利用苔蘚植物監(jiān)測分析貴州草海的重金屬大氣沉降特征

張轉(zhuǎn)玲 林紹霞 謝雙 李林 陳亮 何錦林 黃合田

摘 要： 貴州草海是典型的高原濕地生態(tài)系統(tǒng)，對調(diào)節(jié)區(qū)域氣候、維持生態(tài)平衡起著重要的作用，研究大氣沉降重金屬通量及污染特征，對于草海濕地的穩(wěn)定性與可持續(xù)發(fā)展具有深遠(yuǎn)意義。為分析貴州草海的重金屬大氣沉降特征，該研究利用苔蘚植物對重金屬的敏感性與耐受性作為生物監(jiān)測指示植物，運(yùn)用苔袋法（MossBag）監(jiān)測貴州草海高原濕地系統(tǒng)湖泊大氣沉降重金屬污染狀況，測定其中Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、As、Hg七種重金屬，用ICP-MS以及原子熒光檢測了這七種元素含量，計(jì)算沉降通量，并利用主成分分析及相關(guān)性分析解析污染特征與來源，用地積累污染指數(shù)法對其數(shù)據(jù)進(jìn)行評價(jià)分析。結(jié)果表明：草海各元素大氣沉降通量存在明顯的差異，Cu和Zn元素沉降通量遠(yuǎn)高于其他元素，達(dá)到21.43 μg·m-2·d-1和102.82 μg·m-2·d-1，占總沉降比重大。相關(guān)系分析表明，Cu與Zn、As與Cr、Cd與Pb表現(xiàn)出正相關(guān)關(guān)系，表明它們有相同來源，其他元素之間的相關(guān)性表現(xiàn)不顯著。運(yùn)用地累積指數(shù)法判斷，七種重金屬均屬于嚴(yán)重污染，其中Cd尤為嚴(yán)重。根據(jù)重金屬污染特征及來源分析，草海大氣沉降重金屬污染主要受到多種因素共同作用，包括產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)生活方式，甚至是已經(jīng)關(guān)閉的土法煉鋅遺留的影響。

關(guān)鍵詞： 草海， 濕地， 重金屬， 沉降通量， 污染特征， 苔袋（MossBag）

中圖分類號： Q948

文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

文章編號： 1000-3142（2020）11-1540-11

Abstract： As a critical part of wetland system in Guizhou plateau， Caohai Lake plays important roles in maintaining ecological balance， healthy and harmonious species diversity and the regional climate regulation. In order to stabilize the wetland and sustainable development resource， it is critically important to study the characteristics of heavy metals pollution in atmospheric deposition flux and pollution characteristics. By the susceptibility and tolerance of bryophytes to heavy metals， MossBag method was used to monitor the heavy metal pollution around the lake for seven heavy metals（Cu， Pb， Zn， Cd， Cr， As and Hg）analyses， and the contents of seven heavy metals were detected by ICP-MS and atomic fluorescence. The sediment flux was calculated. The principal component analysis and correlation analysis are applied to study their characteristics and origins of such pollutants， while the ecological risks of these seven heavy metals were evaluated using geoaccumulation index method. The results were as follows： The heavy metals in atmospheric deposition fluxes of Caohai Lake were significantly different， among which Cu and Zn deposition fluxes much higher than Pb，Cd，Cr，As and Hg， reaching 21.43 μg·m-2·d-1 and 102.82 μg·m-2·d-1， accounting for a large percentage of total deposition flux. The correlation analysis showed that there was a positive correlation between As and Cr， Zn and Cu， Cd and Pb indicating that they were from similar or same sources. However，there was no significant correlation between other metals. Applying the geoaccumulation index method， the following conclusions were reached： All seven heavy metals were seriously polluted， of which Cd was at the extremely high pollution level. According to the characteristics and sources of heavy metal pollution around Caohai Lake， heavy metal pollutions were considered mainly caused by many factors， including industrial structure and production and life style， and even the leftover of primitive zinc smelting industry in the vicinity.

