湿地生态性质管理论文

2022-04-19

摘要近年来随着人类活动的加强,人为因素在湿地生态演变过程中的干预越来越明显。本文从生态角度分析了溱湖湿地生态现状和影响因素,以此对溱湖旅游项目进行科学规划,采取政府、政策、市场三者相结合的运作模式,在此基础上以保护生态环境为原则,将溱湖建设成集观光旅游、休闲渡假、娱乐健身、水产养殖为一体新兴文化产业园。从而为溱湖的合理规划和保护对策提供依据。今天小编为大家推荐《湿地生态性质管理论文(精选3篇)》,仅供参考,希望能够帮助到大家。

湿地生态性质管理论文 篇1:

湿地生态保护现状及湿地生态和资源修复策略研究

摘   要:随着经济的发展,人类越来越重视对自然的保护。湿地生态是地球中很重要的一个生态系统,也是人类生存的重要环境资源。但是,由于人类对湿地生态的保护措施不到位,导致生态系统遭到严重破坏,直接影响了自然环境,所以,相关人员必须要采取相应的修复措施来改善湿地生态,恢复自然环境。对湿地生态和资源的现状进行了分析,并提出了湿地生态和资源修复策略,以期能够保护自然环境,使人类和生物在良好的生态环境中生存。

关键词:湿地生态保护;现状;资源修复;策略

湿地生态和资源具有结构独特和系统多样的特征,湿地生态系统是多种特殊生物的主要栖息地。但是,现阶段湿地的破坏程度较为严重,影响了自然环境,所以需要保护好湿地生态和资源,维持物种的多样性,提升生态建设的质量,为人类生产和生活营造一个良好的生存环境。

1   湿地生态和资源的现状

1.1   管理结构不合理

湿地生态和资源退化的主要原因是管理结构不合理。没有科学合理的管理,就无法准确、全面地开展湿地生态和资源保护与修复工作,使湿地生态和资源保护与修复工作只能停滞不前,难以将其本质功能完全发挥出来。

现阶段,在湿地生态和资源保护与修复工作管理方面主要存在3个问题:第一,由于没有将湿地生态和资源保护与修复工作的管理地位凸显出来,导致其對湿地生态和资源保护与修复工作很难起到指导作用。其二,管理人员专业素养不强,导致现行的管理方式与实际工作不匹配,工作效率偏低。其三,不完善的管理制度导致工作人员懈怠工作、人才流失现象的出现,严重阻碍了管理工作的正常进行[1]。

1.2   环境和外来物种

现阶段湿地生态和资源保护、修复工作面临的主要环境问题有空气、水污染、土壤污染等,环境受到污染就会严重破坏湿地生态及资源,同时严重的环境污染会造成湿地生态和资源退化,甚至消失。其中,水污染是破坏湿地生态及资源最严重的因素之一,主要因为湿地生态和资源大都建立在水资源的基础上,生活和生产中的水体污染直接对湿地生态和资源造成毁灭性的破坏;空气中的微粒子、二氧化硫对湿地生态环境具有极大的破坏作用,严重影响生物的生长繁殖、破坏生态系统及资源;土壤污染主要来自于农药、工业废弃物及生活垃圾等,这些会使土壤的化学性质发生改变、酸碱程度失去平衡,直接影响湿地生态和资源的稳定性。

除此之外,外来物种的入侵也会破坏湿地生态系统,因为外来物种的繁殖能力和适应能力比较强,且没有自然天敌,它们的迅速生长和繁殖不仅影响了湿地生态和资源的多样性,也加重了原有湿地生态和资源的负担,最终导致湿地生态和资源发生退化或消失。

1.3   宣传教育工作力度不足

湿地环境、生态资源保护系统对维护生态系统的多样性和稳定性有很大的作用。但是,在实际生活中,人类对湿地生态和资源保护与修复工作的重视力度较低,通常都只停留在保护工作的表面,对湿地生态和资源保护与修复的宣传教育工作不到位,无法使人类认识到湿地生态系统的重要性。

2   增强湿地生态和资源保护与修复力度的策略

为了提升湿地生态和资源保护与修复工作,需要在策略上保证其科学有效性,要立足于实际的生活进行研究,针对湿地生态和资源的现状,拟定符合实际情况的湿地生态和资源保护与修复管理策略。

