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拉魯濕地水中主要金屬元素分布分析評(píng)價(jià)（環(huán)保）

            白永飛，  黃偉，  羅笑娟，  劉路，  吳堅(jiān)扎西，  布多*

                    （西藏大學(xué)理學(xué)院，西藏拉薩850000）

摘要：拉魯濕地位于西藏拉薩市西北角，海拔3 650 m，是世界上海拔最高的城市濕地之一。該文將拉薩市拉魯濕地作為研究對(duì)象，設(shè)置了17個(gè)采樣點(diǎn)采集了17份水環(huán)境樣品，利用ICP-OES、ICP-MS、AFS等儀器對(duì)水環(huán)境樣品中的M n、V、Be、Ti、Ni、As、Se、Ti、Cu、

P b、Mo、C d、Co、Cr、Fe、Zn、B a等17種金屬元素進(jìn)行了分析檢測(cè)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：拉魯濕地不同區(qū)域水環(huán)境中pH值、電導(dǎo)率和金屬元素含量存在較大的差異，pH值范圍為6.75—9.43，電導(dǎo)率范圍為0.22—129.49μS/L，pH值和電導(dǎo)率相關(guān)性不明顯。水環(huán)境金屬元素中Fe元素平均含量最高，高達(dá)129.49μg/L，水環(huán)境中C d元素平均含量最低，僅為0.011μg/L。除Cr元素達(dá)到Ⅱ類水標(biāo)準(zhǔn)及個(gè)別采樣點(diǎn)外，其他金屬元素總體含量都達(dá)到了I類水標(biāo)準(zhǔn)要求。上游區(qū)域水環(huán)境中金屬元素含量明顯高于下游區(qū)域，其中水環(huán)境中Cu元素含量差別最為顯著，在東片區(qū)水環(huán)境中Cu元素平均含量為1.94μg/L。在西片區(qū)水環(huán)境中Cu元素平均含量為0.46 μg/L，拉魯濕地對(duì)水環(huán)境中的大部分金屬元素具有較大的去除作用，對(duì)水環(huán)境中C d元素的去除率高達(dá)88.2%，說明濕地仍處于良好的健康狀態(tài)。

關(guān)鍵詞：拉魯濕地；水環(huán)境；金屬元素；分析評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：X824  doi:10.3969/j.issn．1003-6504.2016.06.032    文章編號(hào)：1003-6504(2016)06-0174-05

  重金屬是具有潛在危害的重要污染物之一。重金屬污染物的威脅在于它不能被微生物分解。自20世紀(jì)70年代以來，重金屬的污染與防治工作備受關(guān)注。目前，重金屬污染物已經(jīng)被眾多國家列為優(yōu)先污染物。我國列入環(huán)境優(yōu)先污染物黑名單的有As、Be、C d、Cr、Cu、P b、Hg \Ni和Ti。重金屬是構(gòu)成地殼的重要天然組分之一，在自然界分布非常廣泛，在自然環(huán)境的各部分均存在著本底的含量，在正常的天然水中重金屬含量均很低，汞的含量介于0.001～0.01 mg/L之間，鉻含量小于0.001 mg/L，在河流和淡水湖中銅的含量平均為0.02 mg/L，鈷為0.004 3 mg/L，鎳為0.001 mg/L。

    濕地是地球表層上由水、土和水生植物或濕生植物（可伴生其他水生生物）相互作用構(gòu)成，其內(nèi)部過程長期為水所控制，具有較高的生產(chǎn)力和較大活性的自然綜合體。所以，關(guān)于濕地植物對(duì)金屬離子的吸收和積累能力的研究及其應(yīng)用受到全世界的廣泛關(guān)注。