Key words： Caohai Lake， wetland， heavy metals， deposition flux， pollution characteristics， MossBag

大氣污染是全球備受關(guān)注的環(huán)境問題，重金屬是大氣中典型的污染物，大氣重金屬污染已成為威脅人類健康的重要環(huán)境問題之一。人為活動(dòng)釋放到大氣中的重金屬不僅對污染源區(qū)的生態(tài)環(huán)境與人類健康造成了極大的影響，而且可通過大氣輸移與持續(xù)沉降，對偏遠(yuǎn)地區(qū)土壤與水體等環(huán)境帶來一定的負(fù)面影響（Lee et al.，2005;Dietz et al.，2009）。當(dāng)污染物進(jìn)入到環(huán)境后，不容易降解，長期停留在環(huán)境中，人體通過顆粒物的形式將重金屬吸入體內(nèi)，同樣也不會(huì)發(fā)生降解，一旦蓄積量達(dá)到一定值，就會(huì)對身體產(chǎn)生毒害（湯潔等，2012）。目前，大氣重金屬沉降研究區(qū)域主要集中在河流、海洋及城市，Pekey et al.（1995）對 Black Sea 大氣沉降研究，以及戰(zhàn)雯靜等（2012）對長江口大氣干沉降的研究表明，大氣沉降對重金屬向水體的運(yùn)輸有著極其顯著的作用，因此大氣沉降是環(huán)境中重金屬源頭之一，這對于了解環(huán)境空氣中重金屬的濃度和特征分布具有重大的意義。苔蘚植物由于其獨(dú)特的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理特征，長期以來被廣泛用于監(jiān)測重金屬污染（Mendil et al， 2009;Uyar et al， 2009;Rivera et al， 2011），尤其以苔蘚為監(jiān)測物來研究重金屬大氣干濕沉降、污染物來源、遷移和時(shí)空分布等（Fernández et al.，2001;Barandovski et al.，2007;Cao et al.，2008;Dragovi et al.，2008;葛彥雙等，2013;Norouzi et al.，2016）。大氣干沉降研究表明，大氣沉降對重金屬元素向河流輸送起著重要作用。苔蘚植物具有很強(qiáng)的陽離子交換性，能從周圍環(huán)境中有效地吸收金屬離子，對重金屬有很強(qiáng)的吸附與保留能力（Büscher et al.，1990）;同時(shí)，它又為多年生植物，可以作為針對某一地區(qū)或某一污染源大氣污染的長期生物監(jiān)測累積物質(zhì)，增加了監(jiān)測結(jié)果的穩(wěn)定性和可靠性（Carballeira et al.，2006）。Rǜhling et al.（1969）研究表明苔蘚植物體內(nèi)的重金屬主要來源于大氣沉降，包括降水以及空氣中的塵埃物。近年來的一些實(shí)驗(yàn)研究更證實(shí)了這一點(diǎn)（Stobart et al.，1985;Rǜhling，2000）。目前，對貴州草海濕地的研究主要集中在浮游生物、底棲動(dòng)物等生物多樣性、有機(jī)質(zhì)等營養(yǎng)元素，還有部分對于表層沉積物重金屬的研究，且研究結(jié)果普遍認(rèn)為是由人為活動(dòng)以及礦產(chǎn)燃煤引起的（張轉(zhuǎn)玲等，2018），但忽略了大氣沉降可能成為重金屬傳輸?shù)耐ǖ馈膮^(qū)域性來講，貴州草海屬于低緯度高海拔地區(qū)，位于喀斯特盆地，土壤污染容量小，遷移靈活，波及范圍廣，治理困難，危害性大，導(dǎo)致它成為一個(gè)不可復(fù)制的天然研究基地;同時(shí)，它物種豐富，在國內(nèi)外生物多樣性上具有重要地位。從思路上，對草海濕地生態(tài)系統(tǒng)的大氣沉降目前尚未見有研究。因此，本研究利用苔袋法（MossBag）這種被動(dòng)的采樣技術(shù)來研究草海濕地湖泊生態(tài)系統(tǒng)大氣沉降重金屬（Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、As、Hg）。一是由于苔袋法具有暴露時(shí)間容易控制;二是可以反映出污染物沉積的相對速率，污染程度;三是背景濃度明確，不受根吸收干擾;四是簡便經(jīng)濟(jì)，測定選點(diǎn)靈活，適用于全年監(jiān)測等優(yōu)點(diǎn)（安麗等，2006;Cesa et al.，2006）。由于缺少相對應(yīng)的環(huán)境指標(biāo)，目前大氣沉降重金屬的污染評價(jià)主要是借鑒沉積物重金屬污染評價(jià)方法（胡恭任等，2011），地累積指數(shù)法除了考慮到人為污染因素、環(huán)境地球化學(xué)背景值以外，還考慮到由于自然成巖作用可能引起背景值變動(dòng)的因素，彌補(bǔ)了其他評價(jià)方法的不足（賈振邦等，2000）。本文采用地累積指數(shù)法對草海濕地湖泊進(jìn)行大氣沉降重金屬污染評價(jià)，以期為該地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境質(zhì)量的評估、調(diào)控和環(huán)境管理提供基礎(chǔ)參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