2.1   健全管理体系

健全的管理体系是管理工作高效、稳定进行的前提条件,也是维护湿地生态和资源保护与修复工作平台的基础。相关部门需要健全完善的管理体系,协调和梳理各部门之间的关系,明确管理人员的职责和工作范围,避免在管理体系上存在漏洞,影响湿地生态和资源保护与修复工作。所以,就需要加强管理人员的培训工作,提高管理人员的综合能力,增强其管理能力及管理水平,从而适应新时期对湿地生态资源的保护与管理工作。同时,可以在政府部门或者相关管理部门中,构建有关湿地生态和资源修复工作的管理基金,保证保护和修复管理工作有足够的资金支持。在管理工作中,形成投入和产出的循环模式,提升湿地生态和资源保护与修复工作的管理水平和管理效果。

2.2   做好综合治理

因为湿地生态和资源保护与修复工作具有多样性和复杂性,所以要将湿地生态和资源保护与修复工作归纳到生态系统建设和环境治理的修复体系中,增加湿地生态和资源保护与修复工作与其他工作之间的联系,建立起综合治理的平台。通过对环境整合和周边治理的综合治理措施,有效落实湿地生态和资源保护与修复工作。对于外来物种的入侵,湿地生态和资源保护与修复工作可以借助林业和环保部门的力量,做好外来物种的控制,降低外来物种对湿地生态和资源的影响程度,提升保护和修复工作的功能。

2.3   做好宣传教育工作

要想做好湿地生态和资源保护与修复工作,就需要增强工作人员的工作意识和政府、社会团体及广大群众的支持力度。在实际工作中,要加强对湿地生态和资源保护与修复工作的宣传教育力度,使人类了解湿地生态系统的重要性。重点宣传湿地系统在水资源、物种生存和防洪防旱中的功能和作用,提升社会对湿地生态和资源保护与修复工作的认可度。在宣传工作中,利用网络平台和广播电视等媒体进行系统的宣传,采取灵活、多样和实用的宣传方式,提高人民对湿地的认知,促进人们自觉对湿地生态和资源保护修复的监督维护。

总之,湿地作为生态系统的基础,有效的保护及修复才能发挥出其最大的价值和优势。所以,要加强湿地系统的科学有效性保护和修复工作,加大对湿地生态和资源保护与修复工作的关注力度,改善湿地管理和保护工作中存在的管理机制、平台问题等影响,为湿地生态和资源的创新和保护工作提供更有效的方法。

参考文献:

[ 1 ] 赵建琪.西宁地区湿地生态保护与修复探讨[J].现代农业科技,2018(7):53-54.

(收稿日期:2019-07-15)

作者:赵克礼 许红燕

湿地生态性质管理论文 篇2:

人类活动对溱湖湿地生态系统影响的初步探究

摘要近年来随着人类活动的加强,人为因素在湿地生态演变过程中的干预越来越明显。本文从生态角度分析了溱湖湿地生态现状和影响因素,以此对溱湖旅游项目进行科学规划,采取政府、政策、市场三者相结合的运作模式,在此基础上以保护生态环境为原则,将溱湖建设成集观光旅游、休闲渡假、娱乐健身、水产养殖为一体新兴文化产业园。从而为溱湖的合理规划和保护对策提供依据。

关键词溱湖 湿地 人类活动 生态影响

引言

湿地是指不问其为天然或人工,常久或暂时之沼泽地、湿原、泥炭地或水域地带,带有或静止的或流动的、或为淡水、微咸水或咸水的水体者,包括低潮时水深不超过6m的浅海区域。湿地是地球上水陆相互作用形成的独特生态系统,在抵御洪水、调节径流、补充地下水、改善气候、控制污染、美化环境和维护区域生态平衡等方面有着其他系统所不能替代的作用[1]。因具有巨大的水文和元素循环功能而被称为“地球之肾”,是自然界最具有生产力的生态系统和人类最重要的生存环境之一,良好的生态环境是人类生存和发展的基本条件。

