全 文 ：小兴安岭泥炭藓沼泽生态系统中的汞
刘汝海 ,王起超 ,吕宪国 ,麻壮伟 ,方凤满(中国科学院长春地理研究所 ,长春　130021)
摘要:研究了小兴安岭汤旺河流域中的泥炭 、土壤和植物样品的汞 , 泥炭地总汞的平均含量为 65.8～ 186.6ng/g;
高于黑龙江土壤 A层汞平均含量 , 也高于美国佛罗里达大沼泽国家公园和瑞典 Birkeness 湿地的含量.甲基汞平
均含量为 0.16 ～ 1.86ng/ g;约占总汞的0.2%～ 1.4%, 泥炭地总汞最高浓度出现在 5 ～ 10cm 深处 , 为 186.6ng/g ,
甲基汞最高浓度出现在 10 ～ 15cm 处 ,为 1.86ng/g ,均随深度增加而减少.甲基汞含量与总汞没有很强的相关性
(p=0.05 , r =0.28).森林坡地土壤总汞含量低于泥炭 ,泥炭地疏干后总汞浓度明显升高 , 而甲基汞浓度则降低.
植物中总汞浓度苔藓>草本>灌木>乔木 ,苔藓总汞浓度为 119ng/ g , 区域汞的来源为大气传输 ,并明显富集 , 其
环境效应值得重视.
关键词:汞;甲基汞;泥炭沼泽;土壤;苔藓
中图分类号:X171　文献标识码:A　文章编号:0250-3301(2002)04-05-0102
基金项目:国家自然科学基金项目(40071072);中国科学院重
大项目(KZCX2-302)
作者简介:刘汝海(1975～ ),男 ,博士生 ,主要从事污染物环境
行为及其控制的研究.
收稿日期:2001-04-20;修订日期:2001-08-30
Mercury in the Peat Bog Ecosystem in Xiaoxing′an Mountain in China
Liu Ruhai ,Wang Qichao , Lǜ Xianguo , Ma Zhuangwei , Fang Fengman ,(Changchun Institute of Geog ra-
phy , Chinese Acadamy of Sciences , Changchun 130021 , China)
Abstract:The mercury content in Tangw ang River forested catchment of Xiaoxingan Mountain in Northeast of China
w as studied.The average total mercuruy(THg)in peat profile ranged from 65.8ng/ g to 186.6ng/g with the highest in
the depth of 5～ 10m.THg in the peat surface was higher than the background in Heilong jiang province , and higher
than the Florida Evergrade in America and Birkeness in Sw eden.MeHg ranged from 0.16ng/ g to 1.86ng/g with the
highest in the depth of 10～ 15cm.MeHg was 0.2～ 1.2% o f THg.They all decreased with the depth.There w as no
strong significant correlation between the THg and MeHg(p=0.05 , r =0.28).THg in upland mor layer of soil(0 ～
20cm)was compareable to the peat surface(0 ～ 20cm), but in deeper layer THg in peat w as much higher than the
forested mineral soil.THg in the peat bog increased , but MeHg decreased after it was drained 30 years ago.THg in
plant w as different , THg in the moss(119ng/ g , n =12)was much larger than the herbage , the arbor and the shrub.
The peat bog w as contamina ted by mercury coming from the atmosphere to some deg ree.
Keywords:mercury;methy lmercury;peat bog;soil;moss
　　人类活动使大量的汞释放到大气中 ,汞以
蒸发-冷凝的机制在寒冷地区积聚 ,大气汞的传
输与沉降是无直接汞污染源的偏远湖泊中鱼汞
浓度升高的主要原因[ 1 , 2] .沼泽湿地是汞的大
气沉降的汇 ,它在地区汞的迁移和循环中扮演
重要的角色[ 3 ,4] .研究发现湿地是湖泊中甲基汞
的重要来源[ 5] ,水体中的甲基汞会在生态系统
中积累.1989年美国佛罗里达大沼泽曾发生美
洲豹甲基汞中毒死亡事件 ,并且该地鱼汞浓度
超过了食用标准 ,促进了湿地中汞的来源 、通量
及其迁移转化的研究[ 6～ 9] .小兴安岭地区发育
高位泥炭沼泽多为河流的发源地 ,同时高位泥
炭沼泽记录了汞的历史性积累信息[ 10 , 11] .国内
有关沼泽湿地中汞的研究迄今未见报道 ,本文
初步研究小兴安岭沼泽湿地生态系统中的汞和
甲基汞 ,以及沼泽湿地排水对湿地中汞和甲基
汞含量的影响.研究表明泥炭藓沼泽湿地中汞
明显富集.