    拉魯濕地是世界上海拔最高的城市濕地之一，位于拉薩市區(qū)西北角，與濕地相關(guān)的河流主要有拉薩河、流沙河，相關(guān)的渠系主要包括從拉薩河引水的北干渠、中干渠。拉魯濕地對(duì)增加拉薩城市空氣的濕度、含氧量以及凈化環(huán)境具有不可替代的作用。拉魯濕地先后被確立為西藏自治區(qū)級(jí)自然保護(hù)區(qū)、國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)。據(jù)史料和圖片資料記載拉魯濕地動(dòng)植物種類繁多，濕地植物對(duì)水環(huán)境中化學(xué)物質(zhì)具有一定的去除作用。有關(guān)拉魯濕地的科學(xué)研究比較少，且主要集中在生物多樣性方面的研究，到目前為止尚未見到全面研究金屬元素等水環(huán)境化學(xué)特征方面的報(bào)道。由于西藏人口稀少，經(jīng)濟(jì)開發(fā)時(shí)間較晚，迄今為止，絕大部分濕地區(qū)域受現(xiàn)代工業(yè)污染極少，濕地及濕地生物基本上仍保持著自然原生的生態(tài)狀況。

    通過對(duì)拉魯濕地水環(huán)境中不同金屬元素含量、分布及來源的分析研究，可以了解和掌握拉魯濕地水環(huán)境化學(xué)特征、自然濕地的環(huán)境凈化功能、健康狀態(tài)以及潛在的生態(tài)環(huán)境安全隱患。為更好地保護(hù)被譽(yù)為“拉薩之肺”、“拉薩之腎”的拉魯濕地具有深遠(yuǎn)意義。

1拉魯濕地概況和實(shí)驗(yàn)方法

1.1采樣點(diǎn)的布設(shè)和采樣方法

    拉魯濕地位于西藏拉薩市西北角，被魯定公路分為東區(qū)和西區(qū)2個(gè)片區(qū)，根據(jù)拉魯濕地的地勢(shì)和水文特點(diǎn)，設(shè)置了17個(gè)采樣點(diǎn)，具體采樣點(diǎn)的分布情況如圖1所示。其中L01位于拉魯濕地最西端的出水口（過馬路涵洞以后的接水口），L02位于西南端的出水口．L03、L11位于靠近魯定公路東、西兩側(cè)，L08位于東北角的一個(gè)小進(jìn)水口。

1.2分析檢測(cè)方法

1.2.1 pH值、電導(dǎo)率的分析檢測(cè)方法

    對(duì)于易于受到環(huán)境因素變化pH值、電導(dǎo)率等水環(huán)境參數(shù)，利用便攜式儀器在實(shí)地現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了測(cè)定，保留了樣品最原始的數(shù)據(jù)，每次測(cè)定均平行測(cè)定3次，減小了數(shù)據(jù)誤差。

1.2.2金屬元素的分析檢測(cè)方法

    現(xiàn)場(chǎng)利用聚四氟乙烯酯燒杯深入到水面下10～20cm采集水樣，然后第一時(shí)間轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯酯采樣瓶中，并加入高純硝酸幾滴調(diào)節(jié)pH值小于2，將裝有水樣的采樣瓶轉(zhuǎn)入冷凍箱中冷凍保存，送往西藏自治區(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)。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)方法為ICP-OES、ICP-MS、AFS，檢測(cè)環(huán)境：溫度20℃，濕度40%。其中Fe、B a、V等3種元素利用ICP-OES測(cè)定，Hg、As 2種易揮發(fā)元素利用AFS測(cè)定，其余金屬元素利用ICP-MS測(cè)定。

2結(jié)果和分析

2.1 pH值、電導(dǎo)率

    由圖2顯示拉魯濕地17個(gè)采樣點(diǎn)水環(huán)境pH值范圍為6.57～9.43，平均值為7.7，其中L06、L07、L08、L09等4個(gè)采樣點(diǎn)的pH值高于9.0，這4個(gè)采樣點(diǎn)水環(huán)境的堿度明顯高于拉薩河流域河水的堿度(8.2~8.7)，由于這4個(gè)采樣點(diǎn)靠近居民區(qū)，可能是受到周邊居民直接排放的含堿性污染物較多的生活污水等人類活動(dòng)影響。其余采樣點(diǎn)的pH值低于拉薩河流域河水的總體pH值，由于這些采樣點(diǎn)處于拉魯濕地中心位置或者深水區(qū)植物分布密集的區(qū)域，這些區(qū)域牛、馬等家畜動(dòng)物活動(dòng)頻繁，可能是這些動(dòng)物排泄物導(dǎo)致該區(qū)域水環(huán)境酸度增強(qiáng)。