1溱湖湿地基本情况

溱湖湿地是典型的以半自然农耕湿地为特色的郊野型湿地,面积为43129 km2(天然河湖湿地为10168 km2,人工湿地为32161 km2),地处中国著名的三大洼地之一的里下河地区,东侧以姜溱河为界,西侧为宁靖盐高速公路,南侧以圩河为界,北侧为泰东河。姜溱河和泰东河为湿地水体的主要水源。溱湖湿地属内陆淡水湿地类型,其生态系统发育完整,自然资源优越,生物类型多样,主要有水生生物群落、湿地生物群落和陆生生物群落。湿地河网密布,河道纵横,湖泊交织,岛屿错落。各种水鸟在此聚集繁殖后代。

溱湖湿地是里下河乃至整个苏中地区重要的淡水湖泊之一,也是周边几十万居民生活、生产用水的重要水源,同时兼有水产养殖、水生植物种植和防汛等多种功能。溱湖湿地是生物多样性集中和生产力较高的地域,拥有丰富的生物资源,在保护生物多样性和维持生态平衡方面具有不可替代的作用。溱湖湿地具有拦截、净化外来污水和调节生态环境的能力。然而,近几年来随着沿湖及周边地区工农业生产的迅速发展,旅游开发建议的投入增大,水产养殖规模的不断扩大,加上治理措施相对滞后,严重威胁溱湖湿地植被以及野生动物的栖息地安全及周边居民饮用水安全,同时直接影响到周围地区工农业的可持续发展。

2人类活动对溱湖湿地生态的影响

2.1人类活动对湿地土壤的影响

2.1.1农作物种植对土壤的影响

溱湖附近有小面积耕地,耕地上有残余的农药瓶(黄腐酸钾复合肥)、除草剂(草甘膦)、杀虫剂(吡虫啉、白红螨尽、蚜狮、啶虫脒、哒螨灵、中溴星)的包装袋,并有塑料薄膜残余土中。而制造化肥的矿物原料及化工原料中,含有多种重金属放射性物质和其它有害成分,它们随施肥进入农田土壤造成重金属污染。磷肥的施用,不可避免地带给土壤许多有害物质:镉、锶、氟、镭、钍等。施用磷肥过多,会使施肥土壤含镉量比一般土壤高数十倍、甚至上百倍,长期积累将造成土壤镉污染。除草剂、除虫剂则会影响土壤中的微生物群落结构、土壤酶活性等。薄膜覆盖会影响土壤微生物活性,同时利用完毕的薄膜未得到很好的处理,直接残存于土壤中,破坏了土壤环境。农药污染往往对微生物群落产生选择作用, 从而影响微生物的功能多样性。农药严重污染导致土壤微生物群落功能多样性的下降, 减少了能利用有关碳底物的微生物的数量, 降低微生物对单一碳底物的利用能力。

2.1.2居民生活对土壤的影响

溱湖周边村民组未建立垃圾处理站,垃圾直接倾倒在路边、岸边。生活垃圾露天堆放对土壤有很大的影响,主要包括以下几方面:(1)未经处理或未经严格处理的生活垃圾直接进入农田,破坏了农田土壤的团里结构和理化性质,致使土壤保水、保肥能力降低。(2)垃圾堆放过程中产生的渗滤液对土壤造成污染。垃圾渗滤液中含有多种污染物,且浓度变化往往很大。垃圾渗滤液在降雨的淋溶冲刷下,直接进入土壤,与土壤发生一系列物理、化学、生物作用。虽然有部分污染物被分解,但仍有一部分滞留在土壤中,破坏土壤生态功能,导致土壤污染,带来严重后果。由于垃圾渗滤液是一种偏酸性的有机废水,因而受到渗滤液的土壤pH降低,这使得土壤中的不溶性盐类、重金属化合物及金属氧化物等无机物发生溶解,加重土壤污染。而垃圾中含有的大量重金属随渗滤液进入土壤,使得土壤中重金属含量显著增加[2]。垃圾渗滤液携带大量的细菌、病原菌及寄生虫卵,这些生物体进入土壤将会迅速蔓延滋生,因而造成较严重的土壤生物污染。

