三峽庫區(qū)消落帶土壤汞庫及其風(fēng)險(xiǎn)評價(jià).pdf

1、汞是一種高毒性的非必需元素，具有持久性、易遷移性和高度的生物富集性等特征。自20世紀(jì)50年代初日本發(fā)生水俁病事件以來，汞污染問題一直受到人們的廣泛關(guān)注。20世紀(jì)80年代后，隨著逐年增加的化石燃料燃燒、金屬冶煉等人為過程不斷向大氣環(huán)境釋放大量的汞，使得全球大氣汞濃度逐年增加。由于汞具有特殊的物理性質(zhì)和長距離傳輸特性，使國際社會對全球汞污染問題的關(guān)注達(dá)到了前所未有的高度，被聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署等很多國際機(jī)構(gòu)列為全球性優(yōu)先控制污染物，具有跨國污染

2、的屬性，由此引發(fā)了新一輪汞污染問題研究的熱潮。三峽水庫是目前我國最大，也是舉世矚目的特大型水庫。三峽水庫面積1084km2，淹沒的陸地面積就達(dá)632 km2。其中，淹沒的耕園地(不包含河灘地)為275.1 km2，這些耕園地大多為三峽庫區(qū)最肥沃、復(fù)種指數(shù)最高的農(nóng)業(yè)用地。三峽庫區(qū)南岸位于西南汞礦化帶東緣、川東南高汞背景區(qū)，庫區(qū)上游及支流輸入的汞負(fù)荷巨大。根據(jù)研究預(yù)測，三峽水庫蓄水后，庫區(qū)汞活化效應(yīng)將增強(qiáng)，魚體對汞元素的生物富集作用加劇，水

3、庫魚體汞含量將增加0.35～1.5倍左右，存在魚體汞含量超過食品淡水魚汞含量標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)險(xiǎn)。由此可見，三峽水庫汞污染問題是倍受世人關(guān)注的重要問題。本研究以三峽庫區(qū)重慶段消落帶土壤為研究對象，對庫區(qū)各區(qū)縣消落帶范圍的土壤進(jìn)行系統(tǒng)采樣，研究整個消落帶耕園土壤及不同高程范圍土壤汞及其賦存形態(tài)與變化特征，并分析影響汞賦存狀態(tài)的因素，通過分析樣品總汞及各形態(tài)汞含量，估算區(qū)域內(nèi)耕園土壤汞庫中總汞及各形態(tài)汞庫存量。通過吸附解吸試驗(yàn)，研究不同類型土壤的吸附

4、解吸特征，通過對土壤汞的庫存量、汞的賦存狀態(tài)、吸附解吸特征的分析，評價(jià)消落帶土壤汞庫對水環(huán)境帶來的風(fēng)險(xiǎn)。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下：
　　 ⑴整個消落帶土壤中汞平均含量0.0839mg/kg，為重慶市土壤平均背景值的1.7倍、我國背景值(0.04mg/kg)的2.1倍，表明消落帶土壤具有明顯的汞富集趨勢。土壤汞賦存形態(tài)以殘留態(tài)為主，各形態(tài)汞的平均分配系數(shù)依此為：殘留態(tài)(61.4％)＞堿溶態(tài)(16.1％)＞酸溶態(tài)(14.0％)＞過氧化

5、氫態(tài)(6.5％)＞水溶態(tài)(2.0％)。對土壤理化性質(zhì)與汞含量及形態(tài)的相關(guān)分析表明，土壤有機(jī)質(zhì)與土壤總汞含量呈極顯著相關(guān)(r=0.46**，n=158)，而與土壤砂粒、粘粒、CEC呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。土壤汞含量與土壤pH呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，總汞和絕大部分形態(tài)的汞都和粉粒和粘粒含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。研究表明三峽庫區(qū)消落帶土壤中的汞主要來源于外源性輸入。
　　 ⑵在3個水位高程范圍總汞含量的變化為145～155m(0.0856mg/kg)＞155～1