 由圖3顯示拉魯濕地17個(gè)采樣點(diǎn)水環(huán)境電導(dǎo)率范圍為0.22～197.70μS/L，平均值為150.59μS/L，（其中L07采樣點(diǎn)水環(huán)境中電導(dǎo)率檢測(cè)值為零）。西區(qū)進(jìn)水口的電導(dǎo)率為192.8μS/L，出水口的電導(dǎo)率為110.6 μS/L，西區(qū)對(duì)電導(dǎo)率的降低了43%。西區(qū)濕地潛水植物、挺水植物等生長茂盛，濕地植物的吸附性吸附了大量的離子，從而去除了水環(huán)境中的陰陽離子。而東區(qū)裸露地相對(duì)較多，濕地植被生長情況較差，離子被植被吸附的機(jī)會(huì)較少，進(jìn)出水口水環(huán)境中離子含量變化不大，電導(dǎo)率變化不明顯。

    利用SPSS 17.0對(duì)pH值和電導(dǎo)率數(shù)據(jù)進(jìn)行了相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)Pearson系數(shù)為負(fù)且絕對(duì)值接近1，說明2個(gè)變量負(fù)相關(guān)，Sig.（雙尾）是顯著性檢驗(yàn)，判斷樣本與我們對(duì)總體所做的假設(shè)之間的差異是純屬機(jī)會(huì)變異，還是由我們所做的假設(shè)與總體真實(shí)情況之間不一致所引起的，p≤0.05或p≤0.01表示有統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著差異或有非常顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，借助相關(guān)性分析得出，pH值和電導(dǎo)率Pearson系數(shù)為-0.428，很顯然pH值和電導(dǎo)率的相關(guān)性不顯著。

2.2  Cu、P b、Mo、C d、Co、Cr、Fe、Zn、B a等9種金屬元素

2.2.1各個(gè)采樣點(diǎn)不同金屬元素對(duì)比分析

    利用ICP-OES、ICP-MS、AFS等儀器對(duì)拉魯濕地17個(gè)采樣點(diǎn)水環(huán)境樣品中的M n、V、Be、Ti、Ni、As、Se、 T l 、Cu、P b、Mo、C d、Co、Cr、Fe、Zn、B a等17主要金屬元素的含量進(jìn)行了分析檢測(cè)。其中M n、V、Be、Ti、Ni、As、Se、T l等8種金屬元素含量低于檢測(cè)下限，未能檢測(cè)到，Cu、P b、Mo含量分布情況見圖4，C d、Co含量分布情況見圖5，Cr、Fe含量分布情況見圖6，Zn、B a含量分布情況見圖7。

    由圖4可以看出拉魯濕地水環(huán)境中Cu元素含量范圍為0.13～2.21μg/L，平均值為1.16μg/L;水環(huán)境中P b元素含量范圍為0.84～6.13μg/L，平均值為3.23μg/L;水環(huán)境中Mo元素含量范圍為0.73～2.59μg/L，平均值為0.91g/L。拉魯濕地水環(huán)境中Cu、P b、Mo等3種元素元素平均含量通過與地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)限值（見表1）進(jìn)行比較，水環(huán)境中Cu、P b、Mo元素的含量總體上達(dá)到了國家《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838-2002)I類水標(biāo)準(zhǔn)要求。其中L16采樣點(diǎn)水環(huán)境中Cu、P b 2種元素含量較低，低于檢測(cè)下限，未能檢測(cè)到；L17采樣點(diǎn)水環(huán)境中Cu元素含量低于檢測(cè)下限，未能檢測(cè)到。從圖4看出L04水環(huán)境中Cu元素的含量較高，該采樣點(diǎn)靠近周圍居民生活區(qū)，可能是含有銅材質(zhì)的廢舊電器隨居民生活垃圾丟棄造成的。由圖4可以看出L03、L11的P b元素含量明顯偏高，L03、L11兩個(gè)采樣點(diǎn)，靠近公路，離魯定公路距離不到30 m，受汽車尾氣污染影響較大，導(dǎo)致該采樣點(diǎn)附近水環(huán)境中P b元素含量偏高；而L17采樣點(diǎn)遠(yuǎn)離公路，且周圍蘆葦分布密集，因?yàn)橹参飳?duì)金屬有部分的富集作用，所以該點(diǎn)水環(huán)境中P b元素含量相對(duì)較低。