草海國家級自然保護(hù)區(qū)位于貴州省威寧縣城西南側(cè)，是世界著名喀斯特地區(qū)最大的天然高原淡水湖泊，其平均海拔約2 171.7 m，年均降雨量約950.9 mm，年均日照時(shí)數(shù)約1 805.4 h，年均氣溫約10.5 ℃，水源補(bǔ)給主要來自大氣降水，是一個(gè)完整、典型的高原濕地生態(tài)系統(tǒng)，也是我國特有高原鶴類，“國家一級保護(hù)動(dòng)物”——黑頸鶴及其他珍惜禽類的重要越冬棲息地，有“高原明珠，鳥類王國”之稱，是實(shí)施生物多樣性保護(hù)行動(dòng)計(jì)劃的重要區(qū)域（張轉(zhuǎn)玲等，2018）。在調(diào)節(jié)區(qū)域氣候、維持區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)平衡以及科學(xué)研究方面具有重要意義，因此引起了研究者廣泛關(guān)注，成為我國亞熱帶地區(qū)濕地生態(tài)系統(tǒng)的研究基地（張永澤和王垣，2001;李寧云等，2007）。草海位于喀斯特地貌強(qiáng)烈發(fā)育的山區(qū)，歷史上經(jīng)多次變遷，受人為因素影響較為嚴(yán)重，生態(tài)環(huán)境極為脆弱。近幾年，草海湖泊沉積物、周圍土壤及水體都有不同程度的重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)，威脅著草海濕地生態(tài)系統(tǒng)的自然性和穩(wěn)定性，因此草海周邊環(huán)境狀況一直受到廣泛關(guān)注。

1.2 材料

本文選取采自貴州省貴陽市烏當(dāng)區(qū)盤龍山（106°51′40.063″ E、26°45′17.520″ N）的灰蘚（Hypnum plumaefoeme）作為監(jiān)測材料，遠(yuǎn)離城市和污染源，環(huán)境質(zhì)量好。采集大于6 cm以上的植株，除去雜物與死去的莖葉，先用自來水清洗泥土與浮塵顆粒，再用1%的稀硝酸浸泡24 h，用去離子水清洗3次，烘干。用尼龍袋（網(wǎng)眼2.0 × 2.0 mm）做成規(guī)格為15.5 cm × 6.5 cm的口袋。將（3.0±0.1）g干苔蘚裝進(jìn)袋內(nèi)，頂端縫合即成苔袋，這樣可提供100 cm2的苔袋表面積。制作苔袋的每一階段操作，應(yīng)戴乳膠手套避免污染，將裝好的苔袋置于密封袋內(nèi)備用。

1.3 樣品采集

為了盡量準(zhǔn)確地監(jiān)測并收集大氣沉降以估算分析其入湖情況，選取采樣點(diǎn)時(shí)著重考慮如下原則：避開點(diǎn)線源的局部污染，如煙囪和交通要道等;置于村民屋頂，避免受地面揚(yáng)塵污染以及一些不可控的人為污染;利用實(shí)發(fā)采集，避免反復(fù)揚(yáng)起;采樣點(diǎn)周圍無遮擋。在草海生態(tài)站工作部門的指導(dǎo)下，苔蘚監(jiān)測點(diǎn)總共設(shè)置8個(gè)，即S1號-羊關(guān)山，S2號-江家灣碼頭，S3號-新城區(qū)，S4號-老城區(qū)，S5號-大馬城村，S6號-劉家巷，S7號-東山，S8號-浮葉林。S1位于整個(gè)草海的出水口，S2位于江家灣碼頭，靠近觀景臺，常年人流量大，且附近商戶較多，S3車流量大以及小企業(yè)的快速發(fā)展，S4處于老城區(qū)，人口密集，S5位于正東方向，S7屬于林區(qū)， S8與S6均屬于小戶村民聚集地，這8個(gè)區(qū)域大致涵蓋草海的各個(gè)方位，詳情見圖1。

