厦门市城市土壤与尘土、SY电厂海域及九龙江河口红树林区汞的形态分布特征

来源 :厦门大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:luoweitao2007
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汞是一种全球循环的持久性有毒污染物,主要人为来源为燃煤释放。全球燃煤释汞半数以上来自亚洲,而亚洲又以中国为最,占全球释汞量三分之一左右。有关环境中汞及其化合物的研究,已成为专家们的研究热点,但多集中于欧美等发达国家,国内研究甚少。开展近岸典型生态系统中汞的形态分布研究,尤为必要。本文在搭建了总汞和甲基汞测定系统的基础上,以厦门市城市土壤和尘土、厦门SY电厂海域和九龙江河口红树林生态系统为研究区域,研究其中汞的形态分布特征,主要内容和结果如下:   (1)基于美国环境保护局(U.S.Environmental Protection Agency,USEPA)1631方法,自制双柱热脱附装置,以国产AF-610B型原子荧光仪为检测器,搭建吹扫-金柱捕集-热脱附(双柱)-冷原子荧光法测定环境样品中总汞的测定系统。对吹扫流速、吹扫时间和尾吹流速等实验参数进行了优化。自制双柱热脱附装置的脱附效率为99%-100%。在最优化测定条件下,仪器检测限约为5.0 pg,海水的方法检测限低于0.50 ng/L,土壤、沉积物和红树样等固体样品的方法检测限低于1.0 ng/g。采用基底加标回收率法和参考样,验证了该系统的准确可靠性。结果表明该系统测定海水、土壤、沉积物和红树植物组织等样品的基底加标回收率均符合USEPA的限定范围,土壤参考样(ESS-4)和近海海洋沉积物参考样(GBW07314)的测定结果在参考值的可控范围内。该系统可满足总汞测定的要求。   (2)基于USEPA1630方法和美国地质调查局(U.S. Geological Survey,USGS)颁布的甲基汞测定方法,在实验室搭建了蒸馏-衍生-Tenax柱富集-热脱附-GC分离-热解-原子荧光法测定甲基汞的分析系统。该系统由自制热脱附装置、GC柱温箱、自制热解装置和AF-610B原子荧光仪组成。热脱附装置脱附效率约为100%。该系统的仪器检测限约为5.0pg(以Hg计),线性范围为12-4.9×102 pg(以Hg计)。采用基底加标回收率法验证了该系统的准确可靠性,结果表明该系统测定土壤和沉积物样的基底加标回收率符合USEPA的限定范围。   (3)研究了厦门市城市土壤和尘土中总汞和甲基汞的分布特征。在厦门市不同功能区设置20个采样站位,在每个站位采集表层土壤和尘土样。厦门市表层土壤中总汞浓度在0.071-1.2 mg/kg范围内,平均值为0.46 mg/kg,中值为0.46mg/kg。尘土中总汞浓度介于0.034至1.4 mg/kg之间,平均值为0.28 mg/kg,中值为0.16 mg/kg。尘土中总汞浓度小于0.31 mg/kg的站位中,表层土壤和尘土的总汞显著正相关(r=0.597,n=16,P=0.014)。表层土壤中甲基汞浓度(以Hg计)介于0.14-5.7μg/kg之间,平均值为1.2μg/kg,中值为0.74μg/kg。土壤中甲基汞占总汞比例在0.069%-0.74%范围内变化,平均值为0.28%,中值为0.26%。尘土中甲基汞浓度(以Hg计)为0.092-2.3μg/kg,平均值为0.55μg/kg,中值为0.49μg/kg。尘土中甲基汞占总汞的比例和表层土壤中的处于同一水平。表层土壤和尘土中甲基汞浓度均与相应站位的总汞浓度和有机质有关,与土地使用功能无关。   (4)研究了厦门SY电厂海域海水和沉积物中汞的形态。