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有机氯农药是公认的环境优先控制污染物,也是典型的持久性污染物(POPs)。具有难以降解性、半挥发性、生物蓄积性和高毒性,在自然界中可长期存在,并通过食物链富集,对人类健康和环境的危害极大。
重金属是很重要的环境污染物,它们普遍存在于大气、土壤和水中,极低浓度就能对生物体造成危害,而且重金属在食物链中的积累是十分危险的。随着工业迅猛发展,大量的重金属严重污染了农田,并对粮食作物的安全造成了一定的隐患。
岩溶环境被国内外地质、环境工作者认为是同沙漠一样脆弱的环境,我国西南岩溶地区是国内外最大的连片岩溶区之一,其岩溶类型之齐全、资源之丰富、环境之复杂、区位之重要,在国内外连片岩溶区都是难能与之比拟的,堪称世界级的“岩溶宝库”。
我国西南岩溶地区岩溶水资源丰富,地下河是南方岩溶水资源赋存运移的重要场所,也是当地群众生产生活的重要水源。但就目前来看,一方面对这些地下河的开发利用程度甚低,而另一方面它们正在逐步变成各地排污的下水道。这一方面是因为西南岩溶区“土在楼上,水在楼下”的水土资源空间分布基本格局使地下河对环境污染特别敏感,同时由于农业肥料的大量使用和利用率低,流失严重,使得农业肥料成了地下河的重要污染源。
本研究选取广西桂林冠岩地下河、毛村地下河及湖北恩施团堡地下河为研究区域,通过对研究区水体、土壤以及表层沉积物等介质的系统采样、测试、数据处理和分析,得出以下结论:
1、有机氯农药在研究区水体中含量及分布特征:
有机氯农药的总量在冠岩地下河水体中含量范围为3.3~29.85 ng/L,在毛村地下河水体中含量范围为5.11~9.89ng/L,在团堡地下河水体中含量范围为7.86~12.28ng/L;水体中检测出有机氯农药含量最高为HCB,三条地下河所有采样点检出率均为100%,DDT类农药在地下河水体中均未检出;
HCH类农药在研究区水体含量不超过2 ng/L,且在三条地下河中含量相差不大。从HCH类农药的组成来看,三条地下河中均为γ-HCH占主导,研究区近期仍有林丹的输入,且可能存在六氯苯和林丹的混合使用。
有机氯农药的含量沿地下河流域的分布有一定的规律,即随着流程的增加自上游至下游呈现递增的趋势,但是这种规律在流程长的地下河中表现较明显,流程短的地下河由于影响因素过多,变化规律不明显。
岩溶地区溶洞和天坑由于其独特的构造温度较低的特点,对有机氯农药的沉降和吸附具有促进作用。岩溶地区旅游资源的开发对水体中有机氯农药也有一定影响,研究结果表明,冠岩地下河漓江地表水的其他有机氯农药较其他采样点的大。
2、有机氯农药在研究区土壤及沉积物含量及分布特征:
有机氯农药的总量在冠岩地下河表层土壤中含量范围为1.01~10.34 ng/g,在毛村地下河表层土壤中含量范围为1.83~13.49 ng/g,在团堡地下河表层沉积物中含量范围为4.46~74.08 ng/g,沉积物含量较表层土壤大很多,表现出了沉积物对于有机氯农药的吸附特征;
表层土壤和沉积物中检测出有机氯农药含量最高仍为HCB,与水体不同,DDT类农药在地下河土壤和表层沉积物中有检出,研究结果表明,冠岩地下河地区没有DDT类农药的使用,但是毛村地下河GLGS05红薯地与柚子园交接处、GLGS06处果林和团堡地下河地区可能存在三氯杀螨醇的使用。
HCH类农药在研究区土壤及表层沉积物的含量均较低,不超过2ng/g,从HCH类农药的组成来看,三条地下河中四种HCHs类农药异构体中γ-HCH占主导,且α-HCH/γ-HCH比值均小于3,说明近期有林丹的输入;
对沉积柱的分析结果表明,各有机氯农药随柱深并不表现出相同的变化规律,与当地农药输入历史差异有关,但是沉积柱中HCH和HCB随柱深的变化趋势相似,可以很好的验证研究区这两种农药的共同使用。DDT类农药降解不完全,但已经停止使用。
3、重金属在研究区水体中含量及分布特征:
重金属在三条地下河水体中含量从大到小依次表现出Cu>Pb>Zn>Cd>Cr的趋势,其中Cr均未检出,重金属在表层土壤中含量与水体不同的是,Cr在表层土壤中有检出,且检出率为100%。含量由低到高依次为Pb>Zn>Cu>Cr>Cd。
冠岩地下河水体中的重金属含量除Cd外,表现出沿程逐渐增加的趋势,冠岩地下河表层土壤重金属的含量与水体中分布趋势大致相同,除Pb、Cr外,都在漓江岸边土壤中达到最高,说明了土壤中的重金属对于水体的贡献,且研究区重金属的来源主要是大气沉降和农业生产。
对冠岩地区沉积柱中重金属分析研究表明,三个沉积柱中检测到的重金属含量呈现相同的趋势,即由高到低依次为Pb>Cu>Zn>Cr>Cd。不同柱子中相同的重金属含量在一个数量级且含量变化不大,Cu、Zn两种重金属元素的污染具有上升趋势,应引起重视,但是其它三种重金属元素含量具有下降趋势,表明了污染趋势的减弱。
毛村地下河由于流程较短没有表现出一定的沿程分布规律,但是由于地下河地区主要开展农业活动,所以其重金属主要来源于农业输入和大气沉降。
团堡地下河水体重金属的含量沿程呈下降趋势,上游高含量的重金属可能来自桥上来往汽车燃烧产生的尾气所释放的重金属,另外还有一部分可能来自固体废物的堆积。采样点各重金属含量显示出了相似的分布趋势,说明了其污染的同源性。
团堡地下河表层沉积物的重金属含量沿程分布呈上升趋势。团堡地下河地区还有重金属的输入,这些输入一部分来自上游交通运输的汽车尾气释放以及生活垃圾的堆积,另一部分则来自农业输入和大气沉降的贡献。
4、研究区污染现状
三条地下河评价结果基本一致,所有有机氯农药指标均未超标,水体中超标重金属为Pb,土壤和沉积物则与水体不同,只有Cd超标。从内梅罗指数来看,三条地下河水体污染较严重,均为重污染,其主要是源于Pb污染的贡献;土壤也受到不同程度的污染,从轻度污染到中度污染不等,主要是由于Cd污染的贡献量较大。