1　材料和方法
1.1　样品采集
在 1999-10月 ,样品采自小兴安岭红星林
业局汤洪岭 、汤北 、共青林场 ,这些地方发育了
第 23卷第 4期
2002 年 7 月 环　　境　　科　　学ENVIRONMEN TAL SCIENCE
Vol.23 , No.4
July , 2002
DOI :10.13227/j.hjkx.2002.04.021
贫营养型高位山地沼泽.所选择的主要生态类
型有落叶松-狭叶杜香-泥炭藓沼泽 、落叶松-笃
斯越桔-藓类沼泽 、泥炭藓沼泽等.这些泥炭地
藓丘高 0.5m ,水分和营养主要来自大气降水 ,
共采集 5 个泥炭剖面和 2个森林土壤剖面 ,按
5cm 采样 ,剖面最深到达永冻层 ,并采集采样地
生长的优势植物.
1.2　样品的测定
(1)总汞的测定　样品采集后密封回实验
室 ,在室温下自然风干 ,粉碎至通过 80目筛 ,样
品用 V2O5-H2SO4-HNO3 法消解 ,冷却后加入
5%高锰酸钾溶液 ,放置 2h保持高锰酸钾的紫
色不褪去为止 ,滴加 10%盐酸羟胺使紫色刚好
褪去 ,转移至 50mL 容量瓶 ,定溶 ,以 SnCl2 作还
原剂 ,用 F732-V 智能型冷原子吸收测汞仪测定
汞含量.用同样的方法测定空白.测定精确度用
土壤标准样品进行检验 ,结果满意.
(2)甲基汞的提取和测定　准确称取 5g
泥炭样品 , 放入离心石英瓶中 , 加入 30mL
1mol/L 的盐酸和 1mL 0.5%硫酸铜溶液 , 摇
匀 ,离心分离 10min.重复上述操作 1 次 ,合并
上清液.用 10mol/L 、2mol/ L 氢氧化钠溶液和
2mol/L 的盐酸溶液调节溶液的 pH =3.0 ～
3.5.放置片刻 ,有絮状沉淀析出 ,用中速定量滤
纸过滤 ,滤液收集在 125mL 分液漏斗中.分液
漏斗下端用乳胶管与巯基棉管相连接 ,管中装
入 0.1g 巯基棉.让溶液以 5mL/min的流速通
过巯基棉管.待溶液流尽后 ,用洗耳球将巯基棉
上残存溶液吹尽.用 2mol/L 的盐酸溶液 3mL ,
分 3次加入巯基棉管中 ,洗脱有机汞.往洗脱液
加入 1mL 苯 ,震荡萃取约 1min ,静止分层.吸取
有机相 ,放入具塞刻度试管中 ,用少许无水硫酸
钠除去残留水分 ,用微量进样器取 1 ～ 5μL 苯层
用 100型气相色谱仪进行分析测定.
实验使用仪器依据痕量金属的操作规范进
行 ,所用玻璃器皿使用前用 3mol/L 的硝酸溶液
浸泡 24h ,实验药品均为优级纯或高纯.有机质
用重铬酸钾法测定 , pH 值用水提法 ,由 PHB-
4pH 计测定.
2　结果与讨论
2.1　基质情况
小兴安岭泥炭有机质含量在 0 ～ 50cm 范围
内变化不大 , 其范围为 46%～ 64%, 在 10 ～
20cm 深稍微低于 50%.pH 值在表层较低 ,随深
度增加而增加 ,其范围在 3.9 ～ 5.5之间 ,为酸
性森林土壤 ,土壤 pH 值高于泥炭.泥炭比重约
为 1.6g/cm3 ,土壤比重为 2.2g/cm3.
2.2　泥炭剖面总汞和甲基汞含量
泥炭表层(0 ～ 5cm)总汞浓度范围为 126.0
～ 275.0ng/g ,平均为184.8ng/g (见表1),远高
于黑龙江省土壤环境背景值[ 12] 的平均浓度
37ng/g;与梵净山土壤浓度[ 13]相比较高.泥炭
剖面平均最大浓度值为 186.6ng/g ,出现在深 5
～ 10cm 处 ,然后随深度的增加 ,总汞浓度逐渐
下降.在 30 ～ 50cm 深范围内总汞含量变化较
小 ,说明在最近沉积形成的泥炭层汞的含量较
高 ,而在早期形成的泥炭中汞的含量较低并且
变化较小 ,反映了近代人类活动的影响的加强.