设置了18个采样点,调查研究邻近电厂区域海水和沉积物中汞的形态分布特征,探讨电厂脱硫海水对海域中汞的分布影响。海水中溶解态汞浓度介于0.70-4.6 ng/L,平均值为1.5ng/L,中值为1.1 ng/L;颗粒态汞为ND(未检出)-91ng/L,平均值为10 ng/L,中值为1.3 ng/L,总汞在1.5-93 ng/L之间,平均值为12 ng/L,中值为2.8 ng/L。高浓度(>70 ng/L)的总汞和颗粒态汞仅在电厂的排水口附近出现。海水中汞的最主要存在形态为颗粒态汞,沉积物中的总汞浓度在0.055-0.20μg/g之间变化,平均值为0.13μg/g,中值为0.12g/g。研究区域中沉积物中甲基汞浓度较低,介于0.017-0.26 ng/g(以Hg计)之间,平均值为0.087 ng/g,中值为0.081ng/g。沉积物中甲基汞占总汞比例也较低,平均值为0.069%,中值为0.069%。沉积物中总汞和甲基汞与有机碳显著相关。   (5)研究了九龙江河口红树林生态系统中汞的形态分布特征。在九龙江口浮宫镇红树林保护区内设置了3个采样点,并在红树林光滩、九龙江流域和九龙江河口分别设置1个对照点,用以研究红树林沉积物中汞的分布特征及红树植物组织中汞的分布特征。红树林沉积物中总汞含量基本不随采样深度的变化而变化,枯水期介于0.12-0.17μg/g之间,丰水期介于0.11-0.14μg/g之间,均低于我国的海洋沉积物一级标准(0.20μg/g),说明该红树林生态系统并未受到明显的汞污染。但红树林沉积物中总汞浓度远高于九龙江口和九龙江流域所设对照点沉积物中的含量,显示汞更易被富集在红树林沉积物中。沉积物中甲基汞含量随采样深度的增加呈现先增后降的趋势,在10-25 cm深处出现峰值;枯水期甲基汞浓度(以Hg计)介于0.15-1.8 ng/g之间,丰水期介于0.081-0.58 ng/g之间。红树林沉积物中甲基汞浓度大于红树林光滩、九龙江口和九龙江流域所设对照点沉积物中的浓度,约为九龙江甲基汞含量的4-8倍,九龙江流域沉积物中的12-24倍。红树林沉积物中甲基汞占总汞比例随采样深度的变化趋势与甲基汞浓度的变化趋势相同,峰值亦出现在10-25 cm深处;枯水期各站位的平均值为0.48%,丰水期为0.30%,枯水期时明显高于丰水期,远大于九龙江流域和西海域沉积物中甲基汞占总汞的比例。红树林沉积物中甲基汞浓度与其中的硫化物含量成对数曲线关系,与有机质呈先增后降的二次曲线关系,与沉积物的pH成负相关关系。   对成熟林分秋茄(Kandelia candel)和秋茄幼苗分不同组织采样,研究了其中汞的分布特征,发现无论是成熟林分还是秋茄幼苗,总汞在各部位中的分布趋势相同,均为叶>>皮>根>木质部,叶中总汞含量远高于其他植物组织中的含量,成熟林分秋茄叶中总汞含量为35-98 ng/g,秋茄幼苗叶中总汞含量为22-61ng/g。各组织中主干木质部中甲基汞浓度最大,为0.22 ng/g(以Hg计),占总汞比例为6.4%,其次是红树叶,最小的是侧根和主干皮。丰枯水期招潮蟹(Ucaformosensis)和弹涂鱼(Periophthalmus cantonensis)体内总汞含量远低于世界卫生组织(World Health Organization,WHO)规定的安全限量值0.5μg/g(以Hg计),招潮蟹中甲基汞占总汞比例,枯水期的样品为24±12%(n=4),丰水期的为49±16%(n=2);弹涂鱼枯水期的为69±24%(n=4),丰水期的为43%(n=1),招潮蟹和弹涂鱼对沉积物中的甲基汞有明显的富集作用。
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