6、65m(0.0804mg/kg)＞165～175m(0.0602mg/kg)，土壤汞含量與高程呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。同一高程范圍，除在145～155m范圍內(nèi)右岸總汞平均含量高于左岸外，在其它兩個高程層均表現(xiàn)為右岸總汞平均含量高于左岸，兩岸平均汞含量隨高程變化也表現(xiàn)為總汞相一致。土壤剖面汞及其形態(tài)分布存在著顯著的差異，并受各種理化性質(zhì)的影響，各形態(tài)汞與有機(jī)質(zhì)含量幾乎都表現(xiàn)為正相關(guān)，隨有機(jī)質(zhì)含量的增加而增加。土壤剖面中總汞、堿溶態(tài)汞和殘留態(tài)汞在土壤

7、各層中的分布大體呈現(xiàn)出高—高—低或高—低—高的變化趨勢。在整個消落帶土壤汞庫中，各層土壤汞的形態(tài)比例和消落帶表層土壤中各形態(tài)汞所占的比例關(guān)系基本一致，可以通過土壤中各形態(tài)汞的含量比例關(guān)系來近似反映土壤汞庫中各形態(tài)汞的比例關(guān)系。
　　 ⑶全市消落帶耕園地總汞庫存量為14951.65—33492.15kg，平均汞庫存量為20615.35kg。其中0—20cm層土壤汞平均庫存量為7051.79kg，占總汞庫存量的34.20％；20—4

8、0cm層土壤汞平均庫存量為5172.70kg，占總汞庫存量的25.10％；40—60cm層土壤汞平均庫存量為8390.86kg，占總汞庫存量的40.70％。全市消落帶耕園地水溶態(tài)汞平均庫存量為270.97kg。0—20cm、20—40cm、40—60cm各層土壤水溶態(tài)汞平均庫存量分別為81.46、113.61和75.90kg。酸溶態(tài)汞平均庫存量為2995.23kg，土壤各層平均庫存量分別為442.19、1276.47和1276.57kg

9、。堿溶態(tài)汞平均庫存量為3450.45kg，土壤各層平均汞庫存量分別為1559.33、1049.26和841.86kg。過氧化氫溶態(tài)汞平均庫存量為650.16kg，土壤各層平均庫存量分別為209.46、233.91和200.11kg。殘留態(tài)汞平均庫存量為13255.52kg，土壤各層平均庫存量分別為4759.46、2499.55和5996.51kg。
　　 ⑷土壤pH、有機(jī)質(zhì)、粒徑等土壤理化性質(zhì)對土壤汞吸附解吸有很明顯的影響。土壤

10、對汞的最大吸附量順序?yàn)椋鹤仙蓖粒局行宰仙粒净易爻蓖?，對Hg2+的吸附作用力順序?yàn)椋褐行宰仙粒咀仙蓖粒净易爻蓖痢?種土壤吸附汞的速率順序?yàn)榛易爻蓖粒咀仙蓖粒局行宰仙?。土壤對汞的吸附作用力越大，其解吸率也就越小。根?jù)Langmuir方程擬合得出的最大解吸量順序?yàn)榛易爻蓖粒咀仙蓖粒局行宰仙痢?br>　　 ⑸3種土壤對汞的解吸率都不太高，最大解吸率分別為灰棕潮±8.74％，紫色潮±5.85％，中性紫色±2.07％，說明汞容易與

11、土壤結(jié)合且比較穩(wěn)定，在土壤中的移動性比較弱。在三峽水庫消落帶土壤中，中性紫色土對周邊環(huán)境地表徑流帶來的汞的吸持能力最強(qiáng)，即“匯”的作用大，而灰棕潮土對汞的解吸率最大，即“源”的強(qiáng)度高。
　　 ⑹土壤汞釋放進(jìn)入水體后對水體中汞含量的影響非常小，但由于水土流失、土壤汞釋放到水體中的汞會通過食物鏈的富集放大，使長江流域重慶段魚肉中汞的平均含量達(dá)到0.206mg/kg，增幅達(dá)43.2％，汞的持續(xù)釋放會使汞對水體和魚類潛在風(fēng)險(xiǎn)會進(jìn)一步增加