城市濕地對(duì)金屬元素凈化能力的季節(jié)效應(yīng)

周會(huì)東，王燁彬，李永林，馮源強(qiáng)，蘇思強(qiáng)

（西藏地勘局中心實(shí)驗(yàn)室，西藏 拉薩 850000）

位于中國(guó)西藏自治區(qū)首府拉薩市市區(qū)西北的拉魯濕地是我國(guó)海拔最高，面積最大的天然城市濕地，呈現(xiàn)高寒濕地生態(tài)系統(tǒng)。濕地總體呈東北-西南帶狀分布，濕地的水流入口在東北方向，水流整體以東北-西南的方向穿過(guò)濕地系統(tǒng)，從西南方向排出水流。濕地通過(guò)一系列理化、生物途徑能夠?qū)μ囟ㄎ廴疚镞M(jìn)行截留［1-2］，對(duì)流經(jīng)濕地的水流進(jìn)行凈化作用。

通過(guò)一年12個(gè)月每月一次對(duì)拉魯濕地進(jìn)出水口水質(zhì)分析研究，可以進(jìn)一步了解拉魯濕地受到外界污染的時(shí)間效應(yīng)和拉魯濕地整個(gè)濕地生態(tài)系統(tǒng)對(duì)一些元素的截留能力來(lái)探討拉魯濕地凈化水質(zhì)的季節(jié)效應(yīng)和拉魯濕地的健康狀況。

1 實(shí)驗(yàn)方法

1.1 采樣點(diǎn)的選擇和采樣方法

本次實(shí)驗(yàn)將拉魯濕地作為一個(gè)整體的宏觀生態(tài)系統(tǒng)，在采樣點(diǎn)的選擇上，只選擇濕地主要的兩個(gè)水流入口東北角L1、北角L2，以及兩個(gè)主要的水流出口南角L3、西南角L4。水體流向總體為L(zhǎng)1-L2-L3-L4，L1和L2的流量之和約等于L3和L4的流量之和。規(guī)定每個(gè)月第一個(gè)連續(xù)兩天放晴后的第三天進(jìn)行采樣工作，規(guī)定采樣點(diǎn)附近3米內(nèi)不能有明顯的影響整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的系統(tǒng)外污染物。

在采樣點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量pH值和電導(dǎo)率過(guò)后，將聚四氟乙烯酯燒杯下放到水面下10～20cm采集水樣，然后第一時(shí)間將水樣轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯酯采樣瓶中，并用膠頭滴管加入GR級(jí)硝酸調(diào)節(jié)pH值小于2。

1.2 樣品的測(cè)試

將樣品帶到西藏自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘局中心實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室分析檢測(cè)。根據(jù)我國(guó)列入的環(huán)境優(yōu)先污染物元素表［3］，和其他一些常見(jiàn)的金屬污染元素，本次實(shí)驗(yàn)最終選取了對(duì)水樣中的As、Sb、Hg、Se、Fe、V、Ti、Tl、Cu、Pb、Zn、Cr、Cd、Co、Be、Ni、Mn等元素進(jìn)行測(cè)定，檢測(cè)依據(jù)為 《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》（第四版），GB／T8538-2008，檢測(cè)儀器為 ICP-OES、ICP-MS、AFS，檢測(cè)環(huán)境：溫度20℃，濕度40%。拉魯濕地中其中Fe、V等兩種元素利用ICP-OES測(cè)定，Hg、As、Se、Sb等元素利用AFS測(cè)定，其余元素利用ICP-MS測(cè)定。

2 檢測(cè)結(jié)果及分析討論

2.1 pH值

由圖1表示出四個(gè)采樣點(diǎn)12個(gè)月份中每個(gè)月的pH值。采樣點(diǎn)全年呈現(xiàn)堿性，入水口處pH值平均為8.01比出水口的pH值7.68高，證明濕地生態(tài)系統(tǒng)對(duì)水質(zhì)有明顯的降低pH效果。而且同是出水口的L3和L4，因?yàn)閺腖4出去的流經(jīng)更多的濕地區(qū)域，L4的pH值普遍比L3低。全年中pH走向呈現(xiàn)春冬低，夏秋高的走勢(shì)。這證明夏秋期間外來(lái)污染物的增多，符合拉薩地區(qū)的人文情況。伴隨著夏秋的污染物增多，pH增高，出水口的pH在夏秋期間伴隨著入水口pH的增高而增高，濕地對(duì)水流pH值的降低能力達(dá)到了峰值。

圖1 不同采樣點(diǎn)不同月份水環(huán)境pH值走勢(shì)圖

2.2 元素含量分析討論

利用AFS對(duì)水樣中的As、Hg、Sb、Se進(jìn)行了分析得出這四種元素在不同的采樣點(diǎn)不同季節(jié)中含量都在檢出限之下，不參與討論。

