拉魯濕地水中主要金屬元素分布分析評價（環保）

            白永飛，  黃偉，  羅笑娟，  劉路，  吳堅扎西，  布多*

                    （西藏大學理學院，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象，設置了17個采樣點采集了17份水環境樣品，利用ICP-OES、ICP-MS、AFS等儀器對水環境樣品中的M n、V、Be、Ti、Ni、As、Se、Ti、Cu、

P b、Mo、C d、Co、Cr、Fe、Zn、B a等17種金屬元素進行了分析檢測。結果發現：拉魯濕地不同區域水環境中pH值、電導率和金屬元素含量存在較大的差異，pH值范圍為6.75—9.43，電導率范圍為0.22—129.49μS/L，pH值和電導率相關性不明顯。水環境金屬元素中Fe元素平均含量最高，高達129.49μg/L，水環境中C d元素平均含量最低，僅為0.011μg/L。除Cr元素達到Ⅱ類水標準及個別采樣點外，其他金屬元素總體含量都達到了I類水標準要求。上游區域水環境中金屬元素含量明顯高于下游區域，其中水環境中Cu元素含量差別最為顯著，在東片區水環境中Cu元素平均含量為1.94μg/L。在西片區水環境中Cu元素平均含量為0.46 μg/L，拉魯濕地對水環境中的大部分金屬元素具有較大的去除作用，對水環境中C d元素的去除率高達88.2%，說明濕地仍處于良好的健康狀態。

關鍵詞：拉魯濕地；水環境；金屬元素；分析評價

中圖分類號：X824  doi:10.3969/j.issn．1003-6504.2016.06.032    文章編號：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70年代以來，重金屬的污染與防治工作備受關注。目前，重金屬污染物已經被眾多國家列為優先污染物。我國列入環境優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）相互作用構成，其內部過程長期為水所控制，具有較高的生產力和較大活性的自然綜合體。所以，關于濕地植物對金屬離子的吸收和積累能力的研究及其應用受到全世界的廣泛關注。

    拉魯濕地是世界上海拔最高的城市濕地之一，位于拉薩市區西北角，與濕地相關的河流主要有拉薩河、流沙河，相關的渠系主要包括從拉薩河引水的北干渠、中干渠。拉魯濕地對增加拉薩城市空氣的濕度、含氧量以及凈化環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級自然保護區、國家級自然保護區。據史料和圖片資料記載拉魯濕地動植物種類繁多，濕地植物對水環境中化學物質具有一定的去除作用。有關拉魯濕地的科學研究比較少，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境化學特征方面的報道。由于西藏人口稀少，經濟開發時間較晚，迄今為止，絕大部分濕地區域受現代工業污染極少，濕地及濕地生物基本上仍保持著自然原生的生態狀況。

    通過對拉魯濕地水環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境化學特征、自然濕地的環境凈化功能、健康狀態以及潛在的生態環境安全隱患。為更好地保護被譽為“拉薩之肺”、“拉薩之腎”的拉魯濕地具有深遠意義。

1拉魯濕地概況和實驗方法

1.1采樣點的布設和采樣方法

    拉魯濕地位于西藏拉薩市西北角，被魯定公路分為東區和西區2個片區，根據拉魯濕地的地勢和水文特點，設置了17個采樣點，具體采樣點的分布情況如圖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，L08位于東北角的一個小進水口。

1.2分析檢測方法

1.2.1 pH值、電導率的分析檢測方法

    對于易于受到環境因素變化pH值、電導率等水環境參數，利用便攜式儀器在實地現場進行了測定，保留了樣品最原始的數據，每次測定均平行測定3次，減小了數據誤差。

1.2.2金屬元素的分析檢測方法

    現場利用聚四氟乙烯酯燒杯深入到水面下10～20cm采集水樣，然后第一時間轉移到聚四氟乙烯酯采樣瓶中，并加入高純硝酸幾滴調節pH值小于2，將裝有水樣的采樣瓶轉入冷凍箱中冷凍保存，送往西藏自治區地質礦產勘局中心實驗室進行實驗室分析檢測。檢測依據為《水和廢水監測分析方法》（第四版），GB/T8538-2008，檢測方法為ICP-OES、ICP-MS、AFS，檢測環境：溫度20℃，濕度40%。其中Fe、B a、V等3種元素利用ICP-OES測定，Hg、As 2種易揮發元素利用AFS測定，其余金屬元素利用ICP-MS測定。

