全 文 ：第l9卷第aM
1 999年 1月
生 态 学 报
ACTA ECOI OG1CA S1NICA
VoI 19．No．1
Jan．，l999
』 o
7(0
酸沉降地区大气汞对土壤一植物系统
汞累积影响的调查研究
王定勇 牟树森
(西 葶露 酉 1ii 00716>
摘要 按酸沉降危害程度的差异及不同功能区．进行了大气、植物 土壤汞的同步诲查 采样分析 结果表 明，
大气汞对土壤 植物 系统汞累积的影响非常 明显，土壤、植物含汞量均随大气汞浓度的升高而升高，土壤 植
物系统汞累积与大气汞浓度有显著的相关(相关 系数 分别为 rtl 0．882一 ， 53lr±一0．741一 ， 92)。
调查还发现 ，当大气汞浓度大~30ng／m 时 ．土壤一植物辱统汞累积较为 明显 ，围此把30ng(Hg)／m。作 为本地
区太气汞对土壤一植物系统造成二提污染 的临界浓度
关键词 大气，汞 土壤一植物系统 ，汞累积
AN INVESTIGATIoN ON THE EFFECT oF ATM oSPHERIC
M ERCURY oN ITS ACCUM ULATIoN IN THE SoIL—PLANT
SYSTEM IN ACID PRECIPITATIoN AREA
W ANG Ding—rYong M OU Shu—-Sen
(College R~sources and Envir~zment，Southwest Agricultural University，Chongqing，400716，China)
Abstract A series samples of atmosphere，plant and soil were collected and analyzed of
Hg content at different function regions in acid precJpitalion area．The results showed that
the pollution of Hg from atmosphere to soil—plant system was very serious，There was a
significant possitive correlation between the concentration of atmospheric Hg and its aCCU
mulation in soil—plant system = 0．741一 ，n一 52 for the sol1 and r= 0．882一 ，n一 53 for
the plant) In areas where the concentration of atmospheric Hg was more than 30 ng／m ．
the accumulation of Hg in soil—plant system was more obvious．This suggested that 30 ng
(Hg)／m was the critical concentration of the secondary pollution of Hg from atmosphere
to soil—plant system in the investigation area．
Key words atmosphere．mercury，soft—plant system ，mercury accumulation．
大气汞在迁移转化过程中．尝通过干 、湿沉降的形式进入地面 ，使陆生生意系统受到污染。～些调查研
究发现 ，在大气录污染较严重的燃煤火 电厂、汞矿冶炼厂、金矿、联碱 厂和温度计厂附近的土壤～植物系统
* 国家教委博士点基金资助项 目(910604)。
收稿日期：1996 08 18，修改精收到 日期：1997 O8 l8
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1期 王定勇等 ：酸沉降地区大气汞对 土壤 植物系统汞累积影响的调查研究 141
含汞量明显比其它地点高．甚至高选上百倍。牟树森等的调查表明．在重庆火力发电厂周围的菜地．1984年
表土含汞量均值 已是1981年土壤汞背景值的{．3倍 ，而1 989年则已超出5．4倍： ：崔瑞平等报道．某汞矿冶炼
厂附近大米含汞量超过远离矿区的对照区20～11 5倍 。表明大气汞对 植物汞累积的影响明显。由于 当今
汞的散发与污染往往与燃煤密切相关 ，所 它总是与酸沉降危害同时存在。找国学者在开展酸沉降对生态
环境危害的研究中发 现．酸沉降地区的土壤含汞量 ，大约比背景高3～1o倍 ．相应的蔬菜作物 、田间杂草含
汞量亦超过卫生标准20～30倍的现象 ’ 。但在这些现象与大气含汞量的关系仍需多方面的研 究。
重庆是我国酸沉降危害严重的地区之～ ，每年耗煤超过 I 500万 t0．燃煤排汞量每年在21OOkg 上弼。
大气与陆生生态系统均 已受到一定程度的汞污染 ．因而它也是一个研究燃煤导致汞散发 、迁移与污染
陆生生态系统的好现场 借此 ，本文 重庆为调查对象 ，研究了汞散发而导致的大气汞污染及其对土壤．植
物系统的危害，为掌握大气汞污染陆生生态系统的现状与规律 ，M而为 寻找有效的环保对策措旅提供科学
