扎龍濕地—食物鏈銅、鐵、鉛含量測定

摘 "要：扎龍自然保護區坐落于黑龍江省松嫩平原西部，是我國最大的鶴類和濕地生態類型的國家級自然保護區。在扎龍濕地蘊藏著大量的野生動植物資源，然而由于人為的干擾和旅游等活動，致使濕地遭到嚴重的破壞。目前扎龍濕地所面臨著的問題包括：缺水、火災、污染和資源枯竭等。本文將采用電感耦合等離子發射光譜法，對扎龍濕地的水體、底泥、魚類和鴨類體內的銅、鐵、鉛進行測定，從而對扎龍濕地-食物鏈的現狀進行分析評價。通過實驗可以看出Cu、Fe、Pb含量在扎龍濕地-食物鏈中沿著營養級的升高，其含量被不斷的擴大，水體lt;魚類lt;雁鴨類。在雁鴨類羽毛內Cu、Fe、Pb含量不同，Pb

關鍵詞：扎龍濕地;電感耦合等離子發射光譜法;食物鏈;潛在生態危險評價;

中圖分類號：S791.246 " " "文章編號：1674-3520（2014）-11-00-02

一、前言

目前地球上存在著森林、海洋和濕地三類非常重要的生態系統。濕地因為具備豐富的食物鏈和生物多樣性又被賦予“生物超市”的美名。由于濕地的特有環境，為大量動植物提供了合適的的生活環境，因此在自然景觀保護中具有重要作用。因為濕地具有凈化作用，能夠處理自然和人類產生的水和廢棄物 因此又被稱為“地球之腎”;除此之外，濕地還具有穩定的供應水源，改善洪澇和干旱的自然狀況，凈化水體質量和調整地下水水位等作用。隨著經濟社會的不斷發展，濕地因為其豐富的動植物資源和旅游風景，越來越被人們關注。濕地作為極為重要的旅游觀光地點，逐漸被人們所了解和建設。濕地由于人類的長時間不合理建設和使用，目前濕地環境狀況嚴重被污染惡化。

二、實驗部分

（一）樣品的采集與保存。扎龍濕地地勢較平，受污染程度比較均勻，因此采用圓形布點法。確立采樣的位置后，進行采樣，對樣品進行編號備用。

測定水樣中金屬離子時，通常使用硝酸進行酸化，使其至pH值在l至2之間，這樣不僅能夠避免水解沉淀重金屬，還可以避免器壁表面吸附金屬，同時將水樣的pH值保持在l至2 之間還可以抑制生物的活動。密封后放入冰箱內4℃保存。底泥樣品的保存：將從濕地湖水中取得的底泥放在封口袋里記號保存，進入實驗室后將底泥倒在塑料膜上，使其平攤至約為兩厘米的薄膜。經過24小時自然風干后，再用玻璃棒碾壓攪拌，揀出雜質，盡量使顆粒物減小。取適量風干樣品放到研缽磨碎，讓風干后的底泥樣品可以通過2mm（10目）孔徑篩，之后放入玻璃瓶中待用，最好用標簽記號。

魚類樣品的保存：魚類樣品采用漁具捕撈。采集后應盡快進行種類鑒定，洗凈后將其中的水分除去，將每條魚放在風口袋內，做好標記，置于冰箱內備用。鴨類樣品的保存：將鴨類的羽毛放在封口袋中，置于冰箱內保存。

（二）試驗用樣品的預處理

1、水樣的消解。水樣待測液的制備：由于扎龍濕地的水體有機質的含量較多，因此用硝酸-高氯酸體系的消解方法。取水樣100mL放于250mL錐形瓶內，然后加入5mL硝酸，然后將樣品放在在電熱板上進行加熱，將電熱板電壓控制在110V，加熱直到大量有機物被消解。這時取下燒杯，冷卻，加2mL高氯酸，繼續放在電熱板上加熱至開始冒高氯酸白煙，如試液顏色比較深，再繼續加入硝酸，直到冒濃厚高氯酸白煙將盡（將樣品蒸發殆盡）。然后將燒杯稍冷，用2%HNO3溶液溫熱溶解殘渣，若仍有殘渣，應用漏斗過濾，將濾液冷卻至室溫，然后用2%HNO3溶液定容備用。

