贵州草海

Ｇｕｉｈａｉａ Ｎｏｖ.２０２０ꎬ４０(１１):１５４０

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１５５０ｈｔｔｐ://ｗｗｗ.ｇｕｉｈａｉａ

－

ｊｏｕｒｎａｌ.ｃｏｍ

ＤＯＩ:１０.１１９３１/ｇｕｉｈａｉａ.ｇｘｚｗ２０１９０１０１４

张转玲ꎬ林绍霞ꎬ谢双ꎬ等.利用苔藓植物监测分析贵州草海的重金属大气沉降特征[Ｊ].广西植物ꎬ２０２０ꎬ４０(１１):１５４０

－

１５５０.ＺＨＡＮＧＺＬꎬＬＩＮＳＸꎬＸＩＥＳꎬｅｔａｌ.ＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆｈｅａｖｙｍｅｔａｌａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆＣａｏｈａｉＬａｋｅｉｎＧｕｉｚｈｏｕｂｙｂｒｙｏｐｈｙｔｅｓ

[Ｊ].Ｇｕｉｈａｉａꎬ２０２０ꎬ４０(１１):１５４０

－

１５５０.

利用苔藓植物监测分析贵州草海的重金属大气沉降特征

张转玲

１ꎬ３ꎬ林绍霞３∗ꎬ谢 双２ꎬ李 林１ꎬ陈 亮１ꎬ何锦林３ꎬ黄合田２

(１.贵州大学化学与化工学院ꎬ贵阳５５００２５ꎻ２.贵州医科大学公共卫生学院ꎬ

贵阳５５００２５ꎻ３.贵州省分析测试研究院ꎬ贵阳５５０００１)

摘 要:贵州草海是典型的高原湿地生态系统ꎬ对调节区域气候、维持生态平衡起着重要的作用ꎬ研究大气

沉降重金属通量及污染特征ꎬ对于草海湿地的稳定性与可持续发展具有深远意义ꎮ为分析贵州草海的重金

属大气沉降特征ꎬ该研究利用苔藓植物对重金属的敏感性与耐受性作为生物监测指示植物ꎬ运用苔袋法

(ＭｏｓｓＢａｇ)监测贵州草海高原湿地系统湖泊大气沉降重金属污染状况ꎬ测定其中Ｃｕ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｃｒ、Ａｓ、Ｈｇ

七种重金属ꎬ用ＩＣＰ￣ＭＳ以及原子荧光检测了这七种元素含量ꎬ计算沉降通量ꎬ并利用主成分分析及相关性

分析解析污染特征与来源ꎬ用地积累污染指数法对其数据进行评价分析ꎮ结果表明:草海各元素大气沉降

通量存在明显的差异ꎬＣｕ和Ｚｎ元素沉降通量远高于其他元素ꎬ达到２１.４３ｇｍ

￣２ｄ￣１

和１０２.８２ｇｍ

￣２ｄ￣１ꎬ

占总沉降比重大ꎮ相关系分析表明ꎬＣｕ与Ｚｎ、Ａｓ与Ｃｒ、Ｃｄ与Ｐｂ表现出正相关关系ꎬ表明它们有相同来源ꎬ

其他元素之间的相关性表现不显著ꎮ运用地累积指数法判断ꎬ七种重金属均属于严重污染ꎬ其中Ｃｄ尤为严

重ꎮ根据重金属污染特征及来源分析ꎬ草海大气沉降重金属污染主要受到多种因素共同作用ꎬ包括产业结

构和生产生活方式ꎬ甚至是已经关闭的土法炼锌遗留的影响ꎮ

关键词:草海ꎬ湿地ꎬ重金属ꎬ沉降通量ꎬ污染特征ꎬ苔袋(ＭｏｓｓＢａｇ)

中图分类号:Ｑ９４８ 文献标识码:Ａ

文章编号:１０００￣３１４２(２０２０)１１￣１５４０￣１１开放科学(资源服务)标识码(ＯＳＩＤ):

Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆｈｅａｖｙｍｅｔａｌａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ

ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆＣａｏｈａｉＬａｋｅｉｎＧｕｉｚｈｏｕｂｙｂｒｙｏｐｈｙｔｅｓ

ＺＨＡＮＧＺｈｕａｎｌｉｎｇ１ꎬ３ꎬＬＩＮＳｈａｏｘｉａ３∗ꎬＸＩＥＳｈｕａｎｇ２ꎬＬＩＬｉｎ１ꎬ

ＣＨＥＮＬｉａｎｇ１ꎬＨＥＪｉｎｌｉｎ３ꎬＨＵＡＮＧＨｅｔｉａｎ２

(１.ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＧｕｉｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＧｕｉｙａｎｇ５５００２５ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＰｕｂｌｉｃＨｅａｌｔｈꎬＧｕｉｚｈｏｕ

ＭｅｄｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＧｕｉｙａｎｇ５５００２５ꎬＣｈｉｎａꎻ３.ＧｕｉｚｈｏｕＡｃａｄｅｍｙｏｆＴｅｓｔｉｎｇａｎｄＡｎａｌｙｓｉｓꎬＧｕｉｙａｎｇ５５００２５ꎬＣｈｉｎａ)

收稿日期:２０１９

－

０６

－

０８

基金项目:国家自然科学基金(２１７６７００６ꎬ２１６６０７０１０８)ꎻ贵州省科技厅科技支撑计划项目(黔科合平台人才[２０１７]５７１９￣０２)[ＳｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙｔｈｅＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ(２１７６７００６ꎬ２１６６０７０１０８)ꎻＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＳｕｐｐｏｒｔＰｒｏｇｒａｍ

ＰｒｏｊｅｃｔｏｆＧｕｉｚｈｏｕＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＤｅｐａｒｔｍｅｎｔꎬＣｈｉｎａ(ＧｕｉｚｈｏｕＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＳｕｐｐｏｒｔ[２０１７]５７１９￣０２]ꎮ