    由圖5可以看出水環(huán)境中C d元素含量范圍在0.001～0.025 Vg/L，平均值為0.011μg/L；Co元素含量范圍在0.05～0.33μg/L，平均值為0.12μg/L。水環(huán)境中C d、Co等2種元素平均含量通過與地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)限值（見表1）進(jìn)行比較，得出拉魯濕地水環(huán)境中C d、Co等2種元素平均含量總體上達(dá)到了國家《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》( GB  3838-2002)I類水標(biāo)準(zhǔn)要求。

    由圖6可以看出水環(huán)境中Fe元素含量范圍為0.002～350.00μg/L，平均值為129.49μg/L;水環(huán)境中Cr元素含量范圍為0.67～25.5μg/L，平均值為13.30μg/L。拉魯濕地水環(huán)境中Cr、Fe等2種金屬元素平均含量通過與地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)限值（表1）進(jìn)行比較，得出拉魯濕地水環(huán)境中Fe元素平均含量總體上達(dá)到了國家《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》( GB  3838-2002)

I類水標(biāo)準(zhǔn)要求。Fe元素在L2、L3、L6 3個(gè)采樣點(diǎn)水環(huán)境中的含量超標(biāo)，最高超標(biāo)倍數(shù)達(dá)到0.16倍，L2、L3兩個(gè)采樣點(diǎn)在東片區(qū)出水閘門及鐵絲護(hù)欄附近，加之該區(qū)域隨意丟棄鐵質(zhì)易拉罐等垃圾較多，這些因素可能造成了該2個(gè)采樣點(diǎn)水環(huán)境中鐵元素的污染；Cr元素的含量達(dá)到國家《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838-2002)Ⅱ類水標(biāo)準(zhǔn)，但是因?yàn)槔�魯濕地屬于國家�?jí)自然保護(hù)區(qū)，水環(huán)境中所有金屬元素含量都必須達(dá)到I類水標(biāo)準(zhǔn)要求，因此，拉魯濕地水環(huán)境中Cr元素平均含量超出I類水標(biāo)準(zhǔn)限值要求0.13倍，最高超標(biāo)倍數(shù)達(dá)到1.55倍。

    由圖7可以看出水環(huán)境中B a元素含量范圍為0.04～18.00μg/L，平均值為9.55μg/L;水環(huán)境中Zn元素含量范圍為2.64～93.00μg/L，平均值為10.83μg/L。拉魯濕地水環(huán)境中Zn、B a等2種金屬元素平均含量通過與地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)限值（表1）進(jìn)行比較，得出拉魯濕地水環(huán)境中B a、Zn等2種元素平均含量總體上達(dá)到了國家《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)I類水標(biāo)準(zhǔn)要求。Zn元素在L13含量高達(dá)93μg/L，此采樣點(diǎn)上數(shù)據(jù)超出了I類水標(biāo)準(zhǔn)要求，超標(biāo)倍數(shù)達(dá)到0.86。該采樣點(diǎn)區(qū)域?qū)儆?/font>20m²左右的死水潭，該區(qū)域水基本處于靜止?fàn)顟B(tài)，可能在蒸發(fā)過程中使水環(huán)境中Zn元素不斷富集，導(dǎo)致該區(qū)域水環(huán)境中Zn元素含量增高。