2.2人类活动对湿地水质的影响

2.2.1农作物种植对水质的影响

溱湖四周多为沙质土壤农田,当地居民自给自足的小面积种植,以各种常见蔬菜种类为主。农田的主要水源来自姜溱河和泰东河,所以河流上游的农业也会对溱湖水质造成影响。而这些耕地普遍地势较低,在5~6月发雨期时,雨水将会将这些耕地淹没。种植蔬菜时向土地中施用的化肥、除草剂、杀虫剂等中的相当一部分化学成分未被植物吸收而残留于土壤中,当雨季来临时,水位上涨,土壤中的这部分有机物及无机物就会进入水体中,影响水体的COD、BOD等各项指标。姜堰区环境监测站历年的监测资料表明[3],溱湖高锰酸盐指数、氨氮和总磷含量有逐年升高趋势,溱湖湿地周围的农业生产施肥是导致溱湖氨氮等含量增高的重要原因。

2.2.2旅游开发对水质的影响

随着溱湖国家湿地公园的建立和开发,溱湖湿地的餐饮业随着旅游业的发展迅速壮大,景区开业之初,配套的污水处理厂及管网未完全建设到位,附近华侨城的生活污水及餐饮废水经简单化粪池处理后直接进入水体影响水质,或通过土壤渗透液的作用进入水体中,也有经过雨水的冲刷而使垃圾中的有毒有害物质进入水体中。

2.2.3水产养殖对水质的影响

溱湖是以水产养殖为主。鱼类是影响湖泊生态系统的重要因素, 影响包括湖泊的生物( 尤其是饵料生物) 群落结构、营养物质的状态和水平等[4]鱼类的摄食活动可以影响湖泊沉积物的再悬浮, 增加水体的浑浊度、降低水体光照、影响水生植物生长, 摄食活动还会直接破坏水生植物着根等。放养不同生活习性鱼类、选择性捕捞对湖泊生态系统的结构、功能、演化有显著影响, 同样湖泊生态系统的变化也影响着水体的水质和自净能力, 进而影响人类湖泊功能的发挥[5]。

2.3人类活动对湿地生物的影响

2.3.1水产养殖对鱼类的影响

溱湖是泰州市最大的无公害及绿色水产品生产养殖基地,渔业资源丰富,生长着38多个鱼类品种。其中养殖的品种以河虾、河蟹、甲鱼、河蚌为主;自然增殖的以细鳞斜颌鲴(黄条)、中华鳖、鳗鱼、鳜鱼、鲌鱼、鲶鱼、黑鱼、鲫鱼、鲤鱼等品种居多。极小范围为池塘养鱼方式,投放少量饲料。而溱湖大范围水面为放养方式,水产品利用湖内天然饵料,自然生长。

溱湖在发展水产养殖业的过程中,一般会产生以下几个问题:(1)过度捕捞水草。某些养殖户以湖中水草作为饲料,出现对水草的过度捕捞现象。而水草在保持湖泊生态平衡、维持食物链和生产力、净化水质等方面地位重要,过度利用会引发环境隐患。(2)养殖品种单一。人们为了尽可能地增加单位水面的渔业产量,忽略水产动物所依赖的水体生态系统的整体性,仅局部强化个别种群,造成种群结构单一。(3)非法捕捞鱼类。如电力捕鱼,对鱼类生存和繁衍构成灭绝性威胁,不但严重破坏水生生物资源和生态环境,也严重影响渔业产业发展。

就溱湖而言,为保护溱湖渔业资源和生态环境,每年的3月-9月,风景区将溱湖确定为封湖禁渔期,在此期间,除限量捕捞野生甲鱼和青虾以外,其他一切水产品不得捕捞上市,工作重点转移到渔政管理上,以确保溱湖鱼类能够繁衍、栖息和自然生长。

2.3.2公路交通对湿地鸟类的影响

溱湖生态环境优良,每年冬季陆续有鸟类来此越冬,今年来更是有天鹅来此。而溱湖紧邻宁靖盐公路,而宁靖盐高速公路车流量大,公路交通带来的噪声、尾气、灯光,有可能影响到鸟类的分布,尤其对越冬鸟的影响较大。

3以保护生态环境为原则进行合理规划和保护

溱湖是发展生态旅游的理想场所,具有较高旅游品牌保护价值。溱湖湿地是具有巨大生态潜力的自然综合体。有丰富的自然资源和良好的生态环境功能。但一旦破坏,就很难恢复,或是根本无法恢复[6]。因此对现有湿地进行合理规划,加强湿地的保护措施就是我们当前应着手解决的问题。

