的生态危害程度轻微,这与东洞庭湖的入湖河流和城市分布的地理位置是紧密相连的。
从大通湖及东洞庭湖沉积物重金属总体污染程度来看,各污染物的地积累指数、沉积物重金属生态风险危害指数及污染程度的大小顺序为:Cd>Hg>As>Cu>Pb>Zn>Cr6+,由此可见,大通湖和东洞庭湖最主要污染物为Cd,其次为Hg,再其次为As,Cr6+的污染性最小。
水生生物体中重金属的含量不但与周围环境中重金属的含量有关,也与生物体自身对重金属的吸收、积累和富集能力有关。水生生物体内Cd、Pb含量及富集系数为虾>螺>鱼,Hg的含量及富集系数为鱼>螺>虾,As的含量及富集系数为螺>虾>鱼。
不同水层、不同食性的鱼类之间对重金属的富集能力也不同,底层鱼类对重金属的富集能力大于中上层鱼类,而肉食性鱼类对重金属的富集能力大于植食性鱼类。
根据世界卫生组织公布的安全食用标准和无公害水产品限量标准,大通湖及东洞庭湖水产品(包括鱼类、南美白对虾、方形环棱螺)中(除南美白对虾Pb的含量略微超标外)Cd、Pb、Hg、As的含量都没有超过相关标准,是比较安全放心的食品。
大通湖及东洞庭湖莲子和莲藕中Cd的含量分别是国家安全限量标准的1.2-7.4倍、1-5倍,大通湖及东洞庭湖莲子和莲藕中Pb、Hg、As的含量没有超过国家对农产品安全限量的标准。莲藕中Pb、As主要积累在根部,在果实中积累较少,而Cd和Hg在莲子和藕中积累量相差不大。野生莲子和莲藕对重金属Cd、Pb、Hg、As的富集量比家生的莲子和莲藕强。
藜蒿中Cd、Pb、As主要积累在根部,而Hg在根和茎中的积累量相差不大。藜蒿根对重金属Cd、Pb、As的富集能力比藜蒿茎叶强,但对Hg的富集能力,根与茎叶相差不大。藜蒿根和茎叶中Cd、Pb和As的含量都远远超过了国家对农产品安全限量标准,污染危害较大。