分別把苔袋懸掛至各個(gè)監(jiān)測點(diǎn)。每個(gè)點(diǎn)懸掛8個(gè)苔袋，4個(gè)苔袋用漏斗遮蓋，接受干沉降的累積，4個(gè)完全暴露于大氣中，接受總沉降的累積，并保證距離地面有一定高度。監(jiān)測時(shí)間為2017年11月至2018年11月，期間氣候正常，分析其重金屬含量，收回苔袋損失的重量不超過15%。

1.4 樣品分析

將經(jīng)過暴露的苔袋加以標(biāo)簽保存在干凈密封的密封袋內(nèi)直至分析時(shí)取出。分析樣品時(shí)，稱取0.3 g，加入HNO3∶H2O2體積比為5∶2，在聚四氟乙烯消解罐密封消解3 h，溫度140 ℃。在樣品消解的過程中，加入?yún)⒈葮悠芳翱瞻讟樱ú患訕悠返尤胂嗤瑒┝康腍NO3和H2O2，其他處理方法跟盛裝樣品的消解方法完全一致），以避免在樣品的前處理消解及分析過程引入重金屬。將完全消解的樣品溶液定容至25 mL用于上機(jī)分析。其中，MossBag中的背景值濃度是通過檢測進(jìn)行前處理而未經(jīng)過暴露的樣品平均值所得。樣品中Cu、Zn、Pb、Cr、Cd的測量使用ICP-MS（7800，美國安捷倫公司，日本）檢測，使用標(biāo)準(zhǔn)為多元素溶液標(biāo)準(zhǔn)，Hg、As使用冷原子吸收分光光譜法（AFS-230 E，北京海光儀器有限公司，北京），平均分析誤差為5%。所有樣品分析均在貴州省分析測試研究院完成。

為了結(jié)果的準(zhǔn)確性，分析過程中所用試劑均為分析純，所用水均為去離子水，樣品均設(shè)置有平行樣，試驗(yàn)分析結(jié)果均為平均值，提高精確度和減小隨機(jī)誤差，其中儀器自動(dòng)扣除空白，確保試驗(yàn)精確度。

1.5 沉降通量的計(jì)算

大氣沉降通量表示的是單位面積單位時(shí)間沉降的重金屬質(zhì)量。其計(jì)算公式如下：

Fd=M×S-1×D-1。

式中： M為MossBags富集重金屬元素量（μg）;S為元素沉降面積（m2）;Fd為沉降通量（μg·m-2·d-1）;D為采樣天數(shù)（d）。

1.6 重金屬的評價(jià)指標(biāo)

采用地積累指數(shù)Igeo法來評價(jià)草海大氣沉降MossBag中七種重金屬的污染狀況。以1990年貴州省土壤值為背景值（表1），可較為真實(shí)地反映出相對污染程度，以判別由人為活動(dòng)引起的金屬污染。地積累指數(shù)Igeo的計(jì)算公式如下：

式中： Ci表示i元素實(shí)測值;Bi是i元素的土壤背景值;k是考慮到造巖運(yùn)動(dòng)引起的背景值波動(dòng)而引入的參數(shù)，k=1.5（胡恭任等，2011）。在目前的地質(zhì)累積指數(shù)研究中，通常采用Muller 的分級標(biāo)準(zhǔn)，具體分級方法見表2。

1.7 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Office Excel 2007 和SPSS 19.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理與分析，用Pearson 相關(guān)分析檢驗(yàn)重金屬元素之間的相關(guān)性和主成分分析探索重金屬的來源，用Origin 8.5軟件作圖，使用地積累污染指數(shù)法對大氣質(zhì)量狀況進(jìn)行評價(jià)。