3.1退田还湖,减轻农业资源污染

人类长期不合理的开发利用,特别是围湖造田,会使湖泊面积不断缩小,湿地生态环境受到严重的破坏,调蓄洪水的能力下降,洪涝灾害频繁,严重地影响了湿地资源的可持续利用和湖区人民生活水平的提高。

通过实施退田还湖,可减轻农业资源污染,增强湖泊的蓄水防洪能力,恢复了湖泊原有的水体存储空间,创建了物种生态位,湿地生物获得了栖息繁衍的空间和生存条件,使退化的湿地生态系统得到恢复,有利于实现湖区湿地资源的可持续利用[7-9]。

因此,退田还湖、防洪减灾,恢复溱湖湿地生态环境,对溱湖湿地资源进行综合管理,重建湖区适应洪涝灾害发生规律的复合高效生态系统具有十分重要的意义。

3.2减少垃圾倾倒,实行垃圾无害化处理

溱湖附近的生活垃圾和建筑垃圾露天堆放,不仅影响美观,有恶臭气味产生,而且垃圾渗滤液会污染土壤,影响土壤肥力。

因此,在溱湖附近要合理选址,建立垃圾处理站,实行垃圾的无害化处理。垃圾无害化处理主要有填埋处理、焚烧处理和堆肥处理三种,根据溱湖的实地情况和垃圾种类,采取相应合适的无害化处理方式。对垃圾倾倒者进行宣传教育,并根据相关的法规条例作出相应处理,杜绝垃圾随意倾倒现象的发生。

3.3季节性禁渔,保护渔业资源

溱湖依据其自身地理优势,发展渔业。然而过度的和不合理的捕捞会导致渔业资源的衰竭和生态系统的破坏。实施季节性捕鱼的决定,目的是保护渔业资源、保护渔业生产力。

禁渔期间,禁止所有捕捞作业以及水边垂钓的行为,要求做到“船进港、网入库、人上岸”和“湖中没有渔船,水中没有网具、市场没有湖鱼”。对鱼、虾、蟹、贝主要产卵场、越冬场、幼体索饵场和其主要洄游过道,应当合理规定禁渔区和禁渔期。同时,也应根据具体情况具体安排,禁止全部作业,或限制作业的种类和渔具数量。

3.4宣传教育提高素质

对湿地的任意践踏,垃圾处理方式不当等,都会对湿地生态环境产生不良影响。保护湿地生境.提高城市环境是人类共同的事业,维护城市湿地健康的生态环境必须靠大家的共同努力。所以加大宣传力度。普及环保教育,提高市民素质,通过积极宣传教育来提高对龙窝湖湿地价值的认识。不仅是城市湿地保护的必要条件,也是城市可持续发展的重要组成部分[10]。

3.5加强管理,进行环境监测

加强动态变化监测,定期及时地进行生态环境分析。预测其趋势,制定出保护与利用规划。在信息高速发展的时代,应充分借助计算机、GIS等手段,加强动态变化监测。这是因为目前对湿地生态系统特点和环境效应的认识还不够深入,有必要建立生态站,对溱湖湿地进行长期定位的系统观测和实验研究。然后在现有信息的基础上.开展研究分析,对其作出趋势预测,并制定出符合实际的利用和保护规划。

参考文献

[1]安树青. 湿地生态工程--湿地资源利用与保护的优化模式[M]. 北京. 化学工业出版社, 2003: 2.

[2] 黄国勤, 王兴祥, 钱海燕, 等. 施用化肥对农业生态环境的负面影响及对策[J]. 生态环境, 2004, 13(4): 656-660.

[3] 冯锦梅,张海荣.浅谈姜堰市溱湖湿地生态保护与对策研究.污染防治技术,2011,2.

[4]张国华, 曹文宣, 陈宜瑜. 湖泊放养渔业对我国湖泊生态系统的影响[J]. 水生生物学报, 1997,21(3): 271-280.

[5]李传红, 谢贻发, 刘正文. 鱼类对浅水湖泊生态系统及其富营养化的影响[J]. 安徽农业科学, 2007, 36(9): 3679-3681.

[6] 李静远, 王晋峰, 朱从波, 张国雄. 近年来人类活动对湍河湿地生态影响的初步探究[J]. 四川环境, 2006, 25(8): 59-63.