该地泥炭剖面各层总汞含量高于 Anders
Jensen
[ 14]所研究的斯堪的那维亚半岛西南部
Birkeness的含量(范围为 64 ～ 170ng/g)以及佛
罗里 达 大沼 泽 国 家 公 园 (范 围 为 1 ～
140ng/g)[ 15] ,但是低于 D.Schw esig 所研究的
德国巴伐利亚州的 2个森林流域[ 16 ,17] .
甲基汞的浓度范围在整个剖面为:0.16 ～
1.86ng/g , 在 15 ～ 20cm 处达到最大值 , 为
1.86ng/g ,其最大值所在深度比总汞的最大浓
度值所在深度深 5cm ,这个深度处于半氧化环
境中 ,有利于甲基化细菌的活动 ,并且该深度有
机质含量较高 ,可以为汞的生物甲基化提供足
够的甲基.20cm 以下 ,甲基汞含量随深度增加
不断下降 ,可能是由于低温导致细菌活性降低.
泥炭剖面不同深度的总汞和甲基汞浓度没有很
强的相关性 (p =0.05 , r=0.28),因此在泥炭
地中总汞不是影响甲基汞含量的决定性因素.
2.3　湿地排水对汞和甲基汞含量的影响
排水湿地的泥炭剖面总汞浓度随深度呈指
数降低 , 而未排水泥炭湿地总汞浓度随深度的
1034 期 环　　境　　科　　学
表 1　泥炭剖面各层总汞 、甲基汞和有机质的含量/ ng·g-1
Table 1　THg and MeHg in the profile of peat
深度
/ cm 总汞 浓度范围 标准差
甲基汞
浓度
甲基汞
浓度范围 标准差
甲基汞/
总汞/%
有机质
/ %
5 184.8 126.0～ 275.0 58.1 0.72 0.40～ 1.06 0.27 0.4 64
10 186.6 117.7～ 259.7 53.5 1.56 0.97～ 2.10 0.42 0.8 61
15 156.6 137.0～ 180.9 18.1 1.86 0.60～ 3.33 1.20 1.2 48
20 114.5 73.0～ 159.5 35.2 1.66 0.30～ 3.39 1.12 1.4 46
25 106.3 72.2～ 153.0 39.5 1.08 0.26～ 2.29 0.75 1.0 54
30 79.2 45.8～ 98.9 20.2 1.21 0.50～ 2.85 0.94 1.5 53
35 70.5 48.9～ 91.0 20.2 0.91 0.12～ 2.01 0.79 1.3 54
40 65.8 49.3～ 84.8 15.7 0.95 0.11～ 2.29 0.91 1.4 57
45 69.4 37.1～ 102.4 23.8 0.77 0.20～ 1.91 0.80 1.1 57
50 72.5 54.3～ 84.9 13.3 0.43 0.14～ 0.97 0.37 0.6 59
55 66.0 55.5～ 75.8 14.1 0.16 0.14～ 0.32 0.43 0.2 61
增加呈线性降低(见图 1),并且未排水地总汞
浓度在 0 ～ 40cm 深度范围内都明显低于排水
地;泥炭地排水后 ,土壤通气性改善 ,促进了有
机质的分解 ,有机质的含量明显减少 ,表明泥炭
地排水对总汞含量有很大的影响.O.Westling
研究了瑞典排水泥炭地和原始泥炭地径流水中
的汞和甲基汞[ 18] ,发现两者没有明显差别 ,但
是没有对 2种类型泥炭中汞和甲基汞的含量进
行比较 ,因此 ,总汞浓度增加说明排水后 ,汞随
有机质的分解减少而被浓缩.甲基汞在 0 ～
10cm 深的表层含量较低 ,并且排水地和未排水
地甲基汞的含量差别不大 ,由于采样时间为 10
月 ,处于平水期 ,地表水位差别不大 ,排水地和
未排水地表层泥炭表层都处于偏氧化环境中 ,
不利于汞的甲基化.甲基汞含量在 10 ～ 15cm 深
达到最大值 ,随后逐渐降低 ,在 15cm 深以下未
排水地几乎全年处于还原环境中 ,有利于甲基
化细菌生长 ,未排水地甲基汞含量逐渐高于排
图 1　原始泥炭地与排水地总汞 ,甲基汞和有机质含量
Fig.1　THg , MeHg and Organic mat ter in drained and undrained bog
水地.