作者简介:张转玲(１９９４

－

)ꎬ女ꎬ硕士ꎬ研究方向为重金属对环境污染的影响及治理ꎬ(Ｅ￣ｍａｉｌ)ｚｈｕａｎｌｉｎｇｚ＠ｆｏｘｍａｉｌ.ｃｏｍꎮ

∗

通信作者:林绍霞ꎬ副研究员ꎬ研究方向为环境污染化学及环境分析化学ꎬ(Ｅ￣ｍａｉｌ)４４２３７７３１０＠ｑｑ.ｃｏｍꎮ

Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＡｓａｃｒｉｔｉｃａｌｐａｒｔｏｆｗｅｔｌａｎｄｓｙｓｔｅｍｉｎＧｕｉｚｈｏｕｐｌａｔｅａｕꎬＣａｏｈａｉＬａｋｅｐｌａｙｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｓｉｎｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇ

ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｂａｌａｎｃｅꎬｈｅａｌｔｈｙａｎｄｈａｒｍｏｎｉｏｕｓｓｐｅｃｉｅｓｄｉｖｅｒｓｉｔｙａｎｄｔｈｅｒｅｇｉｏｎａｌｃｌｉｍａｔｅｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ.Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｔａｂｉｌｉｚｅｔｈｅ

ｗｅｔｌａｎｄａｎｄｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｒｅｓｏｕｒｃｅꎬｉｔｉｓｃｒｉｔｉｃａｌｌｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓ

ｐｏｌｌｕｔｉｏｎｉｎａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｆｌｕｘａｎｄｐｏｌｌｕｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ.Ｂｙｔｈｅｓｕｓｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｙａｎｄｔｏｌｅｒａｎｃｅｏｆｂｒｙｏｐｈｙｔｅｓｔｏ

ｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓꎬＭｏｓｓＢａｇｍｅｔｈｏｄｗａｓｕｓｅｄｔｏｍｏｎｉｔｏｒｔｈｅｈｅａｖｙｍｅｔａｌｐｏｌｌｕｔｉｏｎａｒｏｕｎｄｔｈｅｌａｋｅｆｏｒｓｅｖｅｎｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓ

(ＣｕꎬＰｂꎬＺｎꎬＣｄꎬＣｒꎬＡｓａｎｄＨｇ)ａｎａｌｙｓｅｓꎬａｎｄｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｓｅｖｅｎｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓｗｅｒｅｄｅｔｅｃｔｅｄｂｙＩＣＰ￣ＭＳａｎｄ

ａｔｏｍｉｃｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ.Ｔｈｅｓｅｄｉｍｅｎｔｆｌｕｘｗａｓｃａｌｃｕｌａｔｅｄ.Ｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓａｒｅ

ａｐｐｌｉｅｄｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｉｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｏｒｉｇｉｎｓｏｆｓｕｃｈｐｏｌｌｕｔａｎｔｓꎬｗｈｉｌｅｔｈｅｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｒｉｓｋｓｏｆｔｈｅｓｅｓｅｖｅｎｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓ

ｗｅｒｅｅｖａｌｕａｔｅｄｕｓｉｎｇｇｅｏａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｉｎｄｅｘｍｅｔｈｏｄ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｗｅｒｅａｓｆｏｌｌｏｗｓ:Ｔｈｅｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓｉｎａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ

ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｆｌｕｘｅｓｏｆＣａｏｈａｉＬａｋｅｗｅｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔꎬａｍｏｎｇｗｈｉｃｈＣｕａｎｄＺｎｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｆｌｕｘｅｓｍｕｃｈｈｉｇｈｅｒｔｈａｎ

ＰｂꎬＣｄꎬＣｒꎬＡｓａｎｄＨｇꎬｒｅａｃｈｉｎｇ２１.４３ｇｍ￣２ｄ￣１ａｎｄ１０２.８２ｇｍ￣２ｄ￣１ꎬａｃｃｏｕｎｔｉｎｇｆｏｒａｌａｒｇｅｐｅｒｃｅｎｔａｇｅｏｆ

ｔｏｔａｌｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｆｌｕｘ.ＴｈｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｒｅｗａｓａｐｏｓｉｔｉｖｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎＡｓａｎｄＣｒꎬＺｎａｎｄ

ＣｕꎬＣｄａｎｄＰｂｉｎｄｉｃａｔｉｎｇｔｈａｔｔｈｅｙｗｅｒｅｆｒｏｍｓｉｍｉｌａｒｏｒｓａｍｅｓｏｕｒｃｅｓ.Ｈｏｗｅｖｅｒꎬｔｈｅｒｅｗａｓｎｏｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ

ｂｅｔｗｅｅｎｏｔｈｅｒｍｅｔａｌｓ.Ａｐｐｌｙｉｎｇｔｈｅｇｅｏａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｉｎｄｅｘｍｅｔｈｏｄꎬｔｈｅｆｏｌｌｏｗｉｎｇｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓｗｅｒｅｒｅａｃｈｅｄ:Ａｌｌｓｅｖｅｎ

ｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓｗｅｒｅｓｅｒｉｏｕｓｌｙｐｏｌｌｕｔｅｄꎬｏｆｗｈｉｃｈＣｄｗａｓａｔｔｈｅｅｘｔｒｅｍｅｌｙｈｉｇｈｐｏｌｌｕｔｉｏｎｌｅｖｅｌ.Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅ

ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｓｏｕｒｃｅｓｏｆｈｅａｖｙｍｅｔａｌｐｏｌｌｕｔｉｏｎａｒｏｕｎｄＣａｏｈａｉＬａｋｅꎬｈｅａｖｙｍｅｔａｌｐｏｌｌｕｔｉｏｎｓｗｅｒｅｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｍａｉｎｌｙ

ｃａｕｓｅｄｂｙｍａｎｙｆａｃｔｏｒｓꎬｉｎｃｌｕｄｉｎｇｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｌｉｆｅｓｔｙｌｅꎬａｎｄｅｖｅｎｔｈｅｌｅｆｔｏｖｅｒｏｆｐｒｉｍｉｔｉｖｅ

ｚｉｎｃｓｍｅｌｔｉｎｇｉｎｄｕｓｔｒｙｉｎｔｈｅｖｉｃｉｎｉｔｙ.