2 結(jié)果與分析

2.1 大氣降塵中金屬元素的沉降通量

通過計(jì)算，草海周邊的大氣沉降總量如表3所示。通過對樣品分析，由表3可知，各元素沉降通量之間存在明顯的差異，Cu和Zn元素沉降通量遠(yuǎn)高于其他元素，達(dá)到21.43和102.82 μg·m-2·d-1，占被測重金屬沉降通量的14.68%～70.44%，其他元素的沉降通量較低。從圖2可以看出，各個(gè)采樣點(diǎn)的沉降通量存在一定的差異性，以江家灣碼頭（S2）表現(xiàn)最為突出，其次是大馬城（S5）、新城區(qū)（S3）、浮葉林（S8）、老城區(qū)（S4）、東山（S7）、羊關(guān)山（S1）、劉家巷（S6）。經(jīng)過對比分析得出，在取暖期的整個(gè)沉降過程中Zn元素占比最大，尤其是在干沉降中老城區(qū)（S4）與江家灣碼頭（S2）表現(xiàn)最為突出，這兩個(gè)監(jiān)測點(diǎn)人流量、車流量較大，因?yàn)楫a(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，取暖期主要以燃煤為主，Zn主要是來源于冶金礦產(chǎn)、燃煤，但威寧并沒有相關(guān)產(chǎn)業(yè)，可能是由于赫章地區(qū)遺留土法煉鋅、遠(yuǎn)距離的大氣運(yùn)輸及燃煤綜合作用所致;老城區(qū)（S4）還是Pb元素沉降量最大監(jiān)測點(diǎn)，新城區(qū)（S3）與其相差無幾，新城區(qū)（S3）正處于發(fā)展中，車流量、小企業(yè)不斷增長使得Pb元素含量高于其他各點(diǎn)，其他元素各個(gè)監(jiān)測點(diǎn)之間并無明顯差異。在總沉降上，羊關(guān)山（S1），老城區(qū)（S4），東山（S7）3個(gè)監(jiān)測點(diǎn)沉降量相當(dāng)，而劉家巷（S6）監(jiān)測點(diǎn)相對其他是最小，這與它處于上風(fēng)口有關(guān)、不易沉積存在一定關(guān)系。在非取暖期，以Zn、Cu元素沉降通量最大，新城區(qū)（S3）與江家灣碼頭（S2）表現(xiàn)突出。綜合對比，在時(shí)間上基本呈現(xiàn)冬春季高于夏秋季，取暖期對整個(gè)沉降過程影響較非取暖期大的特點(diǎn)。但是，通過對干濕沉降的對比發(fā)現(xiàn)，在整個(gè)沉降過程中是以濕沉降占主導(dǎo)因素，因草海特殊的地理位置，位于吹向青藏高原的東南季風(fēng)途中，易成為重金屬的匯聚池，西面是青藏高原，形成了特殊的地形學(xué)屏障，對夏季來自東南季風(fēng)的熱氣團(tuán)有冷凝作用，同時(shí)冬季的西伯利亞風(fēng)冷空氣因西側(cè)山脈的阻擋而不能引起降水，致使其干濕季分明， 這對于低緯度高海拔的威寧草海在“高山冷凝”效應(yīng)以及降雨的作用下對重金屬的沉降有一定的影響。

2.2 大氣沉降重金屬的來源分析

利用Pearson 相關(guān)性方法對草海周邊干濕沉降樣品中的七種重金屬沉降通量進(jìn)行相關(guān)性分析，分析結(jié)果見表4。利用主成分分析方法對重金屬源向性進(jìn)行了分析，結(jié)果見表5。由表5可知，第一主成分的方差貢獻(xiàn)占總方差貢獻(xiàn)的26.393%，高于其他因子，是控制草海周邊大氣沉降重金屬來源及分布的最重要因子。通過表6可以得出，旋轉(zhuǎn)前后載荷的變量相差不是特別大，表明F1因子主要控制Cu和Zn的分布。第二主成分是Cd和Cr，貢獻(xiàn)率為22.665%。第三主成分是Pb和As，貢獻(xiàn)率為20.77%。第四主成分是Hg，貢獻(xiàn)率為16.364%。

2.3 大氣沉降重金屬污染評價(jià)

采用地積累指數(shù)Igeo法來評價(jià)草海大氣沉降中七種重金屬的污染狀況，判別在此環(huán)境中人類活動(dòng)造成的重金屬污染，具體如圖3所示。各元素Igeo值從大到小為Cd、Zn、Hg、Cu、Pb、As、Cr，將計(jì)算所得各元素Igeo值與Igeo值的污染程度分類表進(jìn)行對比可以得出，As、Cr、Cu、Hg、Pb、Zn 六種元素均處于嚴(yán)重污染級別，而Cd的指數(shù)高達(dá)10.67。