参考依据
1 调查与分析方法
1．1 采样布点
根据重庆市酸沉降危害的特点 ．选择酸沉降危害程度重、中、轻的几个区域进行调查 并划分不同的功
能区进行监测采样 ．分别采集大气、植物和土 壤样 品。方法如下 ：在重庆市的渝中区、江北 区、南岸 区、沙坪
坝区 、九龙坡区、大渡口区和北碚 区等地 ．以工厂、商业中心 、交通枢纽、住宅小区、市内公园、学校及农业用
地等功能莲为不同的采样区．分别采集大气、植物和 土壤样品
1．2 采样方法
大气样品用 Qc Ⅱ型便携式空气采样器 ， 金汞齐 富集法 ．用垒辩1 管采样 ]．将金膜富集管 架设
在离地1．5m 高处收集大气 汞。每个{羊 o．5～1．0L／min的流速采集空 ～70L。井根据气温、气压作体
积校正 。共采得大气样品1 58个。
在大气采样点处同时酌情采集植物和土壤样 品。植物样品在 农业用地主要采集莴笋(Lact s⋯ti
var．angustana Irish．)．其它则主要采集黄葛树(F．VtT-~?t$Art．v3r．sublanceotata Corner)中下部叶片多株混
台样 。土壤样品主要采集表屡(0～15era)多点混台样。共采得植物样品53个 ，表层土壤样品44个
另在各调查 区内有代表性的地点 ．对 土壤进行分层(上层0～15cm，下层 15 50cm)采得剖 面样8个共
1 6层 ，用以分析在不同大气汞污染状况下，汞在土壤中的垂直分布特征。
1．3 测定方法
1．3．1 大气汞测定 所采大气样的汞用将原于荧光法 (CVAFS)测定 使用仪器为 FLURCE一Ⅱ型冷原子
荧光测汞仪 ，以氩气 为载 气．将金膜富集的大气汞在6ooc F热解后载人测汞仪中测定 ]
1．3．2 植物与土壤汞的测定 植物全汞 以 HNO H SO V O 消化 ．土壤全汞 以 HON H SO KMnO 消
化n ，消解液用 CVAFS法 (YYG—I型玲原子荧光测汞仪 )测定古汞量。
2 结果与讨论
2．1 大气汞对植物系统汞累积的影响
2．1．1 大气汞浓度 与植物含汞最的关系 表 1列 出 r在重庆各调查 区内，测得大气汞平均浓度与相应植
物样品(黄葛{对叶)的平均含汞量 在 不同调查区 内．由于大气汞浓度的不同，同类植物样品古汞量亦不同。
在酸沉降较 为严重的大渡 口和九龙坡 ，大气汞浓度高 ，相应 的植物叶片古汞量也高，其它调查 区犬气汞浓
度较这两个区低．相应的植物叶片含汞量也低。从总体来看 ．植物 叶片含汞量随着大气汞浓度的增高而增
高 (相关系数0．882‘。， 盘53．相关极显著)．表明大气汞是植物汞富集的重要来源
2．1．2 不同功能区大气汞浓度与植物古汞量 的关系 以北碚区为例 ．将 采样监测点划分 为工厂区(分体
温计厂和综台厂两类)、商业区、住宅区 、交通要道、市 内公 园、大学校园和 自然保护区等7个功能区 ．分别计
算 出各功能区内所测大气平均汞浓度 与植物(黄葛树)叶片平均含汞量 ，结果列于表2。从表2可 见，在不 间
功能区中．一般工厂医由于耗煤量大．汞散发较 为严重 ，因而大气汞浓度较高Ⅲ，相应的植物 叶片含汞量
也较高。而耗汞量大的体温计广附近大气汞浓度最高，植物的含汞量也最高 。由于燃油也是当夸汞散发的
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一 十重要 来源⋯3，在交通要遭来往车辆较多，散发的汞量也较多 。所 以其附近的大气汞浓度和植物叶片汞
含量均较高。而校园、公园和 自然保护 区一般无大量的汞散发 ，相应的大气与植物汞含量均较低 从整体来
看，植物叶片汞与大气汞浓度的关系一般是随着大气汞浓度的增高，叶片汞相应增高 ，显示了植物汞 富集
与大气汞的相关性。
表1 不同调查区大气汞平均浓度与植物 (黄葛树)
叶片含汞量
Table 1 Average concentration of atnIospheric Hg
and content of Hg in leaves of plant(F．Virents Art
var sublance／oata Corner)
调查区 大气 Hg(ng／m ) 叶Hg(mg／kg DW
nvestigation regions Atmospheric Lea~es
表2 不同功能 区大气汞浓度与植物 (黄葛树 )叶片
含汞量
Table 2 Concentration of amtospheric Hg and con—
tent of in leaves of plant(F．Virens Air var 5曲
lanceolata Corner)in different function regions
2．1．3 植物汞累积与污染源距离的关系 就汞污染点源而言，随着距污染源距离的增加 ，大气汞淮度下
降(图1)，而相应地点的植物含汞量也降低 (图2)。在污染源 不同距离由，植物含汞量的变化趋势与大气汞
浓度的变化趋势相一致 。这进一步证明大气汞是植物汞 累积的重要来源。
誊
逛
图1 体温计厂不同距离趾大气汞浓度
Fig-1 Variations of atmo phe c Hg cO⋯ tIn
with distance from clinical thermometer factory
圈2 体温计厂不同距离内植物古汞量