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ＣａｏｈａｉＬａｋｅꎬｗｅｔｌａｎｄꎬｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓꎬｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｆｌｕｘꎬｐｏｌｌｕｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓꎬＭｏｓｓＢａｇ

大气污染是全球备受关注的环境问题ꎬ重金

属是大气中典型的污染物ꎬ大气重金属污染已成

为威胁人类健康的重要环境问题之一ꎮ人为活动

释放到大气中的重金属不仅对污染源区的生态环

境与人类健康造成了极大的影响ꎬ而且可通过大

气输移与持续沉降ꎬ对偏远地区土壤与水体等环

境带来一定的负面影响(Ｌｅｅｅｔａｌ.ꎬ２００５ꎻＤｉｅｔｚｅｔａｌ.ꎬ２００９)ꎮ当污染物进入到环境后ꎬ不容易降解ꎬ

长期停留在环境中ꎬ人体通过颗粒物的形式将重

金属吸入体内ꎬ同样也不会发生降解ꎬ一旦蓄积量

达到一定值ꎬ就会对身体产生毒害(汤洁等ꎬ２０１２)ꎮ目前ꎬ大气重金属沉降研究区域主要集中

在河流、海洋及城市ꎬＰｅｋｅｙｅｔａｌ.(１９９５)对ＢｌａｃｋＳｅａ大气沉降研究ꎬ以及战雯静等(２０１２)对长江口

大气干沉降的研究表明ꎬ大气沉降对重金属向水

体的运输有着极其显著的作用ꎬ因此大气沉降是

环境中重金属源头之一ꎬ这对于了解环境空气中

重金属的浓度和特征分布具有重大的意义ꎮ苔藓

植物由于其独特的形态结构和生理特征ꎬ长期以

来被广泛用于监测重金属污染(Ｍｅｎｄｉｌｅｔａｌꎬ２００９ꎻＵｙａｒｅｔａｌꎬ２００９ꎻＲｉｖｅｒａｅｔａｌꎬ２０１１)ꎬ尤其以

苔藓为监测物来研究重金属大气干湿沉降、污染

物来源、迁移和时空分布等(Ｆｅｒｎｎｄｅｚｅｔａｌ.ꎬ２００１ꎻＢａｒａｎｄｏｖｓｋｉｅｔａｌ.ꎬ２００７ꎻＣａｏｅｔａｌ.ꎬ２００８ꎻ

Ｄｒａｇｏｖｉｅｔａｌ.ꎬ２００８ꎻ葛彦双等ꎬ２０１３ꎻＮｏｒｏｕｚｉｅｔａｌ.ꎬ

２０１６)ꎮ大气干沉降研究表明ꎬ大气沉降对重金属

元素向河流输送起着重要作用ꎮ苔藓植物具有很

强的阳离子交换性ꎬ能从周围环境中有效地吸收

金属离子ꎬ对重金属有很强的吸附与保留能力(Ｂｓｃｈｅｒｅｔａｌ.ꎬ１９９０)ꎻ同时ꎬ它又为多年生植物ꎬ

可以作为针对某一地区或某一污染源大气污染的

长期生物监测累积物质ꎬ增加了监测结果的稳定

性和可靠性(Ｃａｒｂａｌｌｅｉｒａｅｔａｌ.ꎬ２００６)ꎮＲｈｌｉｎｇｅｔａｌ.(１９６９)研究表明苔藓植物体内的重金属主要来

源于大气沉降ꎬ包括降水以及空气中的尘埃物ꎮ

近年来的一些实验研究更证实了这一点(Ｓｔｏｂａｒｔｅｔａｌ.ꎬ１９８５ꎻＲｈｌｉｎｇꎬ２０００)ꎮ目前ꎬ对贵州草海湿地

的研究主要集中在浮游生物、底栖动物等生物多

样性、有机质等营养元素ꎬ还有部分对于表层沉积

物重金属的研究ꎬ且研究结果普遍认为是由人为

活动以及矿产燃煤引起的(张转玲等ꎬ２０１８)ꎬ但忽

略了大气沉降可能成为重金属传输的通道ꎮ从区

１４５１

１１期张转玲等:利用苔藓植物监测分析贵州草海的重金属大气沉降特征

域性来讲ꎬ贵州草海属于低纬度高海拔地区ꎬ位于

喀斯特盆地ꎬ土壤污染容量小ꎬ迁移灵活ꎬ波及范

围广ꎬ治理困难ꎬ危害性大ꎬ导致它成为一个不可

复制的天然研究基地ꎻ同时ꎬ它物种丰富ꎬ在国内

外生物多样性上具有重要地位ꎮ从思路上ꎬ对草

海湿地生态系统的大气沉降目前尚未见有研究ꎮ

因此ꎬ本研究利用苔袋法(ＭｏｓｓＢａｇ)这种被动的采

样技术来研究草海湿地湖泊生态系统大气沉降重

金属(Ｃｕ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｒ、Ｃｄ、Ａｓ、Ｈｇ)ꎮ一是由于苔袋

法具有暴露时间容易控制ꎻ二是可以反映出污染

物沉积的相对速率ꎬ污染程度ꎻ三是背景浓度明

确ꎬ不受根吸收干扰ꎻ四是简便经济ꎬ测定选点灵

活ꎬ适用于全年监测等优点(安丽等ꎬ２００６ꎻＣｅｓａｅｔａｌ.ꎬ２００６)ꎮ由于缺少相对应的环境指标ꎬ目前大

气沉降重金属的污染评价主要是借鉴沉积物重金

属污染评价方法(胡恭任等ꎬ２０１１)ꎬ地累积指数法

除了考虑到人为污染因素、环境地球化学背景值

以外ꎬ还考虑到由于自然成岩作用可能引起背景

值变动的因素ꎬ弥补了其他评价方法的不足(贾振

邦等ꎬ２０００)ꎮ本文采用地累积指数法对草海湿地

湖泊进行大气沉降重金属污染评价ꎬ以期为该地

区生态系统环境质量的评估、调控和环境管理提

供基础参考依据ꎮ

１ 材料与方法

１.１研究区概况

草海国家级自然保护区位于贵州省威宁县城