3 討論

叢源等（2008）對北京平原區(qū)的大氣沉降重金屬Cd、Cr、Cu、Hg、Pb、Zn、As的大氣年沉降量研究分別為0.24、11.86、14.20、0.024、22.00、54.49、2.90 mg·m-2·a-1。湯潔等（2012）對大慶市重金屬元素Cd、Cr、Cu、Hg、Pb、Zn通量研究為0.17、17.85、17.52、0.03、15.71、78.81 mg·m-2·a-1。與其對比，本研究Cd、Hg的沉降通量分別為0.65、0.04 mg·m-2·a-1，這兩種元素均比叢源與湯潔的研究高，但其他元素均低于他們的研究。從地質(zhì)學(xué)以及地形學(xué)因素考慮，西南喀斯特地區(qū)是以貴州為中心的全球碳酸鹽巖石裸露集中連片的最大區(qū)域，是長江和珠江流域的生態(tài)屏障區(qū)，又是我國的礦產(chǎn)資源大省，更是低溫成礦的中心區(qū)，礦產(chǎn)資源豐富，直接表現(xiàn)為喀斯特地區(qū)Cd、Hg、Pb 的高背景值，這可能是引起Cd、Hg兩種元素高于其他研究的原因之一。臧飛等（2016）對蘭州市的降塵中重金屬污染研究表明，夏季沙塵暴對重金屬污染的貢獻(xiàn)是低于冬季采暖期與燃煤活動(dòng)的，因此非采暖期中重金屬污染的貢獻(xiàn)率是低于采暖期的。與于洪等（2015）對烏魯木齊降塵重金屬的污染物研究結(jié)果大同小異。同時(shí)，不同監(jiān)測點(diǎn)之間存在著較大差異，受到氣候氣流、污染排放源、長途運(yùn)輸?shù)纫蛩氐挠绊憽?/p>

利用Pearson 相關(guān)性方法，用顯著系數(shù)表示，越是接近1，表明相關(guān)性顯著或者極顯著，說明重金屬之間存在同源性或者復(fù)合型污染引起的（Luo et al.，2011;Bastami et al.，2014;張轉(zhuǎn)玲等，2018）。其中， Cu與Zn之間表現(xiàn)出極顯著的正相關(guān)關(guān)系，As與Cr表現(xiàn)出顯著的正相關(guān)關(guān)系，Cd與Pb表現(xiàn)出正相關(guān)關(guān)系，表明這3組元素之間有相同來源。其他元素之間的相關(guān)性不顯著，說明重金屬來源復(fù)雜，一定程度受人為干擾嚴(yán)重。一般認(rèn)為，Pb來自燃煤飛灰、工業(yè)生產(chǎn)和汽車尾氣，是汽車尾氣排放的指標(biāo)元素，是道路塵的特征性最強(qiáng)元素（Wong et al.，2003;于瑞蓮等，2009）。隨著無鉛汽油的使用，汽車尾氣對大氣中Pb的影響有所減弱，然而經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，使得汽車保有量呈逐年遞增的趨勢，以及之前排放含Pb的累積，環(huán)境中Pb的來源主要來自于交通污染（梅凡民等，2011），而As、Hg是燃煤的指標(biāo)元素（Taylor et al.，1982;He et al.，2002），整個(gè)威寧縣城沒有集中供暖，因此煤煙多數(shù)是缺乏處理無組織排放，加上地理位置特殊，致使大氣擴(kuò)散程度差，是導(dǎo)致Cd較高的原因。As與Cr表現(xiàn)出顯著的正相關(guān)關(guān)系，Cd與Pb表現(xiàn)出正相關(guān)關(guān)系，表明大氣沉降中的As、Cr、Cd、Pb與燃煤活動(dòng)、道路交通有關(guān)。Cu與Zn之間表現(xiàn)出極顯著的正相關(guān)系，Zn為冶金塵土特征性較強(qiáng)元素（湯奇峰等，2007）。然而，威寧縣城沒有相關(guān)企業(yè)，可能是已經(jīng)被關(guān)閉的土法煉鋅遺留的問題，或者是大氣遠(yuǎn)距離傳輸引起的，Cu主要來自于汽車輪胎磨損及殺菌劑（tvos et al.，2003;Huang et al.，2009），表明大氣降塵中的Cu、Zn元素不僅與燃煤活動(dòng)有關(guān)，而且還與工礦企業(yè)廢氣排放有關(guān)。此外，人口密集度、遠(yuǎn)源輸送、垃圾焚燒和木材、秸稈燃燒等因素都對大氣沉降重金屬存在一定程度的影響（孫超等，2009;Deng et al.，2012）。綜合發(fā)現(xiàn)，大氣沉降中重金屬的污染主要是由以下四個(gè)方面產(chǎn)生：汽車尾氣直接排放以及由尾氣引起的二次揚(yáng)塵;含Pb燃料添加劑，與Zn和Cd的潤滑添加劑;車輪和剎車系統(tǒng)的磨損;工礦企業(yè)廢氣排放。

