汞在酸沉降地区陆地生态系统中的分布与行为

【摘要】： 自20世纪50年代初日本水俣湾发生举世震惊的“水俣病（Minamata Disease）” 事件以来，人们对汞污染问题已进行了一系列的研究，并对汞在水环境中的富集、 转化、食物链的传递与危害等环节有了较为明晰的认识。至1980年代，人们又认 识到，由于化石燃料燃烧等人为源向大气散发大量的汞，经大气扩散而使其成为全 球性的污染物。人为散发的汞经过一定时间和距离的传输后，超过90％的部分最终 会回落到陆地生态系统，并通过陆生食物链威胁人类健康。 在酸沉降地区的调查发现，伴随酸沉降的危害使土壤—植物系统遭受汞污染的 问题严重，汞在陆生食物链的传递呈数量级上升。因此，对陆地生态系统汞问题的 研究已成为当今不可忽视的重要课题之一。为此，针对目前此研究领域的薄弱环节， 本文选择耗煤量大、汞散发较严重的酸沉降地区——重庆作为调查对象，通过现场 调查、野外田间定点观察和室内模拟试验相结合的方法，对汞在酸沉降地区陆地系 统的分布状况和一些行为特征进行了研究，为预测和控制汞在陆地生态系统的污染 问题提供科学参考依据。 本项研究的调查范围包括重庆市主城区、近郊及远郊区共约556km~2的区域， 调查内容为汞在不同酸沉降危害区近地大气、土壤、植物中的分布状况，区域人为 汞散发源及散发量，近地大气汞与土壤—植物系统汞富集的关系等。 田间试验设在酸沉降危害程度不同的三个点，即重污染区（九龙坡区九龙村）、 轻污染区（北碚区西农农场）和对照区（北碚澄江镇转龙村），各选择一块菜地， 在菜地中心埋设承接淋滤水的装置。试验从2000年5月至2001年1月共种植了豇 豆和洋白菜两季蔬菜，试验期间收集并分析所有降水、降尘、淋滤水样品，定时采 集和分析土壤、植物样品。目的是研究不同酸沉降危害区汞在菜地系统的周转平衡 状况。 盆栽试验设置高气汞和低气汞两组，每组8个处理，各重复4次，共进行2次 莴笋幼苗试验。盆栽试验的目的主要是探讨大气汞对土壤—植物系统的影响规律， 汞在土壤中的形态转化等。 结果表明，汞在陆地系统近地大气的空间分布状况为城区＞农地系统＞林地系 统；大气汞浓度与酸沉降有关联，酸沉降危害严重的区域近地大气汞浓度较高，随 着酸沉降危害程度的降低，近地大气汞浓度相应降低；在对近地面0cm、50cm、100cm 和 150cm 4个高度的大气进行同步采样监测获得的结果表明，在裸地、林地、果园、 菜地二种类型的下垫面上，在距地面 150cm高度范围内，均以 50cm层次的气汞浓 度分布最高，100cm和 150cm层次的大气汞浓度次之，贴近地面（ocm）的大气汞 浓度最低。下垫面类型对大气汞的垂直分布影响较大。在不同类型的下垫面上，以 裸地上部的大气汞浓度分布最高u．648．5 11wIY13），为其它类型的 1倍以上。林地 上部的大气汞浓度最低，仅为 4．1—9．8 ＂g／th＼就点污染源而言，大气汞浓度随着距 污染源距离的槽加而下降，从距重庆体温计厂不同距离内测得的数据看，大气汞浓 度与距离呈幂函数关系，两者的关系为： y二351．87X刀32M RZ＝09538 近地大气汞的时间变化特征为：在一天内，大气汞浓度以12：opel4：00之间最 高；大气汞月变化状况是卜8月，月平均气汞浓度逐月升高，吕月后逐渐下降。影 响气汞时间变化最重要的因素是气温。在酸沉降重污染区月平均大气汞浓度与月平 均气温的相关系数为0．7666树，轻污染区的相关系数为0．8128的，两地的月平均气 汞浓度均与气温呈极显著的正相关关系。 在田间试验点对大气沉降物进行连续1年的定点监测，结果发现，酸沉降地区 沉降物所含汞的空间分布与大气汞的空间分布大体一致，3个试验点中重污染区九 龙五队大气汞浓度最高，所测得的降尘汞和雨水汞含量也最高，全年降尘汞含量为 0．354 mg／kg，雨水平均汞含量为 65．6 ＂g／L，分别约为对照区的 3 ＄和 2倍。大气沉 降物汞的分布趋势为重污染区＞轻污染区＞对照区。雨水汞的时间分布状况在不同酸 沉降危害区基本一致，其总的变化状况为l—8月，雨水月平均汞含量逐渐下降，9u 月则逐渐上升，其中1、2、12月份较高，7、8月份最低。雨水汞含量的这种分布 趋势与降雨年分布状况密切相关。三个观测点雨水汞含量与降雨量之间均存在显著 的负相关，即降雨量越高，雨水汞含量越低。相应的直线回归方程为： y ’”－0·3726x＋97．644 r ’二－0．6754“（n。12） y ＃“－0·267卜73．979 r e二－0．8281”“（＝12） y M＝·0·2350x＋52石66 r t＝·0．8109”’（n＝fi） 从不同酸沉降区的调查结果可见，出于受到伴随酸沉降危害而产生的汞污染影 2 响，与重庆市紫色土汞的自然背景值门．0628“、1．8 mg／kg）相比 （198年X 目前 酸沉降重污染区的表层土壤汞累积已达到相当高的水平，其表层土壤平均汞含量?