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《福建农林大学》 2007年
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福建主要滨海湿地生态系统重金属污染特征及评价

黄建国  
【摘要】: 福建地处我国东南沿海,海岸线漫长,分布着大量的滨海湿地。这些滨海湿地生态系统不仅为人类的生产和生活提供了多种资源。而且具有巨大的环境功能,在抵御洪水、调节径流、蓄洪防旱、调节气候、控制土壤侵蚀等方面起着巨大作用。近年来随着对滨海湿地开发利用规模的不断加大,围填滩涂造地和滩涂养殖等对滨海湿地的干扰加大,大量废水废渣直接排入湿地,导致南方滨海湿地的生态环境遭到严重破坏,极大地影响了滨海湿地生态系统生态功能的发挥。因此进行南方滨海湿地生态系统重金属污染的监测研究,掌握南方滨海湿地生态系统污染的定量数据已成为当前环境科学界急需解决的重大课题。 由于长期以来对滨海湿地生态系统的环境功能重视不够,缺乏对南方滨海湿地生态系统污染的监测和评价研究,特别是对南方滨海湿地生态系统中与人体健康密切相关的重金属污染状况研究还是空白,缺少南方主要滨海湿地生态系统污染的定量数据,由此导致了目前在南方滨海湿地保护和开发中盲目性较大,极大地影响了对南方滨海湿地生态系统的保护。有鉴于此,本论文针对目前南方滨海湿地研究中存在的问题,采取全面踏查、典型调查和定位研究相结合的方法,选择福建主要的滨海湿地类型(宁德三都湾湿地、福清福清湾湿地、莆田兴化湾湿地、福州闽江河口湿地、泉州泉州湾湿地、漳州九龙江河口湿地)作为调查对象,分别对福建主要滨海湿地生态系统土壤和水体的重金属(Cu、Pb、Ni、Zn、Cr、Cd、Mn)、pH、COD_(Cr)、NH_3-N等污染指标进行详细监测,在此基础上,分别运用N.L.Nemerow综合污染指数、地累积指数法、Hakanson潜在生态危害指数法对福建主要滨海湿地生态系统的污染状况进行评价,探讨不同评价方法对滨海湿地生态系统污染评价的可行性,为建立南方湿地污染预警体系和湿地资源的保护提供科学依据。主要研究结果如下: 1、福建主要滨海湿地生态系统土壤受到了不同程度的重金属污染,不同滨海湿地生态系统土壤重金属污染存在明显差异。福建主要滨海湿地生态系统土壤Cu、Pb、Ni、Zn、Cr、Cd和Mn平均含量分别是福建土壤背景值的1.91、4.02、4.27、2.73、1.02、11.67和3.37倍,其中Cd超标最为明显;滨海湿地生态系统中不同重金属含量差别较大,其中Mn的极差接近2349 mg·kg~(-1),Cu、Pb、Ni、Zn、Cr、Cd的极差分别为429、569、181、529、72和2.6 mg·kg~(-1);福建主要滨海湿地土壤中Cu、Pb、Ni、Zn、Cr、Cd和Mn含量的变异系数均超过40%,其中Cu的变异系数超过100%,表明不同滨海湿地生态系统土壤的重金属污染变化幅度较大。 2、对福建主要滨海湿地生态系统土壤重金属污染指标进行的聚类结果表明:当采用0-1系统聚类时,可将福建6个主要滨海湿地分为三类,第一类为福清湾湿地、三都湾湿地和闽江河口湿地,这三个湿地位于台湾海峡上游;第二类为泉州湾湿地和兴化湾湿地,位于台湾海峡中游,处于整个污染物的中间过渡区;第三类为九龙江河口湿地,从地理位置上看九龙江河口湿地处于台湾海峡下游。当采用R型因子聚类时,可将福建滨海湿地重金属污染类型分为三类,第一类为Cu污染,第二类为Pb、Ni和Mn污染;第三类为Cr、Cd和Zn的复合污染。 3、对福建主要滨海湿地生态系统土壤重金属污染的相关分析表明:福建不同滨海湿地土壤重金属污染均不是单一重金属污染类型,而是存在不同程度的重金属复合污染,Cu和Pb、Cu和Mn、Cu和Cr、Cr和Mn的相关性显著(p>0.05),其中Cu和Pb呈负相关,Mn和Ni、Ni和Pb的相关性达极显著(p>0.01);福建不同滨海湿地土壤重金属可浸提态含量之间相关性随浸提液的种类和重金属的不同而不同,不同重金属元素之间的相关性多为极显著。