西南侧ꎬ是世界著名喀斯特地区最大的天然高原淡

水湖泊ꎬ其平均海拔约２１７１.７ｍꎬ年均降雨量约９５０.９ｍｍꎬ年均日照时数约１８０５.４ｈꎬ年均气温约

１０.５℃ꎬ水源补给主要来自大气降水ꎬ是一个完整、

典型的高原湿地生态系统ꎬ也是我国特有高原鹤

类ꎬ“国家一级保护动物”———黑颈鹤及其他珍惜禽

类的重要越冬栖息地ꎬ有“高原明珠ꎬ鸟类王国”之

称ꎬ是实施生物多样性保护行动计划的重要区域(张转玲等ꎬ２０１８)ꎮ在调节区域气候、维持区域生

态系统平衡以及科学研究方面具有重要意义ꎬ因此

引起了研究者广泛关注ꎬ成为我国亚热带地区湿地

生态系统的研究基地(张永泽和王垣ꎬ２００１ꎻ李宁云

等ꎬ２００７)ꎮ草海位于喀斯特地貌强烈发育的山区ꎬ

历史上经多次变迁ꎬ受人为因素影响较为严重ꎬ生

态环境极为脆弱ꎮ近几年ꎬ草海湖泊沉积物、周围

土壤及水体都有不同程度的重金属污染风险ꎬ威胁

着草海湿地生态系统的自然性和稳定性ꎬ因此草海

周边环境状况一直受到广泛关注ꎮ

１.２材料

本文选取采自贵州省贵阳市乌当区盘龙山(１０６５１′４０.０６３″Ｅ、２６４５′１７.５２０″Ｎ)的灰藓

(Ｈｙｐｎｕｍｐｌｕｍａｅｆｏｅｍｅ)作为监测材料ꎬ远离城市和

污染源ꎬ环境质量好ꎮ采集大于６ｃｍ以上的植株ꎬ

除去杂物与死去的茎叶ꎬ先用自来水清洗泥土与

浮尘颗粒ꎬ再用１％的稀硝酸浸泡２４ｈꎬ用去离子

水清洗３次ꎬ烘干ꎮ用尼龙袋(网眼２.０

２.０ｍｍ)做成规格为１５.５ｃｍ

６.５ｃｍ的口袋ꎮ将

(３.００.１)ｇ干苔藓装进袋内ꎬ顶端缝合即成苔

袋ꎬ这样可提供１００ｃｍ

２

的苔袋表面积ꎮ制作苔袋

的每一阶段操作ꎬ应戴乳胶手套避免污染ꎬ将装好

的苔袋置于密封袋内备用ꎮ

１.３样品采集

为了尽量准确地监测并收集大气沉降以估算

分析其入湖情况ꎬ选取采样点时着重考虑如下原

则:避开点线源的局部污染ꎬ如烟囱和交通要道

等ꎻ置于村民屋顶ꎬ避免受地面扬尘污染以及一些

不可控的人为污染ꎻ利用实发采集ꎬ避免反复扬

起ꎻ采样点周围无遮挡ꎮ在草海生态站工作部门

的指导下ꎬ苔藓监测点总共设置８个ꎬ即Ｓ１号

－

羊

关山ꎬＳ２号

－

江家湾码头ꎬＳ３号

－

新城区ꎬＳ４号

－

老

城区ꎬＳ５号

－

大马城村ꎬＳ６号

－

刘家巷ꎬＳ７号

－

东

山ꎬＳ８号

－

浮叶林ꎮＳ１位于整个草海的出水口ꎬＳ２

位于江家湾码头ꎬ靠近观景台ꎬ常年人流量大ꎬ且

附近商户较多ꎬＳ３车流量大以及小企业的快速发

展ꎬＳ４处于老城区ꎬ人口密集ꎬＳ５位于正东方向ꎬＳ７属于林区ꎬＳ８与Ｓ６均属于小户村民聚集地ꎬ这

８个区域大致涵盖草海的各个方位ꎬ详情见图１ꎮ

分别把苔袋悬挂至各个监测点ꎮ每个点悬挂８个苔袋ꎬ４个苔袋用漏斗遮盖ꎬ接受干沉降的累

积ꎬ４个完全暴露于大气中ꎬ接受总沉降的累积ꎬ并

保证距离地面有一定高度ꎮ监测时间为２０１７年１１月至２０１８年１１月ꎬ期间气候正常ꎬ分析其重金

２４５１

广 西 植 物４０卷

图１ 草海采样点分布Ｆｉｇ.１ ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓａｍｐｌｉｎｇｓｉｔｅｓｉｎＣａｏｈａｉＬａｋｅ

属含量ꎬ收回苔袋损失的重量不超过１５％ꎮ

１.４样品分析

将经过暴露的苔袋加以标签保存在干净密封

的密封袋内直至分析时取出ꎮ分析样品时ꎬ称取０.３ｇꎬ加入ＨＮＯ３∶Ｈ２Ｏ２

体积比为５∶２ꎬ在聚四氟

乙烯消解罐密封消解３ｈꎬ温度１４０℃ꎮ在样品消

解的过程中ꎬ加入参比样品及空白样(不加样品但

加入相同剂量的ＨＮＯ

３

和Ｈ

２Ｏ２ꎬ其他处理方法跟

盛装样品的消解方法完全一致)ꎬ以避免在样品的

前处理消解及分析过程引入重金属ꎮ将完全消解

的样品溶液定容至２５ｍＬ用于上机分析ꎮ其中ꎬＭｏｓｓＢａｇ中的背景值浓度是通过检测进行前处理

而未经过暴露的样品平均值所得ꎮ样品中Ｃｕ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｒ、Ｃｄ的测量使用ＩＣＰ￣ＭＳ(７８００ꎬ美国安捷伦

公司ꎬ日本)检测ꎬ使用标准为多元素溶液标准ꎬＨｇ、Ａｓ使用冷原子吸收分光光谱法(ＡＦＳ￣２３０Ｅꎬ

３４５１

１１期张转玲等:利用苔藓植物监测分析贵州草海的重金属大气沉降特征

北京海光仪器有限公司ꎬ北京)ꎬ平均分析误差为５％ꎮ所有样品分析均在贵州省分析测试研究院

完成ꎮ

为了结果的准确性ꎬ分析过程中所用试剂均为

分析纯ꎬ所用水均为去离子水ꎬ样品均设置有平行

样ꎬ试验分析结果均为平均值ꎬ提高精确度和减小

随机误差ꎬ其中仪器自动扣除空白ꎬ确保试验精

确度ꎮ

１.５沉降通量的计算

大气沉降通量表示的是单位面积单位时间沉

降的重金属质量ꎮ其计算公式如下:

Ｆ

ｄ＝

Ｍ

Ｓ－

１

Ｄ￣１ꎮ

式中:Ｍ为ＭｏｓｓＢａｇｓ富集重金属元素量(ｇ)ꎻＳ为元素沉降面积(ｍ２)ꎻＦｄ

为沉降通量

(ｇｍ￣２ｄ￣１)ꎻＤ为采样天数(ｄ)ꎮ

１.６重金属的评价指标

采用地积累指数Ｉ

ｇｅｏ

法来评价草海大气沉降

ＭｏｓｓＢａｇ中七种重金属的污染状况ꎮ以１９９０年贵

州省土壤值为背景值(表１)ꎬ可较为真实地反映

出相对污染程度ꎬ以判别由人为活动引起的金属

污只要你想听 染ꎮ地积累指数Ｉ

ｇｅｏ

的计算公式如下:

Ｉ

ｇｅｏ＝

ｌｏｇ２

Ｃ

ｉ

ｋ

Ｂ

ｉ

ꎮ

式中:Ｃ

ｉ

表示ｉ元素实测值ꎻＢ

ｉ

是ｉ元素的土

壤背景值ꎻｋ是考虑到造岩运动引起的背景值波动

而引入的参数ꎬｋ

＝

１.５(胡恭任等ꎬ２０１１)ꎮ在目前

的地质累积指数研究中ꎬ通常采用Ｍｕｌｌｅｒ的分级

标准ꎬ具体分级方法见表２ꎮ

表１ 重金属的背景参考值Ｔａｂｌｅ１ Ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄｒｅｆｅｒｅｎｃｅｖａｌｕｅｓｆｏｒｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓ

指标ＩｎｄｅｘＨｇＣｄＡｓＰｂＣｕＣｒＺｎ

Ｂ

ｉ０.１１０.６６２０.００３５.２０３２.００９５.９０９９.５０

表２ Ｍｕｌｌｅｒ地积累指数分级Ｔａｂｌｅ２ ＣｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆＭｕｌｌｅｒｇｅｏａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｉｎｄｅｘ

地积累指数(Ｉ

ｇｅｏ)分级

Ｇｅｏａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｉｎｄｅｘｇｒａｄｅ污染程度Ｄｅｇｒｅｅｏｆｐｏｌｌｕｔｉｏｎ地积累指数(Ｉ

ｇｅｏ)分级

Ｇｅｏａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｉｎｄｅｘｇｒａｄｅ污染程度Ｄｅｇｒｅｅｏｆｐｏｌｌｕｔｉｏｎ

Ｉ

ｇｅｏ<０

无实际污染Ｎｏｎｅ

０<Ｉｇｅｏ<１

轻度污染Ｓｌｉｇｈｔ

１<Ｉｇｅｏ<２

偏中度污染Ｍｅｄｉｕｍ

２<Ｉｇｅｏ<３

中度污染Ｖｅｒｙｍｅｄｉｕｍ

３<Ｉｇｅｏ<４

偏重污染Ｓｔｒｏｎｇ

４<Ｉｇｅｏ<５

重污染Ｖｅｒｙｓｔｒｏｎｇ

５<Ｉｇｅｏ<１０

严重污染Ｍｏｓｔｓｔｒｏｎｇ

１.７数据分析

采用ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＯｆｆｉｃｅＥｘｃｅｌ２００７和ＳＰＳＳ１９.０

统计软件进行数据整理与分析ꎬ用Ｐｅａｒｓｏｎ相关分

析检验重金属元素之间的相关性和主成分分析探

索重金属的来源ꎬ用Ｏｒｉｇｉｎ８.５软件作图ꎬ使用地

积累污染指数法对大气质量状况进行评价ꎮ

２ 结果与分析

２.１大气降尘中金属元素的沉降通量

通过计算ꎬ草海周边的大气沉降总量如表３所

示ꎮ通过对样品分析ꎬ由表３可知ꎬ各元素沉降通

量之间存在明显的差异ꎬＣｕ和Ｚｎ元素沉降通量远

高于其他元素ꎬ达到２１.４３和１０２.８２ｇｍ

－

２ｄ－

１ꎬ

占被测重金属沉降通量的１４.６８％~７０.４４％ꎬ其他

元素的沉降通量较低ꎮ从图２可以看出ꎬ各个采

样点的沉降通量存在一定的差异性ꎬ以江家湾码

头(Ｓ２)表现最为突出ꎬ其次是大马城(Ｓ５)、新城

区(Ｓ３)、浮叶林(Ｓ８)、老城区(Ｓ４)、东山(Ｓ７)、羊

关山(Ｓ１)、刘家巷(Ｓ６)ꎮ经过对比分析得出ꎬ在

取暖期的整个沉降过程中Ｚｎ元素占比最大ꎬ尤其

是在干沉降中老城区(Ｓ４)与江家湾码头(Ｓ２)表现

４４５１

广 西 植 物４０卷

表３ 草海重金属元素大气总沉降通量Ｔａｂｌｅ３ ＴｏｔａｌａｔｍｏｓｐｈｅｒｅｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｆｌｕｘｏｆｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓｆｒｏｍＣａｏｈａｉＬａｋｅ(ｇｍ￣２ｄ￣１)

指标ＩｔｅｍＣｒＣｕＺｎＡｓＣｄＰｂＨｇ

最大值ｍａｘ３８.１２１９１.１８２７４.３９３５.４５１４.９０４０.０４０.２９

最小值ｍｉｎ０.１５０.０１５.９８０.０９０.１９１.３５０.０２

平均值ｍｅａｎ７.７７２１.４３１０２.８２２.９９１.８０９.０４０.１１

图２ 草海大气沉降各采样点的沉降通量Ｆｉｇ.２ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｆｌｕｘｏｆａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ

ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｆｒｏｍｓａｍｐｌｉｎｇｓｉｔｅｓｏｆＣａｏｈａｉＬａｋｅ