2.4　森林坡地土壤与泥炭剖面总汞和甲基汞
含量
小兴安岭坡地森林土壤总汞浓度与泥炭地
都具有随深度增加总汞浓度不断下降的特点
(见图 2).在坡地土壤中 , 0 ～ 20cm 深为枯枝落
叶和腐殖质层 ,有机质含量较高 ,其总汞含量稍
低于泥炭 ,汞主要吸附在腐殖质上 , 总汞与有
机质含量具有较好的相关性(r =0.89 , p =
0.01),随深度增加总汞浓度降低 ,由于森林坡
104 环　　境　　科　　学 23 卷
地土壤下层有机质含量下降 ,总汞浓度明显低
于同一层的泥炭 ,泥炭湿地是一个重要的汞的
汇.森林坡地土壤在表层甲基汞含量较低 ,在 5
～ 20cm之间达到最高 ,随后降低.在 30 ～ 45cm
之间出现第二高峰 ,随后下降 ,但是各层含量均
大于泥炭 ,森林坡地土壤的这种梯度特征与德
国巴伐利亚州高地土壤的梯度相似[ 16] ,表明森
林坡地土壤具有富集甲基汞的能力.
图 2　泥炭地和土壤总汞 ,甲基汞和有机质含量
Fig.2　THg , MeHg and Organic M at ter in the profile of peat land and upland soil
2.5　苔藓和植物中汞的含量
小兴安岭植物中汞的含量较高(见表 2),
高于梵净山植物中总汞的浓度[ 13] , 超过了
Pat E.Rasmussen等人[ 19]研究的Ontario 地区植
物总汞浓度 5 ～ 15ng/g 的范围 ,苔藓>草本植
物>灌木>乔木 ,各种植物中总汞的含量差异
明显 ,特别是苔藓植物汞的含量很高 ,平均浓度
119ng/g , 最高达到 212ng/g , 由于苔藓植物没
有维管束 ,水和营养物质主要来源于大气 ,并且
本区没有直接的污染源 ,因此汞主要来源于远
距离大气迁移.苔藓植物对汞很强的吸附和保
持能力也是造成本地汞累积的一个因素.草本
植物中的总汞浓度范围在 28 ～ 41ng/g ,平均为
34ng/g ,高于北方草地草原植物(23ng/g)[ 20] ,
甚至与黑龙江省煤炭的总汞含量相当[ 21] .在乔
木和灌木中叶的总汞浓度要高于当年生树枝 ,
由于树叶的表面积大 ,更有利于吸附空气中的
汞 ,乔木总汞浓度略大于灌木;植物中总汞含量
表 2　植物总汞含量/ ng·g -1
Table 2　THg concent ration in the plants
类
别
乔木 灌木 草 本 苔 藓
红松
(Pin us
koraiensis)
落叶松
(Lar ix
dahurica)
云杉
(picea)
白桦
(Berula
pla typhylla)
笃斯越桔
(Vaccinium
u liginosum)
越桔
(Vaccin ium
vi tis-idaea)
毛果苔草
(Carex
lasiocarpa)
白齿泥炭藓
(Sphagnm um
sp.)
叶 31 34 45 34 119
茎 19 17 24 19 37 20
远低于所生长的土壤.
3　结论
(1)小兴安岭泥炭湿地(184.8ng/g)和森
林土壤表层总汞(152ng/g)含量较高 ,表明受到
一定的汞污染 ,污染源为大气干湿沉降.
(2)泥炭地记录了汞的沉降历史 ,表层汞
的浓度较高 ,并随深度的降低而下降 ,表明最近
汞的沉积大于历史时期的汞沉降.
(3)泥炭沼泽湿地排水后 ,总汞含量升高 ,
甲基汞含量下降.
(4)森林坡地土壤剖面各层总汞小于泥
炭 ,甲基汞的含量则大于泥炭 ,表明泥炭湿地是
1054 期 环　　境　　科　　学
汞的汇 ,而森林坡地土壤是甲基汞的一个汇.
有机质对坡地土壤中汞的浓度的影响比对泥炭
的影响要大的多.
(5)植物总汞含量苔藓>草本植物>灌木
>乔木 ,树叶>树枝 ,并且差别明显 ,苔藓植物
(119ng/g)中总汞浓度远高于其它类型的植物 ,
苔藓植物具有很强的富集汞的能力.
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