[发明专利]小型集水区复合生态系统对重金属储滤效应的方法

说明书

技术领域

本发明涉及生态系统环保领域,尤其是小型集水区复合生态系统对重金属储滤效应的方法。

背景技术

重金属污染物所造成污染的加剧，已成为人类所面临的重要环境问题之一。重金属污染物在环境中的含量、分布、存在形态、迁移转化、生物效应以及防治对策等方面都日益引起人们的关注。以某个生态系统为基础，研究重金属的生态学过程是近年来的研究热点之一。彻底了解一个系统由于外界环境中各种重金属的输入、内部迁移及转化和输出的生物地球化学过程的定性、定量变化规律，对于生态系统的承载力和持续健康发展是非常必要的。因此，本研究以长江上游低山丘陵区(五通桥区)中典型集水区为研究对象，通过对大气沉降的收集、取样，不同林分类型穿透水、树干径流和枯落物层的取样，不同土地利用类型不同土壤层次样品的采集以及区内水体的取样，集水区出口径流取样，分析了集水区大气干、湿沉降重金属含量动态变化以及重金属年输入、输出量，比较了集水区不同林分类型对重金属的截滤作用，初步计算出研究区重金属的储存量，揭示该集水区复合生态系统对重金属的储滤效应，不仅对区域生态环境的保护具有重要的现实意义，还能对深入开展四川省主要林农区面源污染控制和污染的生态修复试验示范研究提供科学依据和优化措施。

近年来，随着重金属污染物的非生物降解性和污染持续性^[1-3]所造成污染的加剧，已成为人类所面临的重要环境问题之一。众所周知，重金属能被动物和植物体吸收富集，再经由食物链传递进入人体，进而危害人类健康。所以，重金属污染物在环境中的含量、分布、存在形态、迁移转化、生物效应以及防治对策等方面已经成为人们关注的焦点^[4,5]。

就环境污染问题，国内外许多专家学者已经对大气、土壤、水体、植物中的重金属进行了多方面的研究。祁建华^[6]和王章玮^[7]等对重金属在大气颗粒物中的分布特征等进行了研究，发现重金属更容易分布在PM₁₀颗粒物上。胡健^[8]和李月梅^[9]等的的研究发现，雨水中重金属含量明显高于地表水，降水中重金属含量季节变化明显，各种元素表现出冬春高，夏秋低的特点。Douay^[10]和Bretze等^[11]研究了土壤重金属的污染特征和空间分布特征；郑袁明等^[12]研究发现北京市不同土地利用方式下的绿化土壤Pb的累积最明显，麦地Pb浓度最低，Pb的含量变化为：城区土壤>近郊区>远郊区；赵彦锋等^[13]研究发现，郑州市土壤中Hg受土地利用方式影响明显；陈三雄和栾以玲^[14,^15]等研究了植物对土壤重金属的富集作用，Lepp^[16]和Smith^[17]研究了重金属对植物的毒理作用，方晰^[18]和陈益泰等^[19]的研究了重金属元素在植物体内转移能力。

以某个生态系统为基础，研究重金属的生态学过程是近年来的研究热点之一^[20.21]。彻底了解一个系统中各种重金属的输入、输出和在其内部的迁移转化的生物地球化学过程的定性、定量变化特征，对于整个生态系统的承载力以及持续的健康发展是非常必要的^[23]。集水区(catchment)即为汇集水流的区域，其中山丘型集水区具有天然的分水岭，边界清楚，河流结构呈树枝状，产流和汇流以自然的流动为主，集水区一般只存在一个出口，流量和流向具有一定规律性^[24]，这就使得以集水区为研究对象的重金属输入、输出量的统计更加方便，集水区成为复合生态系统重金属储滤效益研究的最佳区域。

长江上游低山丘陵区地形地貌复杂，土地利用类型多样，植被结构破碎化，是典型的复合生态系统，存在重金属污染的风险，特别是As、Cd和Pb存在较高风险系数^[17]。小型集水区复合生态系统是长江上游低山丘陵区一种重要的土地利用方式，开展集水区不同土地利用类型对重金属的储滤效应，研究复合生态系统重金属的分布特征和积累能力，分析其内在机理，以期为长江上游低山丘陵区重金属面源污染防治提供科学依据和优化措施。

尽管在过去几十年中，有关重金属污染的问题受到了普遍的关注。国内外专家学者也对此开展了多方面的研究，但是，目前有关重金属在复合生态系统中的分布特征和迁移积累方面的研究还相当不足，主要表现在以下几个方面：