最为突出ꎬ这两个监测点人流量、车流量较大ꎬ因

为产业结构ꎬ取暖期主要以燃煤为主ꎬＺｎ主要是来

源于冶金矿产、燃煤ꎬ但威宁并没有相关产业ꎬ可

能是由于赫章地区遗留土法炼锌、远距离的大气

运输及燃煤综合作用所致ꎻ老城区(Ｓ４)还是Ｐｂ元

素沉降量最大监测点ꎬ新城区(Ｓ３)与其相差无几ꎬ

新城区(Ｓ３)正处于发展中ꎬ车流量、小企业不断增

长使得Ｐｂ元素含量高于其他各点ꎬ其他元素各个

监测点之间并无明显差异ꎮ在总沉降上ꎬ羊关山(Ｓ１)ꎬ老城区(Ｓ４)ꎬ东山(Ｓ７)３个监测点沉降量

相当ꎬ而刘家巷(Ｓ６)监测点相对其他是最小ꎬ这与

它处于上风口有关、不易沉积存在一定关系ꎮ在

非取暖期ꎬ以Ｚｎ、Ｃｕ元素沉降通量最大ꎬ新城区(Ｓ３)

表４ 草海大气沉降中重金属元素含量的相关性分析Ｔａｂｌｅ４ ＣｏｒｒｅｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆｈｅａｖｙｍｅｔａｌｃｏｎｔｅｎｔｓｉｎａｔｍｏｓｐｈｅｒｅｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｆｒｏｍＣａｏｈａｉＬａｋｅ

重金属Ｈｅａｖｙｍｅｔａｌ

ＣｒＣｕＺｎＡｓＣｄＰｂＨｇ

Ｃｒ１.０００

Ｃｕ０.１８７∗１.０００

Ｚｎ

－

０.１１２０.８３７∗∗１.０００

Ａｓ０.５２５∗∗０.３１９∗∗

－

０.０３３１.０００

Ｃｄ０.５２５０.２３５∗０.３３８∗∗０.１１２１.０００

Ｐｂ０.１０９０.１３５０.１６２０.０４００.４５６∗∗１.０００

Ｈｇ０.０５６

－

０.０４７

－

０.０５９

－

０.０４６

－

０.１３５０.２６４∗∗１.０００

注:∗∗表示在０.０１水平(双侧)上显著相关ꎻ∗表示在０.０５水平(双侧)上显著相关ꎮ样品数量ｎ

＝

１６９ꎮ下同ꎮ

Ｎｏｔｅ:∗∗ｍｅａｎｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎａｔｔｈｅ０.０１ｌｅｖｅｌ(２￣ｔａｉｌｅｄ)ꎻ∗ｍｅａｎｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎａｔｔｈｅ０.０５ｌｅｖｅｌ(２￣ｔａｉｌｅｄ).Ｓａｍｐｌｉｎｇ

ｎｕｍｂｅｒｓｎ

＝

１６９.Ｔｈｅｓａｍｅｂｅｌｏｗ.

与江家湾码头(Ｓ２)表现突出ꎮ综合对比ꎬ在时间

上基本呈现冬春季高于夏秋季ꎬ取暖期对整个沉

降过程影响较非取暖期大的特点ꎮ但是ꎬ通过对

干湿沉降的对比发现ꎬ在整个沉降过程中是以湿

沉降占主导因素ꎬ因草海特殊的地理位置ꎬ位于吹

向青藏高原的东南季风途中ꎬ易成为重金属的汇

聚池ꎬ西面是青藏高原ꎬ形成了特殊的地形学屏

障ꎬ对夏季来自东南季风的热气团有冷凝作用ꎬ同

时冬季的西伯利亚风冷空气因西侧山脉的阻挡而

不能引起降水ꎬ致使其干湿季分明ꎬ这对于低纬度

５４５１

１１期张转玲等:利用苔藓植物监测分析贵州草海的重金属大气沉降特征

表５ 大气沉降重金属主成分分析的总方差解释Ｔａｂｌｅ５ Ｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉｏｎｏｆｔｏｔａｌｖａｒｉａｎｃｅｏｆｐｒｉｎｃｉｐａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｏｆｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓｉｎａｔｍｏｓｐｈｅｒｅｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ

主成分Ｍａｉｎｃｏｍｐｏｎｅｎｔ

初始因子Ｉｎｉｔｉａｌｅｉｇｅｎｖａｌｕｅｓ

特征值 Ｔｏｔａｌ

贡献率％ｏｆ

Ｖａｒｉａｎｃｅ

累积贡献率Ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ％

提取因子Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｓｕｍｓｏｆｓｑｕａｒｅｄｌｏａｄｉｎｇ

特征值Ｔｏｔａｌ

贡献率％ｏｆ

Ｖａｒｉａｎｃｅ

累积贡献率Ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ％

旋转因子Ｒｏｔａｔｉｏｎｓｕｍｓｏｆｓｑｕａｒｅｄｌｏａｄｉｎｇ

特征值Ｔｏｔａｌ

贡献率％ｏｆ

Ｖａｒｉａｎｃｅ

累积贡献率Ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ％

１２.２４８３２.１０９３２.１０９２.２４８３２.１０９３２.１０９１.８４８２６.３９３２６.３９３

２１.４６９２０.９８５５３.０９４１.４６９２０.９８５５３.０９４１.５８７２２.６６５４９.０５８

３１.３０１１８.５８１７１.６７５１.３０１１８.５８１７１.６７５１.４５４２０.７７６９.８２８

４１.０１６１４.５１７８６.１９２１.０１６１４.５１７８６.１９２１.１４５１６.３６４８６.１９２

５０.４７８６.８２７９３.０１９

６０.４０６５.７９６９８.８１４

７０.０８３１.１８６１００

注:提取方法为主成分分析ꎮ下同ꎮ

Ｎｏｔｅ:Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｉｓｐｒｉｎｃｉｐａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓ.Ｔｈｅｓａｍｅｂｅｌｏｗ.