2、底泥的消解。底泥待測液的制備：采用硝酸-鹽酸-氫氟酸-高氯酸[6]。準確稱取0.5g左右的底泥（精確至0.001g）的試樣，將試樣放于聚四氟乙烯坩堝（50mL）中，樣品先用水潤濕，繼續滴加5mL鹽酸，將樣品放在電熱板上低溫加熱，使樣品蒸發至2-3mL時，取下冷卻。再依次加入3mL硝酸，2mL氫氟酸，2mL高氯酸。加蓋后，在電熱板上加熱1小時左右。取下蓋子之后用水吹洗，繼續在電熱板上加熱1～2小時，直到冒含高氯酸的白煙，將試樣溶液蒸發至近干，用水吹洗杯壁，然后再加入5滴高氯酸，加熱至白煙冒盡，取下冷卻，用水將杯壁和蓋子吹洗，并再加入1mL硝酸，溫熱溶解殘留固體，用2%HNO3定容至25mL，，待測[2]。

3、魚類的消解。魚類待測液的制備：采用硝酸消解法。儀器：微波消解儀。將魚類樣品在105℃恒溫干燥箱中進行烘干，然后將粉碎樣品，混勻，稱取樣品0.5g，精確至（0.0001g），將樣品放于聚四氟乙烯的微波消解罐中，然后各做3份平行，加少許水潤濕后，再分別加入10.0mL硝酸和2mL高氯酸，靜置一段時間。之后將聚四氟乙烯微波消解罐裝罐，放入微波爐轉盤，分別設置20min 、30min 、40min 、50min 進行消解樣品，將樣品消解完成后，取出樣品冷卻，用2%HNO3溶液定容至25mL[3]。

4、鴨類羽毛的消解。鴨類待測液的制備：采用硝酸消解法：將鴨類羽毛樣品在105℃恒溫干燥箱中進行烘干，然后將羽毛樣品剪碎，混勻，稱取樣品0.5g，精確至（0.0001g），將樣品放于聚四氟乙烯的微波消解罐中，然后各做3份平行，加少許水潤濕后，再分別加入10.0mL硝酸和2mL高氯酸，靜置一段時間。將聚四氟乙烯微波消解罐裝罐，放入微波爐轉盤，分別設置20min 、30min 、40min 、50min 進行消解樣品，將樣品消解完成后，取出樣品冷卻，用2%HNO3溶液定容至25mL。

5、空白溶液的制備。空白溶液的制備：量取與樣品待測液體積相同的去離子水，然后按順序加入同樣體積的酸，即可制的樣品的空白樣。

（三）實驗樣品中重金屬的含量測定與計算。樣品中M的計算：通過電感耦合等離子發射光譜法測得樣品的濃度ρ（μg/mL），然后按下列公式計算：

M的含量（μg/g）=ρV/m " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " "（2-1）

式中：ρ—樣品中M的濃度，μg/mL;

V—經消解定容后的體積，mL;

m—消解時所稱取的樣品的質量，g;或消解時液體樣品的體積，mL。

1、水樣的測定結果。根據公式（2-1）計算出所有水樣樣品中金屬的含量如下：

Cu含量最大值0.0043μg/mL，最小值0.0025μg/mL，樣品整體平均值0.0035μg/mL;

Fe含量最大值0.05μg/mL，最小值0.02μg/mL，樣品整體平均值0.04μg/mL;

Pb含量最大值0.0017μg/mL，最小值0.0004μg/mL，樣品整體平均值0.00075μg/mL;

2、底泥的測定結果。根據公式（2-1）計算出所有底泥樣品中金屬的含量如下：

Cu含量最大值為11.50 μg/g，最小值為28.00 μg/g，樣品整體平均值為19.19 μg/g;

Fe含量最大值為43.50 μg/g，最小值為32.34 μg/g，樣品整體平均值為37.73μg/g;

Pb含量最大值為26.00 μg/g，最小值為11.50μg/g，樣品整體平均值為17.56 μg/g;

3、魚類的測定結果。根據公式（2-1）計算出所有魚類樣品中金屬的含量如下：

Cu含量最大值為6.50μg/g，最小值為4.50μg/g，樣品整體平均值為5.67μg/g;

Fe含量最大值為115.50μg/g，最小值為102.50μg/g，樣品整體平均值為110.67μg/g;

Pb含量最大值為0.35μg/g，最小值為0.20μg/g，樣品整體平均值為0.27μg/g;

4、雁鴨類的測定結果。根據公式（2-1）計算出所有鴨類樣品中金屬的含量如下：

Cu含量最大值為28.50μg/g，最小值為 15.50μg/g，樣品整體平均值為21.67 μg/g;