利用IPC-OES對(duì)水樣中的Fe、V進(jìn)行檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，進(jìn)出口不同季節(jié)V的含量在檢出限之下，一年中Fe的含量走勢(shì)如圖2。其中兩個(gè)入水口處Fe元素年平均含量為130.42μg／L，相比出水口處Fe元素年平均含量37.20μg／L高了很多，年平均去除率為71.4%，反映出濕地對(duì)Fe元素有很強(qiáng)的截留能力。拉魯濕地主要植被為蘆葦，蘆葦作為國(guó)際上公認(rèn)的水生植物優(yōu)勢(shì)品種［5-6］，蘆葦對(duì)Fe的富集能力非常強(qiáng)，尤其在根部竟高達(dá)506萬(wàn)倍［7］。

圖2 不同采樣點(diǎn)不同月份水環(huán)境Fe含量走勢(shì)圖 （μg／L）

利用IPC-MS對(duì)其余元素經(jīng)行測(cè)量，其中Cd、Co、Ti、Tl、Be、Ni、Cr、Mn、Mo檢測(cè)結(jié)果在檢出限之下，不參與討論。由圖3看出，四個(gè)采樣點(diǎn)不同月份水樣中Cu元素的含量變化走勢(shì)圖，走勢(shì)圖呈現(xiàn)出冬春低，夏秋高的情況，在春季L4出水口的Cu含量在檢出限之下，在夏秋季節(jié)中，人類活動(dòng)產(chǎn)生的影響遠(yuǎn)比冬春季節(jié)高，使得進(jìn)入濕地的Cu元素增多，但是經(jīng)過(guò)濕地對(duì)Cu元素的截留之后，相比入水口處Cu年平均含量6.68μg／L，出水口的年平均Cu含量2.30μg／L還是有很明顯的降低，年平均去除率為65.53%以L4來(lái)看濕地對(duì)于Cu元素的凈化能力還處于很健康的狀態(tài)。

圖3 不同采樣點(diǎn)不同月份水環(huán)境Cu含量走勢(shì)圖 （mg／L）

由圖4看出，四個(gè)采樣點(diǎn)中不同月份水樣中Pb元素含量的變化，圖中可以看出Pb元素在冬春季節(jié)基本處于檢出限之下，結(jié)合拉薩的風(fēng)土人情可知，冬春季節(jié)中，車輛大幅度減少，來(lái)自汽車尾氣造成的Pb污染達(dá)到最低，4月份開(kāi)始，返拉人員大幅增加，拉薩車流量增多，濕地入口的Pb元素含量也逐漸增高，到達(dá)10月黃金周，Pb含量達(dá)到了一年頂峰，即便濕地生態(tài)系統(tǒng)中蘆葦對(duì)Pb有一定的固定作用［6］，出水口的Pb含量也隨著入水口的Pb含量有明顯增加，濕地對(duì)于Pb元素的截留能力達(dá)到上限。入水口年平均Pb含量為0.290μg／L，出水口年平均Pb含量為0.163μg／L，濕地對(duì)Pb元素的年平均去除率為43.86%。

圖4 不同采樣點(diǎn)不同月份水環(huán)境Pb含量走勢(shì)圖 （mg／L）

由圖5看出，四個(gè)采樣點(diǎn)中不同月份水樣中Zn元素含量的變化，在圖5中，二三月份Zn含量均在檢出限之下。而之后的月份中Zn含量逐漸增高，結(jié)合拉薩的進(jìn)出人流情況，拉魯濕地的Zn元素主要來(lái)自于外界的人類活動(dòng)，全年中，進(jìn)水口Zn含量平均為4.24mg／L，出水口全年平均 Zn含量為1.69mg／L，去除率為60.1%。

圖5 不同采樣點(diǎn)不同月份水環(huán)境Zn含量走勢(shì)圖

3 討論

通過(guò)以上分析，拉魯濕地在全年各個(gè)季節(jié)中都有著明顯的凈化作用，特別是在夏秋季節(jié)，整個(gè)濕地生態(tài)系統(tǒng)的凈化能力達(dá)到了峰值。

通過(guò)本次12個(gè)月的測(cè)試數(shù)據(jù)顯示，拉魯濕地對(duì)Pb的截留作用在十月前后達(dá)到了能力的上限，這也和拉魯濕地對(duì)Pb元素較低的去除率有一定關(guān)系。

濕地對(duì)其他元素的凈化能力則還處于相對(duì)健康的狀態(tài)，其中濕地生態(tài)系統(tǒng)依托大量蘆葦植被的存在，使得濕地對(duì)Fe元素的凈化能力最強(qiáng)，年平均去除率達(dá)到了71.4%。