Fig．2 Variations of Fig content in plant with distance
from clinical the~ ometer~actory
2．2 大气汞对土壤 系统汞累积的影响
2．2．1 大气汞浓度与土壤含汞量的关系 在酸沉降地区造成土壤汞污染的原因有多方面 ，但 由于大气汞
污染而产生的二次污染作用是主要原因0 ]。为探求土壤汞累积与大气汞浓度的相关性，本研究 进行 大气
和植物样品采集的同时，采得土壤表层及剖面样品共52个，测得土壤含汞量范围为0．064～3．881mg／kg，平
均0．319mg／kg，标准差0．678mg／kg。经统计分析得出土壤含汞量与大气汞浓度的相关系数为0 741一 t相
关显著。由此可见 ，大气汞污染对土壤汞 累积的影响较大 ，重庆土壤汞污染的普遍性主要是 由于酸沉降危
害伴随的汞污染造成
就点污染源而言，随着距污染源的距离增 加，土壤含汞量相应降低(图3)。这 与大气汞浓度下降的趋势
(图1)一致，这进一步证明，大气汞对土壤汞累积的影响明显。
叶树 鲫
笋桷 fI
莴黄 =0 }
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1期 王定勇等 ：酸沉降地区大气汞对土壤 植物系统汞累积影响的调查研究 143
2．2 2 大气采对土壤 汞垂直分布的影喇 求在珂：境
中 是一 种 易 于迁 移 的元 素，但 由于 土壤 中有 机 质、
MnO。、粘粒等的强烈吸附固定 ，使外界输入土壤 的采
主要破固定在表土 中，而产生汞在土壤 剖面的垂 直丹
异现象0 】jl。在大气汞污染严重的地 区这种分异更为
明显 ]；在酸沉降危害严重 的重度市区，由于人为排放
汞量大 ，使大气 汞污染较为明显 ]，因而大气汞对 土壤
产生的二次汞污染也相当严重n。。谓查发现 ，重 庆 市
土壤 均表现出汞的表 士富集现象(表3)，从各剖 面表上
汞含 量及表底 土汞含量之 比来看 t随着天气汞浓度的
；
饕
匿3 体温汁厂 同距 离内土壤含汞量
Fig．3 Variations of Hg content in soit with distaFtCe
from clinicat thermometer factory
增加表土汞含量增高 ，表底土汞含量之比值也增大 根据 这一规律 ，可将表土汞含量及汞在土壤剖面中的
垂直分异状况用来作为推测大气污染状况的一个判断依据
表3 重庆土壤含汞量垂直分布 (mg／kg)
Table 3 Vertical distribution of Hg in soil in Chongqing aera
2．3 对居 民区大气汞日平均浓度允许标准 (TJ3—79)的建议
国外的调查结果表 明，当大气汞堆度达到lO～40ng／m 的水平 时，其对陆生生态系统汞累积的影 响已
相当明显：“叫 本次调查也发现(表1、表2)，在大气汞平均浓度超过30ng／m。的大渡 口、九龙坡、渝中、抄坪
坝等调查区一以及工厂、交通要道 、商业区和住宅区等功能区，其植物 最统含汞量明显高于大气采浓度水平
较低的区域 。而且 ，将以上区域的植物干样含汞量换算为鲜样含汞量 (按平均含术量90 计 )，大渡 口、九龙
坡 、渝中、沙坪坝等调查医植物汞含量分别为0．0327、0．0269、0．0164、0．O133mg／kg FW，工厂、交通要道、
商业 区和住宅区等功能Ⅸ植物汞含量分别为0 242、_I．0741、0．O188、0．0216、0．O097mg／kg FW 除住宅区
外 ，大气汞浓度超过30ng／m 的区域植物汞含量均超过0．Olmg／kg的食品卫生标准(GB2762 81)；而大气
汞浓度低于30ng／m 的江北、南岸、北培及校园 、公园 、自然保护区等区域 的植物汞含量均未超过此标准。由
此可 见，在重庆市区 ，可考虑将30-40ng／m 作 为大气汞对土壤一植物 系统造成二次污染的临界浓度 然而
我国已制订的居民区大气汞浓度 日平均标准 TJ36·79却高达300ng／m ，尽管在这个标准 内大气汞对 ^体可
能无明显的直接影响 ，但当大气求浓度在30ng／m。以 E时 ，大气汞会使陆 牛生态系统汞累积增加．并最终通
过食物链危害^娄 。固而认为，我国已制订的大气汞浓度 lj平均标准 Tj36—79偏高 ，应考虑 加以修改
3 结论
3．1 植物古汞量随着在气汞浓度的升高而升高，相戈系数为o．882 。( 一33)，大气求是植物汞宙集的重
要来源 。
3．2 重庆 i 土壤普 遍受 到大气最污染 ；随着大气 求浓度 的增 加，土 壤受圬染 的程度 越大 (相关 系数
0．741一 ， =52)；士壤求在垂直方 向的舒市有明显的表层富集特 征，且随着大气汞浓度的增高 ．这种特征
更为 明
3．3 当大气汞浓度~>30ng／m。时 ．上壤·植物系统 汞累机 明显；我国 已制 订的居民区大气汞浓度 日平均标
准 rj36·79偏高 ，有必要蛐以修改 。
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144 生 态 学 报 19卷
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