Fe含量最大值為 418.50μg/g，最小值為 392.50μg/g，樣品整體平均值為404.00 μg/g;

Pb含量最大值為 1.55μg/g，最小值為1.20 μg/g，樣品整體平均值為1.38 μg/g;

（四）結果分析

在扎龍濕地系統中不同生物等級的生物和水體中Cu、Fe、Pb的含量，從相關數據可以看出在水體中Cu、Fe、Pb含量極低，Cu：0.0035μg/mL;Fe：0.04μg/mL;

Pb：0.00075μg/mL。含量低于國家地面水環境標準GB3838-2002。而水體中魚類的Cu、Fe、Pb含量甚高，營養級最高的雁鴨類體內的Cu、Fe、Pb含量更高。在魚類的體內重金屬的含量是水體的數倍：Cu：1620倍 ;Fe：2766倍; Pb：360倍。在雁鴨類的重金屬是水體的數倍：Cu：6191倍 ;Fe：10100倍 ;Pb：1840倍。雁鴨類的重金屬是魚類的數倍：Cu：3.83倍;Fe：3.65倍;Pb：5.11倍[4]。

重金屬在濕地湖泊沉積物中大量存在，與此同時一些生物主要以湖泊沉積物作為主要食物。所以對扎龍濕地的水體底泥同樣進行分析測定，并進行了潛在的生態危險評價。

根據扎龍濕地目前的地理位置和生態狀況，在對其環境評價時選用了生態風險指數法。利用Hakanson創建的生態風險指數法分析評價扎龍濕地-食物鏈潛在的生態風險狀況。Hakanson生態風險指數的計算公式如下式[5]：

Cif=Ci表/Cin " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " （2-2）

Eir=Tir×Cif " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " "（2-3）

RI=∑Eir，即RI=∑Tir×Ci表/Cin " " " " " " " " " " " " " " " " " " " "（2-4）

式中：Cif—某重金屬的富集數，Ciflt;1輕微污染，1≤Ciflt;3中度污染，3≤Ciflt;6強度污染，Cif≥6很強污染;

Ci表—樣品（水樣、土壤樣品）中重金屬的實測含量;

Cin—計算所需參比值，扎龍濕地所需的Cu、Pb、Fe的參比值分別為：17.78、20.23、2.94;

Eir —潛在生態風險參數;Eirlt;40輕微污染;40≤Eirlt;80中等污染;80≤Eirlt;160強度污染;160≤Eirlt;320很強污染;Eir≥320極強污染;

Tir —重金屬毒性系數;Pb=Cu=5，Fe=1。

RI—多種金屬潛在生態風險指數，RIlt;150輕微污染;150≤RIlt;300中等污染;300≤RIlt;600強污染;RI≥600很強污染[6]。

根據公式（2-2）、（2-3）計算出扎龍濕地潛在的生態危險參數。評價出扎龍濕地的污染情況。

表1 扎龍濕地底泥Cu、Fe、Pb潛在生態風險參數

從表中可以看出，潛在風險參數均小于40，在輕微污染范圍內。

根據公式（2-4）計算出潛在生態風險指數，如表2所示

表2 "扎龍濕地底泥Cu、Fe、Pb潛在生態風險指數

結果可知：底泥中的銅、鐵、鉛通過Hakanson創建的生態風險指數法進行評價，其潛在生態風險參數（Eir）和潛在生態風險指數（RI）均在輕微危險數值以內[7]。根據生態危險評價結果可知，扎龍濕地底泥屬于輕微污染。

三、結論

本論文運用了電感耦合等離子發射光譜儀法對扎龍濕地的水樣、底泥、魚類和雁鴨類羽毛中的Cu、Fe、Pb進行了分析測定。并對扎龍濕地底泥的進行了潛在的生態危險評價。

通過實驗可以看出Cu、Fe、Pb含量在扎龍濕地-食物鏈中沿著營養級的升高，其含量被不斷的擴大，水體lt;魚類lt;雁鴨類。而在雁鴨類羽毛內Cu、Fe、Pb含量不同，Pb

因為湖泊中沉積物是一些生物的主要食物來源，所以對扎龍湖泊中的底泥進行了測定分析，并進行了潛在的生態危險評價，發現扎龍濕地的潛在生態風險參數均小于40;潛在生態風險指數均小于150，屬于輕微污染區域。為建立完善的管理制度與措施。保護區內的各管理部門應積極配合，大力加強對保護區濕地的管理。

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基金項目：齊齊哈爾大學高教中心項目 2013013