利用主成分分析方法，對沉降物中的重金屬進(jìn)行了進(jìn)一步的源向性討論（Simeonova et al.，2003; Mohammad et al.，2016）。此方法在分析討論污染源及綜合因素對重金屬的貢獻(xiàn)等方面得到廣泛應(yīng)用（Loska et al.，2003;Chen et al.，2005;Zhang et al.，2009;李如忠等，2010;張轉(zhuǎn)玲等，2018）。對草海濕地湖泊沉降物中重金屬含量進(jìn)行主成分分析，一般選取的特征值都是大于1，本研究有4個(gè)，累積方差貢獻(xiàn)率達(dá)到86.192%，說明選取的4個(gè)主成分能反應(yīng)草海七種重金屬86.192%的信息。經(jīng)過旋轉(zhuǎn)之后4個(gè)主成分的特征值亦都是大于1，此時(shí)4個(gè)主成分的累積方差貢獻(xiàn)率達(dá)到86.192%。

根據(jù)地累積指數(shù)法分析得出，存在一定程度重金屬污染。污染主要?dú)w趨于人類的工業(yè)活動(dòng)，即使是在遠(yuǎn)離工業(yè)區(qū)的環(huán)境中，也會(huì)由于洋流運(yùn)動(dòng)等引起的長距離運(yùn)輸遷移而出現(xiàn)重金屬污染，這是造成污染的原因之一。加之，威寧縣地理位置特殊，城市發(fā)展緩慢，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)落后，高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)少之又少，是一個(gè)典型的自取暖燃煤為主的小城市，此外每年長達(dá)6個(gè)月的燃煤和汽車保有量的廣泛增加，對于草海濕地的生態(tài)系統(tǒng)也有嚴(yán)重影響。

王明仕等（2014）的研究發(fā)現(xiàn)，大氣沉降受各種因素的綜合影響，如經(jīng)濟(jì)發(fā)展、工業(yè)布局、能源結(jié)構(gòu)，更重要的是受到地域差異性以及氣候條件等影響。

4 結(jié)論

草海大氣沉降重金屬表現(xiàn)出一定的區(qū)域差異，以江家灣碼頭污染最為嚴(yán)重，其次是威寧縣新城區(qū)，重金屬污染受多種因素影響，分布規(guī)律不明確。利用主成分分析和相關(guān)系分析表明，主要污染物為Zn和Cu，且具有同源性，與已經(jīng)關(guān)閉的土法煉鋅有一定關(guān)系，還與燃煤以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)有關(guān)系。本研究對草海大氣沉降重金屬的污染特征以及來源進(jìn)行了解析，為草海大氣重金屬污染提供了理論依據(jù)。由于草海特殊的地理位置，對于草海重金屬污染治理是一個(gè)長期的拉鋸戰(zhàn)，因此建議進(jìn)一步優(yōu)化能源消耗結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)生活方式，提高清潔能源的使用，適當(dāng)?shù)乜刂泼喝剂?，提高人民防污意識，加強(qiáng)政策管治。在評價(jià)過程中，因?yàn)闄z測方法及評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)沒有相對的標(biāo)準(zhǔn)，所以對于不同研究結(jié)果的分析對比是沒有優(yōu)勢可言的;此外，還因檢測設(shè)備和方法的差異性，導(dǎo)致檢測結(jié)果存在較大的區(qū)別，所以不利于對整個(gè)研究結(jié)果的綜合整理和評價(jià)。

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（責(zé)任編輯 蔣巧媛）