研究生知识库

湖泊鱼体内汞含量的普遍增高，使湖泊系统中汞的迁移转化问题受到极大的关注。贵州百花湖，作为流域及贵阳市工农业和生活饮用水的水源地、水产养殖地，长期遭受以硫酸汞为触媒生产醋酸的贵州有机化工厂外排含汞废水的污染，其汞污染现状值得关注。 通常，天然湖水中汞含量很低，约为10-9甚至10-12的痕量级, 准确测定十分不易。尽管百花湖长期受工业汞污染，但是采用传统测定方法对其水中汞进行测定，仍很难达到准确无误，这对评价湖水中不同形态汞生物地球化学循环与演化带来了很大困难。为此，本工作鉴戒前人研究成果，建立了具有国内外领先水平的"天然水体中痕量不同形态汞的分析方法"，并以此为基础，先后建立了"半封闭溶样－冷原子荧光法测定鱼体总汞"、"GC-CVAFS法测定鱼体中甲基汞的分析方法"作为本研究工作及本课题组其它相关研究的的技术保证。同时，以如上分析技术为主，结合其他样品分析方法，于2002年11月到2004年8月期间，对百花湖支流水体、湖泊分层水、湖泊沉积物剖面、湖区大气降水、湖泊生物体中不同形态汞的含量、分布特征、迁移转化规律及湖泊水/气界面汞通量、湖泊水/沉积物界面汞通量进行了详细的研究，并对该湖泊生态系统作了总汞和总甲基汞的质量平衡估算。研究结果发现： 1 污染源对百花湖生态系统的汞污染影响 目前，百花湖水生生态系统中，汞污染依然较为严重。沉积物、水体中汞含量很高，约为没有人为污染源的天然湖泊中总汞的数十倍，但鱼类汞含量与背景区相近。在湖泊分层水和沉积物的样品中，无论是在水体还是沉积物中，汞含量基本上呈现随"距汞污染源距离的增加而递减"的趋势。 百花湖水体中各形态汞平均含量（不含界面水）和范围分别为（含界面水）：总汞平均含量为22.4ng/L, 变化范围为7.1-152.8ng/L;溶解态汞为10.1ng/L, 2.0-35.1ng/L; 颗粒态汞为12.0ng/L, 1.48-133.4ng/L; 活性汞为2.52ng/L,0.3-12.2ng/L; 总甲基汞1.29ng/L,0.11-10.2ng/L; 溶解态甲基汞0.71ng/L,0.04-2.79ng/L; 颗粒态甲基汞0.58ng/L;溶解气态汞为0.11ng/L, 0.03-0.30ng/L。 沉积物汞含量也远高于背景水平：总汞含量范围为0.26-38.9 mg.kg-1, 平均值高达6.5 mg/kg, 且表层沉积物总汞含量为0.87-17.4mg/kg，远远高于未受污染的湖泊沉积物总汞含量（0.01-0.35mg/kg）。河流水体含有大量的悬浮颗粒物质，汞吸附在这些颗粒物上，在进入开阔湖区后流速降低而迅速沉积，故从上游到下游，沉积物中总汞平均含量降低约60-87％。 沉积物孔隙水中总汞含量最高达5863.9ng/L，全湖平均值高达815.1 ng/L, 汞含量范围为 6.1-5863.9 ng/L。在大坝、码头孔隙水中汞含量在垂直方向也出现明显的汞峰值。百花湖沉积物汞的甲基化程度较低，平均为8.2ng/g, 约为总汞含量的0.13%。表层1-10cm沉积物孔隙水中甲基汞含量为0.29-6.25ng/L，平均值为3.26 ng/L，是底层水中甲基汞的重要来源之一。 百花湖鱼汞含量很低，平均值仅为28ng/g，这主要因为这些鱼多为人工养殖的非肉食性鱼类，食物链较短是其汞含量较低的主要原因。 2 季节更替对湖泊汞分布特征、迁移转化的影响 季节更替对不同形态汞在水体垂直剖面分布、总浓度及形态转化和迁移都有不同程度的影响。百花湖是一个季节性分层水库，在夏季，整个水体出现稳定的热分层现象，湖泊底层缺氧，形成厌氧状态，阻止了下层水与上层水的物质交换和迁移（包括汞），使得界面水中汞含量在夏季普遍较高。同时，较高的水温特别适合微生物甲基化过程的进行，使得夏季水体中甲基汞比春季高一个数量级。 季节更替似乎对沉积物及孔隙水中总汞及甲基汞的垂直分布影响并不大，可能是沉积物接纳的人为甲基汞污染物超过了季节性变化对沉积物中汞甲基化量，而不能体现明显的季节性增减。 3 河流及大气降水中对湖泊汞输入输出的影响 汞污染物主要由花桥入水口汇入百花湖，在丰水期和枯水期，水中汞都主要以颗粒态形式迁移，在宽阔湖区沉降进入沉积物。受季节性降雨影响，在丰水期，大气降水稀释了输入湖泊的溶解态汞，同时也输入大量颗粒态汞，使湖水中总汞含量接近于枯水期，但颗粒态汞占总汞的比例在丰水期明显高于枯水期。 4 湖泊水生物中汞的积累 百花湖鱼贝类中总汞平均含量低于0.03mg/kg，且与鱼龄、鱼长、鱼重均没有显著相关性。不同鱼种间有较小的汞含量差异，草鱼最低，白鲢（以浮游植物为食）低于花鲢（以浮游动物为食）。 5 百花湖总汞和甲基汞的质量平衡估算 目前，百花湖最主要的汞污染来源仍是贵州有机化工厂，约占百花湖汞输入总量的88.3％。沉积物是百花湖汞污染的主要"汇"，每年有约55kg汞进入沉积物，约占总输出量的78.3%，其次为河流径流的输出14.5kg，占总输出量的20.6%。鱼体对水中汞的富集量仅约为0.02kg/a。输入百花湖的甲基汞有52％在湖泊系统中发生了形态转化，48％进入沉积物或通过河流和工农业用水输出。