当采用DTPA浸提时,除Cr外,Cu与其它重金属的差异均达极显著水平,与用HCL浸提液提取Cu的结果类似,说明重金属Cu的可浸提态与其它重金属多呈复合污染。 4、利用DTPA(二乙三胺五乙酸)和HCL两种不同浸提剂提取土壤重金属研究中发现:福建滨海湿地土壤各种重金属的可提取态受土壤化学成分的影响较大,不是一个稳定的参数,不同提取剂提取的有效量无法统一。DTPA可浸提态平均值占全量平均值的0.76%~7.94%,而HCL可浸提态含量平均值占全量平均值的3.21%~36.55%,因重金属和浸提液的种类不同而异;不同浸提液(DTPA、HCL)对同一种重金属的浸提量也呈现不同的变化规律;不同浸提液提取重金属含量与重金属全量的比值随浸提液种类和重金属的不同而存在较大差别,福建主要滨海湿地土壤重金属HCL可浸提态含量与福建土壤背景值的比值均大于DTPA可浸提态含量与之的比值,这表明用不同浸提液提取重金属随浸提液种类不同而不同,用HCL浸提液提取滨海湿地土壤重金属的提取量比用DTPA提取量相对较大。 5、对福建主要滨海湿地生态系统水体污染的监测表明:福建滨海湿地水体的Pb、Ni和Cr均超过海水水质Ⅳ级标准,分别是海水水质Ⅳ级标准的7.6、2.5和30倍,其中Cr超标相对较严重,其它重金属没有超标。不同滨海湿地生态系统重金属污染程度存在明显差异,其中三都湾湿地水体Cu、Pb、Cd和Mn含量为0.0647、0.8619、0.1730、0.9256 mg·L~(-1),污染程度均居其它湿地首位;Ni污染最严重的是泉州湾湿地,达到0.3109 mg·L~(-1),污染最轻的是兴化湾湿地,为0.0289mg·L~(-1);Zn污染最严重的是兴化湾湿地,闽江河口湿地Zn污染最轻,分别为0.5079mg·L~(-1)和0.0931mg·L~(-1)。COD_(cr)变动幅度为2.97~765.20mg·L~(-1),其中污染程度最重的湿地为兴化湾湿地,达到765.20 mg·L~(-1),NH_3-N污染最严重的为福清湾湿地,含量为5.838 mg·L~(-1),闽江河口湿地水样的COD_(cr)和NH_3-N污染相对最低;水样pH值相对差别不大,基本处于6.5~8.0之间;水样温度一般处于10~20℃之间,均达到海水水质规定的排放标准,没有超标。 6、对闽江河口湿地生态系统水体污染一年的定位动态监测表明:闽江河口湿地生态系统水体重金属含量呈现出一定的季节分布规律,2~4月Cu、Pb、Ni、Zn、Cr、Cd、Mn均呈上升趋势,5~7月达到最高值,随后开始逐渐下落,整体上表现为中间高、两头低的趋贽,说明福建闽江河口湿地生态系统重金属污染季节变化明显,受上游来水成分及降雨等因素的影响较大。 7、利用Hakanson潜在生态危害指数法对福建主要滨海湿地生态系统土壤重金属的评价表明:从单个重金属的潜在生态危害参数看,不同污染物对生态风险影响程度的大小排序为:Cd>Ni>Pb>Cu>Zn>Cr,其中Cd属于极强污染,其余属微弱污染;从不同重金属的综合潜在生态危害指数来看,福建主要滨海湿地潜在生态危害指数RI=407.93,介于300≤RI<600,为于强污染,不同滨海湿地的污染程度表现为:兴化湾湿地>三都湾湿地>福清湾湿地>泉州湾湿地>九龙江湿地>闽江河口湿地。 8、利用不同污染评价方法对福建滨海湿地生态系统土壤重金属污染的评价表明:N.L.Nemerow综合污染指数中的单因子污染指数P_(ij)只能表明某一重金属是否受污染,其受污染的程度该评价方法未作出表述;地累积指数法更能详细地表明某一重金属受污染的程度和污染级别,但缺乏对整体评价判别;Hakanson潜在生态危害指数法单个重金属潜在生态富集系数(C~if)和潜在生态风险参数(E~ir)克服了这一点,它可以定量地反映某一特定环境中单种及多种污染物造成的污染程度,是评价滨海湿地土壤污染相对较理想的一种评价方法。 9、利用主成分分析法对福建主要滨海湿地生态系统水体11项指标的分析表明:11项单项指标可归结为四个主成分,其代表了福建主要滨海湿地水体污染指标全部信息的97.171%。四个主成分中,第一主成分是水体Pb、Cd、Mn、Cu污染状况的综合量度;第二主成分是Ni和Cr不同组分与温度和pH复合状况的量度;第三主成分是Cu、Zn和COD_(Cr)的综合量度;第四主成分主要是NH_3-N;福建不同滨海湿地生态系统水体的综合污染程度依次为:三都湾湿地>泉州湾湿地>兴化湾湿地>九龙江湿地>福清湾湿地>闽江河口湿地,其中以三都湾湿地的水质污染最为严重,闽江河口湿地水质污染最轻。