表６ 大气沉降重金属主成分分析的因子载荷矩阵Ｔａｂｌｅ６ Ｆａｃｔｏｒｌｏａｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆｐｒｉｎｃｉｐａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｏｆｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓｉｎａｔｍｏｓｐｈｅｒｅｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ

重金属Ｈｅａｖｙｍｅｔａｌ

原始载荷Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ

１ ２３４

矩阵旋转后载荷Ｒｏｔａｔｅｄｃｏｍｐｏｎｅｎｔ

１２３４

Ｃｕ０.８５６０.１２５０.３１７０.３１９０.９５３０.１０４０.１７２０.０３３

Ｚｎ０.７８４０.４６６０.２３３０.２５４０.９４２０.２４２０.０６３０.００９

Ｃｄ０.６０６０.１８３０.３１００.５８８０.０９１０.８８００.０１８０.０８７

Ｃｒ０.３７７０.７８００.０２１０.０１８０.０１４０.８５９０.０６６０.０９１

Ａｓ０.４２７０.７６１０.１５７０.０６００.１９８０.０５５０.８５３０.２６９

Ｐｂ０.４５５０.０７１０.７６９０.１５８０.０４７０.０４７０.８２９０.３６９

Ｈｇ０.０３７０.１０２０.６５９０.６９００.０２８０.００３０.０２５０.９５９

高海拔的威宁草海在“高山冷凝”效应以及降雨的

作用下对重金属的沉降有一定的影响ꎮ

２.２大气沉降重金属的来源分析

利用Ｐｅａｒｓｏｎ相关性方法对草海周边干湿沉

降样品中的七种重金属沉降通量进行相关性分

析ꎬ分析结果见表４ꎮ利用主成分分析方法对重金

属源向性进行了分析ꎬ结果见表５ꎮ由表５可知ꎬ

第一主成分的方差贡献占总方差贡献的２６.３９３％ꎬ

高于其他因子ꎬ是控制草海周边大气沉降重金属

来源及分布的最重要因子ꎮ通过表６可以得出ꎬ

旋转前后载荷的变量相差不是特别大ꎬ表明Ｆ１因

子主要控制Ｃｕ和Ｚｎ的分布ꎮ第二主成分是Ｃｄ

和Ｃｒꎬ贡献率为２２.６６５％ꎮ第三主成分是Ｐｂ和Ａｓꎬ贡献率为２０.７７％ꎮ第四主成分是Ｈｇꎬ贡献率

为１６.３６４％ꎮ

２.３大气沉降重金属污染评价

采用地积累指数Ｉ

ｇｅｏ

法来评价草海大气沉降中

七种重金属的污染状况ꎬ判别在此环境中人类活

动造成的重金属污染ꎬ具体如图３所示ꎮ各元素

Ｉ

ｇｅｏ

值从大到小为Ｃｄ、Ｚｎ、Ｈｇ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｃｒꎬ将计

６４５１

广 西 植 物４０卷

图３ 草海大气沉降重金属的地累积指数Ｆｉｇ.３ Ｇｅｏａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｉｎｄｅｘｏｆｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓｉｎａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ

ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｆｒｏｍＣａｏｈａｉＬａｋｅ

算所得各元素Ｉ

ｇｅｏ

值与Ｉ

ｇｅｏ

值的污染程度分类表进

行对比可以得出ꎬＡｓ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｈｇ、Ｐｂ、Ｚｎ六种元素

均处于严重污染级别ꎬ而Ｃｄ的指数高达１０.６７ꎮ

３ 讨论

丛源等(２００８)对北京平原区的大气沉降重金

属Ｃｄ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｈｇ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ａｓ的大气年沉降量研究

分别为０.２４、１１.８６、１４.２０、０.０２４、２２.００、５４.４９、２.９０ｍｇｍ－

２ａ－

１ꎮ汤洁等(２０１２)对大庆市重金

属元素Ｃｄ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｈｇ、Ｐｂ、Ｚｎ通量研究为０.１７、１７.８５、１７.５２、０.０３、１５.７１、７８.８１ｍｇｍ－