2結果和分析

2.1 pH值、電導率

    由圖2顯示拉魯濕地17個采樣點水環境pH值范圍為6.57～9.43，平均值為7.7，其中L06、L07、L08、L09等4個采樣點的pH值高于9.0，這4個采樣點水環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個采樣點靠近居民區，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影響。其余采樣點的pH值低于拉薩河流域河水的總體pH值，由于這些采樣點處于拉魯濕地中心位置或者深水區植物分布密集的區域，這些區域牛、馬等家畜動物活動頻繁，可能是這些動物排泄物導致該區域水環境酸度增強。

 由圖3顯示拉魯濕地17個采樣點水環境電導率范圍為0.22～197.70μS/L，平均值為150.59μS/L，（其中L07采樣點水環境中電導率檢測值為零）。西區進水口的電導率為192.8μS/L，出水口的電導率為110.6 μS/L，西區對電導率的降低了43%。西區濕地潛水植物、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，從而去除了水環境中的陰陽離子。而東區裸露地相對較多，濕地植被生長情況較差，離子被植被吸附的機會較少，進出水口水環境中離子含量變化不大，電導率變化不明顯。

    利用SPSS 17.0對pH值和電導率數據進行了相關性分析，發現Pearson系數為負且絕對值接近1，說明2個變量負相關，Sig.（雙尾）是顯著性檢驗，判斷樣本與我們對總體所做的假設之間的差異是純屬機會變異，還是由我們所做的假設與總體真實情況之間不一致所引起的，p≤0.05或p≤0.01表示有統計學顯著差異或有非常顯著統計學差異，借助相關性分析得出，pH值和電導率Pearson系數為-0.428，很顯然pH值和電導率的相關性不顯著。

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

2.2.1各個采樣點不同金屬元素對比分析

    利用ICP-OES、ICP-MS、AFS等儀器對拉魯濕地17個采樣點水環境樣品中的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行了分析檢測。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下限，未能檢測到，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境中Cu元素含量范圍為0.13～2.21μg/L，平均值為1.16μg/L;水環境中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。拉魯濕地水環境中Cu、P b、Mo等3種元素元素平均含量通過與地表水環境質量標準限值（見表1）進行比較，水環境中Cu、P b、Mo元素的含量總體上達到了國家《地表水環境質量標準》(GB 3838-2002)I類水標準要求。其中L16采樣點水環境中Cu、P b 2種元素含量較低，低于檢測下限，未能檢測到；L17采樣點水環境中Cu元素含量低于檢測下限，未能檢測到。從圖4看出L04水環境中Cu元素的含量較高，該采樣點靠近周圍居民生活區，可能是含有銅材質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、L11兩個采樣點，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，導致該采樣點附近水環境中P b元素含量偏高；而L17采樣點遠離公路，且周圍蘆葦分布密集，因為植物對金屬有部分的富集作用，所以該點水環境中P b元素含量相對較低。

    由圖5可以看出水環境中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。水環境中C d、Co等2種元素平均含量通過與地表水環境質量標準限值（見表1）進行比較，得出拉魯濕地水環境中C d、Co等2種元素平均含量總體上達到了國家《地表水環境質量標準》( GB  3838-2002)I類水標準要求。