[7]王克林. 洞庭湖区湿地综合资源管理与复合生态系统建设[J]. 农村生态环境, 1999, (2): 1-7.

[8]贺建林. 洞庭湖湿地现状与农业开发[J]. 地理学与国土研究, 2000,15(2):118-126.

[9]李景保, 朱翔, 蔡炳华, 等. 洞庭湖区湿地资源可持续利用途径研究[J]. 自然资源学报, 2002, 17(3): 387-392.

[10] 王凌, 罗述金. 城市湿地景观的生态设计[J]. 中国园林, 2004, (1): 39-41.

收稿日期:2014-3-21

作者简介:黄辉(1980-),男,江苏泰兴,工程师,硕士研究生,主要从事环境监测和环境管理工作.

作者:黄辉 徐亮

湿地生态性质管理论文 篇3:

黄河湿地(小白河片区)土壤重金属风险评价

摘要:为了加强包头黄河湿地生态系统的保护和管理,测定了黄河湿地小白河片区土壤中As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn的含量,采用地累积指数和潜在生态危害指数法对湿地土壤重金属污染环境质量和潜在生态风险进行了评价,并采用相关分析和因子分析对湿地重金属的来源进行了初步的探讨。结果表明,黄河湿地小白河土壤7种重金属平均含量Zn>Cr>As>Pb>Ni>Cu>Cd。湿地土壤重金属污染环境质量和生态风险评价结果显示,多种重金属为中度和偏中度污染,黄河湿地土壤重金属潜在生态风险为中等。最后,讨论了黄河湿地小白河片区土壤重金属的可能来源,表明湿地重金属主要来源于人为影响因素。

关键词:黄河湿地;重金属;因子分析;地累积指数评价;潜在生态风险评价

湿地土壤中往往含有毒性较强的 Cd、Cu、Cr、Pb、Zn 等重金属,其富集对环境变化具有重要的指示意义。在人类活动频繁的白洋淀和洞庭湖湿地,湿地土壤中重金属超过其土壤背景值或土壤质量标准,Cd、Cr 污染较为严重[1-2],人为干扰较小的青海湖和西溪湿地土壤重金属污染相对较轻[3-4],生态环境良好。

内蒙古包头黄河湿地地处我国寒区、干旱半干旱区,是包头市乃至西北寒旱地区1个得天独厚宝贵的自然资源。目前,对于黄河湿地土壤的研究还有所欠缺,因此,该研究加强对湿地土壤重金属的研究,以期为湿地的生态环境的保护提供理论依据,对湿地科学发展具有重要意义。

1数据与方法

1.1采样与样品分析方法

内蒙古包头黄河湿地(图1)位于包头市南侧,黄河北岸,由昭君岛、小白河、南海湖、共中海和敕勒川5个片区组成,总面积12 222 hm2。其中,小白河片区西起昆都仑河东岸、南至黄河中心线、东至画匠营子水源地保护区东界、北至小白河应急分洪区现状水域北界及分洪区内岛屿南侧,总面积 2 257 hm2。

2015年5月,该研究以黄河湿地的小白河片区(图2)为主要研究对象,自西向东分布了10个样方(S1~S10),每个样方按网格布点选取了5个点位,并将5个点位0~20 cm和20~40 cm土层的土壤分别混合均匀、装袋、做好标记。

将土壤自然风干、磨碎、过筛。参照《土壤农化分析》方法[5]消解土壤,并采用ICP-AES测量Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Ni、As这7种重金属元素的含量。应用统计分析软件SPSS和Excel对 Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、 Ni、As这7种土壤重金属元素含量进行描述性统计分析;运用地累积指数评价法、潜在生态风险评价法分别定量的描述黄河湿地土壤重金属污染超标的程度和对生物危害程度;利用相关分析和因子分析探讨重金属的来源。

1.2土壤重金属污染地累积方法和潜在生态风险评价方法

为了更好的描述重金属污染的水平及生态风险,采用2种方法进行综合评价,以便相互补充和借鉴,使评价结果更符合实际情况。

1.2.1地累积指数评价法地累积指数评价法(geoaceumulation index,Igeo),是科学家Muller提出的一种研究水环境沉积物中重金属污染的定量指标[6]。地累积指数法实质是以现在的重金属含量除去相应的天然含量或背景含量,从而得到因人为活动而造成的金属总富集程度[7]。其公式为:

式中:Igeo为地质累积指数;Cn为某元素n在灰尘及土壤中的实测含量值,mg/kg;Bn为沉积岩中的地球化学背景值,mg/kg;K为修正指数,一般为1.5。按受污染程度强弱,将地质累积指数分为7个级别(表1)。

1.2.2潜在生态危害指数法生态风险指1个种群、生态系统或整个景观的正常功能受到外界胁迫,是其在目前和将来的健康状况、结构、生产力、经济价值和美学价值受到影响的可能性及其程度[8]。瑞典科学家Hakanson 提出采用潜在生态危害指数法对重金属进行评价(表2)[9]。该方法作为国际上土壤(沉积物)中重金属研究的先进方法之一,采用具有可比的、等价属性指数分级法进行评价

式中:Cif为重金属的富集系数,Cif=Cir÷Cin;Cir为第i个采样点土壤单元素含量实测值;Cin为参比值;Eir为重金属的潜在生态危害系数;RI为潜在生态危害指数;Tir为重金属i的毒性系数(经Hakanson研究[9],有关重金属元素毒性系数为 As=10、Cd=30、Cr=2、Cu=5、Ni=5、Pb=5、Zn=1)。

2结果与分析

2.1土壤重金属含量

对黄河湿地小白河片区0~20 cm和20~40 cm土层的7种重金属元素进行监测,结果见表3。

由表3可知,0~20 cm的土壤重金属含量高于20~40 cm 土壤含量,重金属受人为干扰较强[2]。其中As含量高于国家三级标准,Cd含量、表层Pb含量、Zn含量高于国家一级标准,Cr含量、表层Ni含量、下层Pb高于背景值低于国家一级标准值,Cu含量、下层Ni含量低于背景值[11-12]。7种重金属含量从大到小的顺序为Zn>Cr>As>Pb>Ni>Cu>Cd。

2.2地累積指数评价和潜在生态风险评价

潜在生态风险评价与地累积指数法相互补充和借鉴,以求进一步的完善[13]。采用双重评价标准[14]进行生态风险评价,综合分析湿地土壤重金属污染情况。

2.2.1地累积指数评价根据污染指数评价公式(1)及河套地区土壤背景值和我国GB 15618—1995《土壤环境质量标准》的一级自然背景值,对黄河湿地小白河片区0~20 cm和20~40 cm土壤层次重金属含量进行地累积指数评价,结果见表4。

从研究区域各重金属的Igeo总平均值看,0~20cm 土层中重金属元素Cu无污染,Cr、Ni、Pb为轻微污染,Cd、Zn为偏中度污染,As为中度污染;在20~40 cm 土层,Cu、Ni属无污染水平,Cr、Pb属轻污染水平,Cd、Zn属偏中度污染水平,As属于中度污染水平。

从元素的平均地累积指数来看,0~20 cm土层的重金属污染程度为As>Zn>Cd> Pb >Cr>Ni>Cu,20~40 cm土层的重金属污染程度为As> Cd >Zn>Pb>Cr>Ni>Cu。并且0~20 cm土壤各种重金属元素地累积指数均高于20~40 cm土层中的地累积指数,进一步表明表层土壤中重金属污染程度要高。

2.2.2潜在生态风险指数评价法根据污染指数评价公式(2)和(3)及河套地区土壤背景值和我国GB 15618—1995《土壤环境质量标准》的一级自然背景值,对黄河湿地小白河片区0~20 cm和20~40 cm土壤层次的重金属含量进行潜在生态风险指数评价,结果见表5。

根据表5可知,在0~20、20~40 cm 土壤层次中,重金属Cr、Cu、Ni、Pb、Zn的潜在生态风险系数都小于40,属于轻微生态危害;重金属As的潜在生态风险系数均大于40,属于中等生态危害;重金属Cd潜在生态风险系数均大于80,属于较强的生态危害。由以上对潜在危害系数分析可得,黄河湿地的小白河湿地片区土壤中重金属构成的潜在生态危害影响程度依次为Cd>As>Pb> Ni>Cu>Zn>Cr。由表5可知,重金属元素在0~20 cm 土壤层中构成的潜在生态危害程度比在20~40 cm 土壤层中稍高,进一步说明表层土壤受到的污染相比而言较为严重。由潜在生态危害指数可知湿地土壤整体呈中等生态危害水平。

