三江平原典型湿地土壤中汞的分布特征

三江平原典型湿地土壤中汞的分布特征

湿地是自然界三个生态系统之一，在生态中起着重要的作用。湿地位于水和土壤的交错带内，随着水位的变化，氧化还原环境发生了严重变化，影响了湿地中液体的转移和转化。沼泽湿地是液体沉淀的集合，在区域内的循环中起着重要作用。研究表明，湿地是许多湖泊和河流甲基环水域的重要来源。三江平原分布着大面积的湿地。沼泽湿地面积为1.13144？km2，河流和湖泊面积为0.434？km2。这是中国最大的淡水湿地分布区域。解放后，大面积湿地被恢复为农田，自然景观变化很大。水中的铅含量很高，通常超过国家标准。这项工作初步研究了三江平原湿地中的硫含量、分布和转移，分析了土地利用变化对湿地水流动的影响，为了解湿地中钾化合物的地球化学行为提供了基础。1材料和方法1.1泽、麻黄、沼泽和沼泽以中国科学院三江平原沼泽湿地生态试验站为研究中心,在三江平原上设计了37个点位(见图1),采集土壤、植物、水188个样品.三江平原分布的湿地以毛果苔草沼泽和小叶樟沼泽为主要类型,小叶樟沼泽分布地势较高,以季节性积水为主;毛果苔草沼泽分布地势较低,一般有永久性的积水;乌拉苔草沼泽是两者的过渡形式,选取以上三种类型的湿地进行研究.毛果苔草湿地发育的是泥炭沼泽土,可分为草根层、泥炭层、腐泥层、潜育层4个层次,其厚度不一,小叶樟沼泽发育的是草甸沼泽土,可分为枯枝落叶层、腐殖质层、过渡层、潜育层4个发生层次.表层采用挖掘方式采样,其它各层均采用NZ型泥炭钻进行采样,以防止各层之间的干扰.采样时间为2001年6月.1.2总汞和总汞的测定样品用V2O5-H2SO4-HNO3法消解,F732-V智能型冷原子吸收测汞仪测定总汞.用同样的方法测定空白,测定精确度用土壤标准样品进行检验,结果满意.2结果与讨论2.1土壤2.1.1种类型湿地总汞含量的分布规律三江平原湿地表层总汞平均含量为88.4ng/g,高于黑龙江土壤A层汞平均含量,随着深度的增加总汞含量明显降低(见表1),这与有机质含量的不断降低有关(r=0.80,P<0.001),总汞与小兴安岭泥炭藓沼泽相比含量偏低.三种类型湿地在上面两个发生层次中总汞含量有下面的规律:毛果苔草沼泽>乌拉苔草沼泽>小叶樟沼泽(见图1),随着相对位置的升高而不断降低;研究表明三种类型沼泽土壤的有机质含量也具有同样的特点.毛果苔草湿地与小叶樟湿地相比地势较低,易于累积汞,并且由于常年处于淹水状态,以还原性环境为主,有机质易于保存,发育较厚的泥炭层,厚约为10—35cm.而小叶樟湿地,地势较高,有机质分解较快,腐殖质层较薄,厚约2—10cm.乌拉苔草沼泽总汞含量处于毛果苔草沼泽和小叶樟沼泽之间.第4层总汞含量则与上面两层不同类型沼泽的总汞含量大小顺序相反.2.1.2验场湿地杂草层和泥土层对三江沼泽生态实验站与周围农场不同开垦年限耕地土壤中汞的含量进行对比(见图3).已开垦耕地耕作层总汞的含量平均为32.8ng/g,低于三江站实验场湿地草根层(105.1ng/g)和泥炭层(93.1ng/g);犁底层(28.2ng/g)略低于潜育层,总汞含量变化不大.湿地土壤总汞含量要高于周围土壤,因此湿地具有累积汞的能力,湿地为汞的汇.开垦后的土壤各层总汞含量降低很快,开垦2年耕作层总汞的下降速率见图3.并且耕作层总汞的减少速度要高于犁底层.这表明湿地开垦以后有机质很快分解,大量的汞释放给大气或者通过径流的方式迁移,如稻田排水沟中水的总汞含量为112.6ng/L.2.1.3湿地污染严重原始沼泽湿地中总汞含量高于受到干扰后的湿地,湿地排水后用作牧场,其土壤各层总汞高于开垦以后又恢复的湿地(见图4),用作牧场的湿地草根层和泥炭层总汞含量降低迅速,而在腐泥层和潜育层总汞含量变化不大,而开垦多年湿地又恢复为小叶樟湿地的则各层含量都相对较低.因此湿地利用为耕地后,土壤有机质、总汞含量等变化比利用为草地变化剧烈得多.人类对湿地的干扰,使历史时期累积的汞逐渐释放出来,湿地也由汞的汇变成了源,加剧了汞的地球化学迁移,从而将影响到大气和水体汞含量的变化,通过对三江平原水体多年的监测以及本研究结果表明,水体污染比较严重.2.2湿地植物总汞含量的变化植物中总汞的含量差别较大,毛果苔草平均含量为51.2ng/g,小叶樟平均含量为31.8ng/g,乌拉苔草平均含量为23.1ng/g,说明不同的植物对汞的吸收能力是不同的,三江平原湿地植物总汞含量明显高于北方草原植物(23ng/g),也都超过了PatE.Rasmussen等人研究的Ontario地区植物总汞含量5—15ng/g的范围.总汞含量叶>茎,如小叶樟叶的总汞的平均含量为53.1ng/g,茎的平均含量为10.5ng/g.由于湿地中土壤和水中的汞的含量较高,释放的汞使近地面大气汞浓度较高,从而被叶面吸附.植物和草根层土壤的相关性较小(r=0.32,P=0.1),表明土壤中总汞的含量对植物的影响不大,已有的研究也表明植物从土壤吸收的汞可以忽略,因此植物中的汞主要来自大气.2.3春季高于春季的湿地排水效果三江平原湿地水中总汞含量各地差异较大,春季沼泽水总汞含量为58.4~131.6ng/L,秋季为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响,稻田排水中悬浮颗粒物较多使湿地水中汞含量较高.另外春季湿地中植物枯落物较多,积雪溶水使柘落物中的汞进入水体.3根和有效组总汞含量的测定(1)三江平原沼泽湿地土壤总汞含量较高,具有从