王敦球:喀斯特地区城市湿地中微量污染物的迁移转化与分布规律

发布时间:2020-11-12 阅读:24次


会仙湿地位于广西桂林市,是中国最大的喀斯特湿地,湿地面积493.59公顷,湿地率84.12%,与漓江水系构成了“桂林之肾”,对于维护漓江水系的生态环境安全具有重大意义。近年来,由于周边污水的排放和河道占用等人为活动,造成会仙湿地面积逐渐萎缩,生态系统受到一定威胁。目前,会仙湿地已纳入国家实施的桂林水生态系统保护与修复计划之中。在2020(第二届)中国城市水环境与水生态发展大会“热点研讨”环节,桂林理工大学副校长王敦球教授发表了《喀斯特地区城市湿地中微量污染物的迁移转化与分布规律》的TED演讲,系统介绍了其团队在会仙湿地重金属、抗生素和微塑料的时空分布特征及其环境风险方面的研究成果。


整理:林钰涓       责任编辑:黄辉



研究区域和采样点


王敦球教授介绍了两个不同的研究区域和采样点:重金属和抗生素的采样点主要是会仙湿地的核心区,即分水塘东段→良丰河→分水塘西段→睦洞河→会仙喀斯特国家湿地公园001号界碑,所选河段全长约13 km,共计布设12个取样点。微塑料的采样点为分水塘东段(古桂柳运河)→良丰河→漓江的河段,全长约25 km,共选取13个沉积物采样点、16个表层水采样点(支流均仅采集表层水)。






重金属时空分布特征及其环境风险

1)地表水

会仙河流湿地地表水水质均为Ⅳ类,主要受Hg影响,且夏季污染程度更高;地表水中Hg为重污染等级,As、Cu、Zn和Pb均为清洁等级;采样点1、2、3、7、8和10为重污染等级,采样点4、6、9和11为中污染等级,采样点12为轻污染等级,采样点5为清洁等级。



(2)沉积物

沉积物中重金属以中等生态风险为主,夏季重金属生态风险等级高于秋季;夏季中等生态风险率高达91.6%,秋季中等风险率为50%;Hg有95.8%达到强风险以上。



(3)植物

水葫芦是会仙湿地分布面积最广的一种植物。研究显示,水葫芦根部主要富集沉积物中重金属,叶部主要富集地表水的重金属,且根部重金属含量普遍大于茎部和叶部;对比分析水葫芦的Cr、Ni、Zn、Pb、Cu含量显示,其根部和叶片对Zn、Pb有较好的富集作用;叶片对地表水中重金属的富集作用更强。




抗生素时空分布特征及其环境风险

(1)地表水和沉积物中抗生素的分布特征

地表水抗生素生态风险评价显示,氟喹诺酮类中的氧氟沙星和环丙沙星对湿地构成了较为严重的威胁,四环素和磺胺甲二唑的风险等级在枯水季节(秋季)较高,因此氧氟沙星、环丙沙星和磺胺甲二唑应为会仙湿地重点关注的抗生素。


对比研究沉积物和地表水中的抗生素含量显示,沉积物中抗生素含量顺序与地表水相同,说明地表水和沉积物中抗生素的来源有很大的相关性,其污染来源可能相同;地表水和沉积物中抗生素在夏季和秋季的含量变化较大,可能与研究区的水产养殖、农田播种和病虫害防治时抗生素的使用量、使用方式和使用时期密切相关,此外,居民聚居地和游客产生的生活污水也是抗生素的主要来源。



(2)水葫芦中抗生素的分布及富集特征

夏、秋两季根部、茎/叶8种抗生素类药物的检出率分别为66.67%和33.33%、100%和100%(除四环素外);从水葫芦各部位的含量均值可知,氧氟沙星、环丙沙星、四环素的含量较高,这与地表水和沉积物的情况一致。

水葫芦对沉积物和地表水中的抗生素富集分析研究发现,水葫芦对水体中大部分抗生素都表现出较强的富集能力(除SMX和SMR外);水葫芦对沉积物中的各类抗生素均有较强的富集能力,且夏季的富集能力高于秋季;水葫芦的茎部和叶部对四环素类以及磺胺类抗生素的富集能力存在季节性变化。



微塑料时空分布特征

(1)地表水

表层水中微塑料(Micro plastics,MPS)丰度范围为13.1-60.4个/L,丰水期的平均丰度较枯水期增长24%;存在固定污染源的情况下,季节对表层水中MPS的空间分布影响较小;不存在污染源的自然条件下,表层水中的MPS丰度会随丰水期的到来而增加。表层水中典型的MPS类型为聚丙烯与聚酰胺,其中聚酰胺可能来源于衣物的洗涤,聚丙烯可能来源于垃圾的堆放等。



(2)沉积物

沉积物中微塑料研究结果显示,良丰河段沉积物的MPS丰度为6.95×103-1.49×105个/kg,枯水期沉积物MPS丰度要大于丰水期,在枯水期季节更应注意沉积物中MPS可能带来的危害;外来污染源对沉积物中MPS的时空分布影响更为显著。此外,MPS粒径同时受季节变化与污染源的影响,并呈现出不同的变化规律。研究区域内沉积物中MPS的主要成分为:聚乙烯和聚丙烯,表明人类活动所带来的影响尤为明显。




展望

王敦球教授最后表示,会仙湿地微量污染物的时空分布和风险评估研究结果,为后期设计和建立数字化、智慧化的湿地模型和管理体系提供了重要的数据支撑。








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