3讨论

3.1相关分析

当湿地土壤中重金属元素来源相同或者相似时,其中的各个元素具有显著的相关性。通过对重金属元素及其土壤理化性质等参数之间的相关分析,可以判别湿地土壤重金属来源及其重金属元素含量变化的影响因素。相关系数越大,说明各组数据之间的关系越密切,各元素分布或来源越相近,说明可能来源相同或者不同重金属元素的污染程度相似[15-16]。

本研究分别对黄河湿地小白河片区土壤中0~20、20~40 cm 土层中不同重金属元素(As、Cd、Pb、Cu、Zn、Ni、Cr)的含量间进行相关分析,结果见表6。

0~20 cm土层中 As与Cd、Pb、Zn具有较好的相关性,说明As、Cd、Pb、Zn具有相同的来源;Cd于Cu、Ni、Pb、Zn相关性较好,湿地土壤中 Cd 主要来源于周围生活区垃圾随意倾倒[17];Cr与Ni具有相关性,有研究表明Ni、Cr、Cu来源于母质[7,18],Cu与Zn相关性较好,Pb、Cu、Zn的分布与汽车活动数据是相关的[2],说明此区域受人類活动的影响较大。Ni与Pb、Zn具有较好的相关性,说明Ni、Pb、Zn具有相同的来源,而旅游活动是土壤中 Ni、Zn 的重要来源[7],并有研究表明扎龙湿地东部土壤中 Pb 含量较高与其生态旅游开发密不可分[19]。20~40 cm土层中As与Cd、Pb、Zn具有极显著相关性,与表层土壤中重金属来源相似。

3.2因子分析

因子分析是基于变量之间的相关性,通过1种降维的方法进行简单化得到综合指标(综合指标是原来多个变量的线性相关组合)。这种综合指标也可用来反映原来的观察指标信息[20-22]。因子分析可判别重金属来源,并采用正交旋转来突出影响重金属来源的主要因子。本研究分别对0~20 cm和20~40 cm土层的重金属进行因子分析,其特征值和因子载荷,见表7、表8。

对黄河湿地小白河片区0~20 cm土壤样品中7个指标进行因子分析,提取的2个因子解释了总方差的74.779%。由表8可知,As、Cd、Pb、Zn在因子1中占了较大的因子载荷;并由表3可知,Cd、Pb、Zn高于国家一级标准,As高于国家三级标准,并且As、Cd、Zn具有中度或偏中度的污染,而As、Cd分别具有中等和较强的生态危害。Pb常被作为机动车污染源的标志元素[23],Zn作为1种添加剂被广泛的应用于汽车轮胎中[24],所以因子1为人为污染源。Cr、Cu、Ni在因子2中占主要因子载荷,属于自然因子[7,18]。

同样对20~40 cm土层的7个指标进行因子分析,提取的2个因子解释了总方差的92.115%。结果与表层土壤结果类似,因子1为人为污染源,因子2受地球化学成因影响。

综上分析,黄河湿地小白河片区土壤重金属既受自然因子限制,也受人为因素的干扰,且以人为因素占主要部分,尤其是金属As为中度污染,中等生态危害。Cd为偏中度污染,具有较强的生态危害。因此,湿地部门应加强对金属元素As和Cd的防治和治理。

4结论

(1)黄河湿地小白河片区土壤中重金属含量为Zn>Cr>As>Pb>Ni>Cu>Cd,其中As超过国家三级标准,0~20 cm土层重金属元素的含量高于20~40 cm土层;(2)土壤中As为中度污染且中等生态危害,Cd为偏中度污染且具有较强的生态危害,Zn为偏中度污染具有轻微生态危害,其余5种金属元素污染及危害程度较低;(3)土壤重金属间具有较好的相关性,说明来源基本一致,有人为污染源和自然因子,其中以人为污染因子占主要部分。

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作者:韩剑宏 杜方圆 李卫平 高静湉 王晓云 鲍交琦 樊爱萍

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