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《海南师范大学》 2012年
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海南岛北部红树林湿地重金属富集及生态效应研究

王鹏  
【摘要】:红树林是分布于热带、亚热带河口潮间带的一种特殊的植物群落类型,对于浅海、滩涂栖息生物的多样性保护发挥着重要作用。 随着工业化与城市化的加剧,工业三废和城市生活污水的排放,生活垃圾及农业生产中农药化肥的大量使用,使其重金属污染越来越重。 本文以海南岛北部地区东寨港、清澜港和新盈港红树林湿地为基础,选择Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb、Hg等8种重金属元素作为研究对象,通过对海南岛北部红树林湿地沉积物-植物中重金属分布特征进行研究,探讨了重金属污染特征与生态危害的风险评价,进而在红树植物对重金属元素的吸收、累积、在植物体的分布及其富集特征等方面进行比较研究。 获得的主要结论如下: 1.研究区Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb等7种重金属元素的平均含量分别为:64.56mg/kg、31.09mg/kg、21.73mg/kg、60.71mg/kg、13.20mg/kg、0.11mg/kg、21.94mg/kg。与海南岛背景值相比,湿地表层沉积物中重金属元素As和Cd元素含量偏高。As元素含量远高于背景值,可能是由于近年来区内海洋渔业的大规模发展,水产养殖中农药与农业生产中化肥的大量使用,加上海洋港口船舶含油污水和居民生活废弃物的排放,使得研究区As元素含量急剧增加。Cd元素含量略高于背景值,说明海洋潮间带受城市生活废水排放及工业废物污染的影响在逐渐增加。 2.对海南岛北部红树林湿地沉积物表层7种重金属元素富集程度依次为:AsNiCuCrCdZnPb。其中,As、Ni、Cu和Cr元素达到严重富集,急需得到治理;Cd元素和Zn元素分别受到中度和轻度污染,在今后的活动和工作中应密切关注;Pb元素富集指数最低,处于元素适中级别,未出现污染和贫乏现象。 3.研究区湿地沉积物表层重金属元素相关性分析显示:Cr、Ni、Cu、Zn、Al、Fe相关性强,说明这些重金属元素可能具有相同的污染源,是通过共沉淀或吸附积累在沉积物中,其地球化学特性相近。As和Cd元素与其它大部分重金属元素之间没有明显的相关性,可能是因为As元素和Cd元素在地球化学行为方面与其它重金属元素的相似特征不明显,以及As元素和Cd元素的来源不同于其它重金属元素的来源,因此与其它重金属元素的相似特征不明显。 4.本文采用内梅罗指数法、潜在生态危害指数法和地质累积指数法对研究区湿地重金属污染进行了评价,结果显示,除了Pb和Zn外,其它元素都对研究区湿地造成了不同程度的污染,以As和Ni最为严重。对三个研究区域重金属污染的研究发现,清澜港受污染最为严重,其次为新盈港,东寨港湿地受污染最轻。 5.进一步对植物中重金属元素含量研究发现,不同红树植物对重金属元素的吸收和富集能力不同,且同一红树植物的不同组织对重金属的吸收和富集能力也不同。Cr、Ni、Pb、As、Cd和Hg元素主要分布于红树植物的根、茎部,其原因可能是湿地中这些重金属元素无生物活性,因此植物的吸收量不大;而Zn和Cu元素在在7种红树植物体根、茎、叶中的含量相差不大,且含量均较高,分析认为这两种元素为植物生长所需元素,因此在植物体内,尤其是植物根部累积量较高,这也正反应了植物生长对部分元素的需求。 6.总体上瓶花木和角果木对重金属元素的吸收能力最强,木果楝对重金属元素的吸收能力最弱。其中瓶花木对Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd这六种重金属元素的吸收能力较强,而角果木对Pb的富集能力较强。因此瓶花木和角果木可利用其富集作用对湿地环境做一定的生物修复。需要指出的是角果木、瓶花木、尖瓣海莲、桐花树、木榄、木果楝、莲叶桐7种红树植物均显示了对不同重金属元素较好的转移能力,但对As元素的运输能力均很弱,今后在红树林湿地的生态恢复工作中应增加培植对As元素转移能力强的植物。
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