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

I類水標準要求。Fe元素在L2、L3、L6 3個采樣點水環境中的含量超標，最高超標倍數達到0.16倍，L2、L3兩個采樣點在東片區出水閘門及鐵絲護欄附近，加之該區域隨意丟棄鐵質易拉罐等垃圾較多，這些因素可能造成了該2個采樣點水環境中鐵元素的污染；Cr元素的含量達到國家《地表水環境質量標準》(GB 3838-2002)Ⅱ類水標準，但是因為拉魯濕地屬于國家級自然保護區，水環境中所有金屬元素含量都必須達到I類水標準要求，因此，拉魯濕地水環境中Cr元素平均含量超出I類水標準限值要求0.13倍，最高超標倍數達到1.55倍。

    由圖7可以看出水環境中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。拉魯濕地水環境中Zn、B a等2種金屬元素平均含量通過與地表水環境質量標準限值（表1）進行比較，得出拉魯濕地水環境中B a、Zn等2種元素平均含量總體上達到了國家《地表水環境質量標準》(GB3838-2002)I類水標準要求。Zn元素在L13含量高達93μg/L，此采樣點上數據超出了I類水標準要求，超標倍數達到0.86。該采樣點區域屬于20m²左右的死水潭，該區域水基本處于靜止狀態，可能在蒸發過程中使水環境中Zn元素不斷富集，導致該區域水環境中Zn元素含量增高。

2.2.2整體分析

    由圖4～7可以看出，2個出水口中，所有金屬元素在L01處均≥L02，在理論情況下濕地水環境中的金屬含量會離進水口越遠越少，但實際卻與理論有所差別。可能是因為L01采樣點在濕地水通過馬路涵洞以后的接水口，加之L01靠近洗車場，離污染源較近，受

到了馬路上來回車輛排放的污染物以及周邊生活生產活動的影響。L06中Cu、Co、B a、Fe、B a的含量明顯偏高，可能是因為采樣點L06靠近新建濕地分區的擋水土壩，水在流動過程中不斷沖擊、洗刷擋水土壩坡面，使得被土壩中的部分金屬元素被溶解、淋洗或者沖刷攜帶進水環境中，導致該采樣點區域水環境中部分金屬元素的含量顯著增高。

    拉魯濕地中水的主體流向為自東向西，從東、西2個區域水環境中17種金屬元素含量的對比發現，東區采樣點的水環境中金屬元素含量明顯高于西區水環境中的金屬元素含量，說明濕地植物對濕地水環境中的大部分金屬元素具有明顯的去除作用。拉薩市拉魯濕地具有良好的水環境凈化作用，依然處于良好的健康狀態，通過與拉薩河流域的甲瑪濕地相比，水環境中金屬元素含量明顯偏低，說明拉魯濕地保護較好。

3結論

    (1)拉魯濕地水環境整體呈現堿性，水環境中不同金屬元素在含量上存在一定的差異，其中M n、Ni、V、As、H g、 Se、Ti、T l等8種金屬元素未能檢測到。其它金屬元素含量從高到低的排序為：Fe>Cr>Zn>B a>P b>Cu>Mo>Co>C d。

    (2)拉魯濕地不同區域或者采樣點水環境中金屬元素分布上存在一定的差異，靠近居民生活區域的部分金屬含量遠高于遠離居民區的區域。

    (3)進水口L10與出水口L02比較，Cu、P b、Zn、C d、Co的含量均有明顯降低，去除率分別為62%、49%、20%、88.2%、36.3%，與拉薩河流域的甲瑪濕地相比存在一定的差異，可能和植物的分布及人類活動影響有明顯關系，說明拉薩市拉魯濕地具有良好的水環境凈化作用，依然處于良好的健康狀態。

    (4)拉魯濕地水環境中Cu、P b、Mo、C d、Co、Cr、Fe、Zn、B a等9種金屬元素平均含量通過與地表水環境質量標準限值進行比較，得出除Cr元素的含量達到國家《地表水環境質量標準》( GB  3838-2002)Ⅱ類水標準外，拉魯濕地水環境中Cu、P b、Mo、C d、Co、Fe、B a、Zn等8種元素平均含量總體上都達到了國家《地表水環境質量標準》( GB  3838-2002)I類水標準要求，說明拉魯濕地整體水質狀況較好。