【学位授予单位】:福建农林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:X171.5

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3 刘宝森 王景波;黄河入海口启动恢复湿地工程[N];新华每日电讯;2006年
4 本报记者 杨林 特约通讯员 刘原 王衡;源之生态 归于生态[N];人民长江报;2007年
5 记者 亢德喜、张敏;中国湿地 年创价值2.7万亿元[N];人民日报海外版;2005年
6 记者 鄢玲 通讯员 曾兆爽;滦河口至北戴河生态系统处于亚健康状态[N];秦皇岛日报;2007年
7 副市长 吕雪萍;保护湿地生态系统 推动黄河三角洲生态高效经济区建设[N];东营日报;2007年
8 本刊记者 高立洪;湿地与水——人类可持续发展的生命线[N];中国水利报;2005年
9 通讯员 刘岚 斐勇;黄河铜鱼又现黄河口[N];中国水利报;2008年
10 记者 陆德选;我区将投3亿余元保护湿地生态系统[N];拉萨晚报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 黎明;天鹅洲湿地生态系统CO_2通量动态变化及其影响因子评价[D];中国科学院研究生院(武汉植物园);2007年
2 李兴春;松嫩平原湿地生态环境需水量研究[D];吉林大学;2006年
3 王为东;芦苇型水陆交错带中根孔结构及其影响下的水化学研究[D];中国科学院研究生院(生态环境研究中心);2002年
4 宋涛;三江平原生态系统CO_2通量的长期观测研究[D];南京信息工程大学;2007年
5 田应兵;若尔盖高原湿地生态系统的恢复与土壤碳、硒变化的研究[D];西南农业大学;2003年
6 王兴菊;寒区湿地演变驱动因子及其水文生态响应研究[D];大连理工大学;2008年
7 李波;吉林省西部湿地草原生态环境现状研究[D];吉林大学;2009年
8 周俊丽;长江口湿地生态系统中有机质的生物地球化学过程研究[D];华东师范大学;2005年
9 赵格日乐图;内蒙古达赉湖国家级自然保护区鸟类群落结构和动态研究[D];北京林业大学;2008年
10 周亮进;闽江河口湿地景观格局动态研究[D];华东师范大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 舒展;扎龙湿地生态环境评价[D];东北林业大学;2006年
2 何丽;武汉市湿地生态系统服务功能评价与可持续发展研究[D];华中师范大学;2008年
3 沈彦;洞庭湖区湿地生态脆弱性评价及其恢复与重建研究[D];湖南师范大学;2006年
4 潘艳秋;乌梁素海湿地鸟类生态学地理信息系统的设计与研究[D];内蒙古大学;2006年
5 施肖亮;渝西云雾山稻田湿地生态学初步研究[D];重庆大学;2009年
6 童健;长沙市湿地生态系统服务功能价值分析[D];中南林业科技大学;2011年
7 杨成玉;莫莫格国家级自然保护区湿地生态系统服务功能价值评估[D];东北师范大学;2008年
8 卢秀力;景观引导下的湿地生态系统建设[D];福建农林大学;2010年
9 李强;江苏泗洪洪泽湖湿地自然保护区生态环境监测体系的构建[D];南京农业大学;2005年
10 欧世芬;福建省湿地资源合理利用及保护对策研究[D];福建师范大学;2007年
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