乌江流域不同演化阶段水库汞的输入输出通量研究

来源 :中国科学院地球化学研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ankailvyou
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北欧和北美的研究发现水库是典型的汞敏感生态系统,新建水库而引起的鱼体甲基汞污染问题已受到科学家的高度重视,而我国在这方面的研究比较薄弱。本论文选择乌江流域的6个水库作为研究对象,并根据年龄把这些水库划分为3个演化阶段,洪家渡、引子渡、索风营水库为初级演化阶段,普定、东风水库为中级演化阶段,乌江渡水库为高级演化阶段。对这6个水库总汞和甲基汞的输入和输出通量进行了研究,探讨了不同演化阶段的水库对总汞和甲基汞的“源/汇”作用,主要研究内容有以下三个方面:(1)各水库入出库河流中汞的分布特征;(2)大气降水中汞浓度及沉降通量的分布;(3)乌江流域不同水库汞的输入输出通量。通过本论文的研究,得出以下主要结论:   1.乌江流域河流中总汞、颗粒态汞、溶解态汞、活性汞、总甲基汞、溶解态甲基汞的年均浓度分别为3.41±1.98、2.05±1.73、1.36±0.44、0.24±0.11、0.15±0.06、0.08±0.03 ng·L-1。与国内外其它河流的比较发现,总汞的浓度明显低于国外受污染的河流,略高于国外未受污染的河流。溶解态汞、活性汞、甲基汞的浓度略低于受污染的河流,与未受污染的河流基本相当。与同处在贵州喀斯特地区的阿哈湖、红枫湖、百花湖的入出库河流相比,总汞、溶解态汞、活性汞、甲基汞、溶解态甲基汞的浓度均明显偏低。   2.水库的修建显著降低了出库河流中总汞、颗粒态汞的浓度,使总甲基汞和溶解态甲基汞的浓度升高,而且增加了出库河流中溶解态汞、活性汞、总甲基汞占总汞的比例。不同形态汞的沿程分布显示,梯级水库的修建改变了河流原有的汞的生物地球化学过程,使乌江多个河段的甲基汞升高,并且随着水库生态系统的不断演化,水库输出的甲基汞将增加,下游河流水体中甲基汞有继续升高的趋势。   3.大气降雨中总汞、溶解态汞、颗粒态汞、活性汞、总甲基汞的浓度分别为7.49~149 ng·L-1、1.23~10.0 ng·L-1、5.76~142 ng·L-1、0.56~2.94 ng·L-1、0.08~0.82ng·L-1,且以颗粒态汞为主,约占总汞比例的87%。总汞、溶解态汞、颗粒态汞、甲基汞的浓度有明显的季节变化趋势,冬春季高于夏秋季,而空间分布特征不明显。2006年总汞、甲基汞的年湿沉降通量为34.7±5.80μg·m-2·yr-1、0.18±0.03μg·m-2·yr-1,且主要受降雨量的影响。乌江流域降雨中总汞的浓度及其湿沉降通量远高于北美和同本,低于中国的一些城市地区(如长春和北京),而甲基汞的浓度和通量与其它地区相当。   4.在乌江流域的不同水库中,降雨输入总汞和甲基汞的通量主要受降雨量和水库面积的影响,而与降雨的汞浓度问没有相关性。河流向水库输入总汞的量主要受河流流量的控制,而输入甲基汞和颗粒物的量受河流流量和浓度的影响。下泄水输出总汞、甲基汞、颗粒物的通量受浓度和流量的影响。由于流域面积/水面面积的比值较大,水库水量、总汞、甲基汞、颗粒物的输入以河流为主,分别占总输入的87%、80%、85%、86%。输出以下泄输出为主,下泄水输出的水量、总汞、甲基汞、颗粒物分别占总输出的80%、77%、86%、79%。   5.从输入—输出通量的结果发现,各水库均表现为河流颗粒物输送的“汇”;除乌江渡水库外,其它水库均表现为总汞的“汇”;对甲基汞而言,引子渡、洪家渡、索风营水库表现为“汇”,而普定、东风、乌江渡水库则表现为“源”。   6.普定和洪家渡水库中总汞的贮存率为56%和57%,明显高于其它水库,说明在上游有水库存在的情况下,水库对总汞“汇”的作用将降低。普定、东风、乌江渡水库中甲基汞的净通量分别为+69.4 g·yr-1、+368 g·yr-1、+857 g·yr-1,转化率为13%、73%、84%,说明甲基汞的净通量和转化率与水库的演化阶段有关,随着水库演化阶段的升高而增加,并且随着水库的不断演化,甲基汞将从“汇”变成“源”。
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