２ａ－

１ꎮ与

其对比ꎬ本研究Ｃｄ、Ｈｇ的沉降通量分别为０.６５、０.０４ｍｇｍ－

２ａ－

１ꎬ这两种元素均比丛源与汤洁

的研究高ꎬ但其他元素均低于他们的研究ꎮ从地

质学以及地形学因素考虑ꎬ西南喀斯特地区是以

贵州为中心的全球碳酸盐岩石裸露集中连片的最

大区域ꎬ是长江和珠江流域的生态屏障区ꎬ又是我

国的矿产资源大省ꎬ更是低温成矿的中心区ꎬ矿产

资源丰富ꎬ直接表现为喀斯特地区Ｃｄ、Ｈｇ、Ｐｂ的高

背景值ꎬ这可能是引起Ｃｄ、Ｈｇ两种元素高于其他

研究的原因之一ꎮ臧飞等(２０１６)对兰州市的降尘

中重金属污染研究表明ꎬ夏季沙尘暴对重金属污

染的贡献是低于冬季采暖期与燃煤活动的ꎬ因此

非采暖期中重金属污染的贡献率是低于采暖期

的ꎮ与于洪等(２０１５)对乌鲁木齐降尘重金属的污

染物研究结果大同小异ꎮ同时ꎬ不同监测点之间

存在着较大差异ꎬ受到气候气流、污染排放源、长

途运输等因素的影响ꎮ

利用Ｐｅａｒｓｏｎ相关性方法ꎬ用显著系数表示ꎬ

越是接近１ꎬ表明相关性显著或者极显著ꎬ说明重

金属之间存在同源性或者复合型污染引起的(Ｌｕｏｅｔａｌ.ꎬ２０１１ꎻＢａｓｔａｍｉｅｔａｌ.ꎬ２０１４ꎻ张转玲等ꎬ２０１８)ꎮ

其中ꎬＣｕ与Ｚｎ之间表现出极显著的正相关关系ꎬＡｓ与Ｃｒ表现出显著的正相关关系ꎬＣｄ与Ｐｂ表现

出正相关关系ꎬ表明这３组元素之间有相同来源ꎮ

其他元素之间的相关性不显著ꎬ说明重金属来源

复杂ꎬ一定程度受人为干扰严重ꎮ一般认为ꎬＰｂ来

自燃煤飞灰、工业生产和汽车尾气ꎬ是汽车尾气排

放的指标元素ꎬ是道路尘的对孩子说的话 特征性最强元素(Ｗｏｎｇｅｔａｌ.ꎬ２００３ꎻ于瑞莲等ꎬ２００９)ꎮ随着无铅汽油的使

用ꎬ汽车尾气对大气中Ｐｂ的影响有所减弱ꎬ然而

经济的飞速发展ꎬ使得汽车保有量呈逐年递增的

趋势ꎬ以及之前排放含Ｐｂ的累积ꎬ环境中Ｐｂ的来

源主要来自于交通污染(梅凡民等ꎬ２０１１)ꎬ而Ａｓ、Ｈｇ是燃煤的指标元素(Ｔａｙｌｏｒｅｔａｌ.ꎬ１９８２ꎻＨｅｅｔ

ａｌ.ꎬ２００２)ꎬ整个威宁县城没有集中供暖ꎬ因此煤烟

多数是缺乏处理无组织排放ꎬ加上地理位置特殊ꎬ

致使大气扩散程度差ꎬ是导致Ｃｄ较高的原因ꎮＡｓ

与Ｃｒ表现出显著的正相关关系ꎬＣｄ与Ｐｂ表现出

正相关关系ꎬ表明大气沉降中的Ａｓ、Ｃｒ、Ｃｄ、Ｐｂ与

燃煤活动、道路交通有关ꎮＣｕ与Ｚｎ之间表现出极

显著的正相关系ꎬＺｎ为冶金尘土特征性较强元素(汤奇峰等ꎬ２００７)ꎮ然而ꎬ威宁县城没有相关企

业ꎬ可能是已经被关闭的土法炼锌遗留的问题ꎬ或

者是大气远距离传输引起的ꎬＣｕ主要来自于汽车

轮胎磨损及杀菌剂(ｔｖｏｓｅｔａｌ.ꎬ２００３ꎻＨｕａｎｇｅｔａｌ.ꎬ２００９)ꎬ表明大气降尘中的Ｃｕ、Ｚｎ元素不仅与

燃煤活动有关ꎬ而且还与工矿企业废气排放有关ꎮ

此外ꎬ人口密集度、远源输送、垃圾焚烧和木材、秸

秆燃烧等因素都对大气沉降重金属存在一定程度

的影响(孙超等ꎬ２００９ꎻＤｅｎｇｅｔａｌ.ꎬ２０１２)ꎮ综合发

现ꎬ大气沉降中重金属的污染主要是由以下四个

方面产生:汽车尾气直接排放以及由尾气引起的

二次扬尘ꎻ含Ｐｂ燃料添加剂ꎬ与Ｚｎ和Ｃｄ的润滑

添加剂ꎻ车轮和刹车系统的磨损ꎻ工矿企业废气

７４５１

１１期张转玲等:利用苔藓植物监测分析贵州草海的重金属大气沉降特征

排放ꎮ

利用主成分分析方法ꎬ对沉降物中的重金属

进行了进一步的源向性讨论(Ｓｉｍｅｏｎｏｖａｅｔａｌ.ꎬ２００３ꎻＭｏｈａｍｍａｄｅｔａｌ.ꎬ２０１６)ꎮ此方法在分析讨

论污染源及综合因素对重金属的贡献等方面得到

广泛应用(Ｌｏｓｋａｅｔａｌ.ꎬ２００３ꎻＣｈｅｎｅｔａｌ.ꎬ２００５ꎻＺｈａｎｇｅｔａｌ.ꎬ２００９ꎻ李如忠等ꎬ２０１０ꎻ张转玲等ꎬ

２０１８)ꎮ对草海湿地湖泊沉降物中重金属含量进

行主成分分析ꎬ一般选取的特征值都是大于１ꎬ本

研究有４个ꎬ累积方差贡献率达到８６.１９２％ꎬ说明

选取的４个主成分能反应草海七种重金属８６.１９２％的信息ꎮ经过旋转之后４个主成分的特

征值亦都是大于１ꎬ此时４个主成分的累积方差贡

献率达到８６.１９２％ꎮ

根据地累积指数法分析得出ꎬ存在一定程度

重金属污染ꎮ污染主要归趋于人类的工业活动ꎬ

即使是在远离工业区的环境中ꎬ也会由于洋流运

动等引起的长距离运输迁移而出现重金属污染ꎬ

这是造成污染的原因之一ꎮ加之ꎬ威宁县地理位

置特殊ꎬ城市发展缓慢ꎬ产业结构落后ꎬ高新技术

产业少之又少ꎬ是一个典型的自取暖燃煤为主的

小城市ꎬ此外每年长达６个月的燃煤和汽车保有

量的广泛增加ꎬ对于草海湿地的生态系统也有严

重影响ꎮ王明仕等(２０１４)的研究发现ꎬ大气沉降

受各种因素的综合影响ꎬ如经济发展、工业布局、

能源结构ꎬ更重要的是受到地域差异性以及气候

条件等影响ꎮ

４ 结论

草海大气沉降重金属表现出一定的区域差

异ꎬ以江家湾码头污染最为严重ꎬ其次是威宁县新

城区ꎬ重金属污染受多种因素影响ꎬ分布规律不明

确ꎮ利用主成分分析和相关系分析表明ꎬ主要污

染物为Ｚｎ和Ｃｕꎬ且具有同源性ꎬ与已经关闭的土

法炼锌有一定关系ꎬ还与燃煤以及产业结构有关

系ꎮ本研究对草海大气沉降重金属的污染特征以

及来源进行了解析ꎬ为草海大气重金属污染提供

了理论依据ꎮ由于草海特殊的地理位置ꎬ对于草

海重金属污染治理是一个长期的拉锯战ꎬ因此建

议进一步优化能源消耗结构、生产生活方式ꎬ提高

清洁能源的使用ꎬ适当地控制煤燃量ꎬ提高人民防

污意识ꎬ加强政策管治ꎮ在评价过程中ꎬ因为检测

方法及评价标准没有相对的标准ꎬ所以对于不同

研究结果的分析对比是没有优势可言的ꎻ此外ꎬ还

因检测设备和方法的差异性ꎬ导致检测结果存在

较大的区别ꎬ所以不利于对整个研究结果的综合

整理和评价ꎮ

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ＩｓｌａｎｄꎬＳｈａｎｇｈａｉ[Ｊ].ＡｃｔａＧｅｏｇｒＳｉｎꎬ６４(５):６１９

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Ｂｅｉｊｉｎｇ:ＧｅｏｓｃｉＦｒｏｎｔ(ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＧｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓꎻ

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ＷＡＮＧＭＳꎬＬＩＨꎬＷＡＮＧＭＹꎬｅｔａｌ.ꎬ２０１４.Ｓｔｕｄｙｏｎｒｅｇｉｏｎａｌ

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(责任编辑 蒋巧媛)

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广 西 植 物４０卷