扎龙湿地―食物链铜、铁、铅含量测定
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摘 要：扎龙自然保护区坐落于黑龙江省松嫩平原西部，是我国最大的鹤类和湿地生态类型的国家级自然保护区。在扎龙湿地蕴藏着大量的野生动植物资源，然而由于人为的干扰和旅游等活动，致使湿地遭到严重的破坏。目前扎龙湿地所面临着的问题包括：缺水、火灾、污染和资源枯竭等。本文将采用电感耦合等离子发射光谱法，对扎龙湿地的水体、底泥、鱼类和鸭类体内的铜、铁、铅进行测定，从而对扎龙湿地-食物链的现状进行分析评价。通过实验可以看出Cu、Fe、Pb含量在扎龙湿地-食物链中沿着营养级的升高，其含量被不断的扩大，水体<鱼类<雁鸭类。在雁鸭类羽毛内Cu、Fe、Pb含量不同，Pb
关键词：扎龙湿地;电感耦合等离子发射光谱法;食物链;潜在生态危险评价;
中图分类号：S791.246 文章编号：1674-3520（2014）-11-00-02
一、前言
目前地球上存在着森林、海洋和湿地三类非常重要的生态系统。湿地因为具备丰富的食物链和生物多样性又被赋予“生物超市”的美名。由于湿地的特有环境，为大量动植物提供了合适的的生活环境，因此在自然景观保护中具有重要作用。因为湿地具有净化作用，能够处理自然和人类产生的水和废弃物 因此又被称为“地球之肾”;除此之外，湿地还具有稳定的供应水源，改善洪涝和干旱的自然状况，净化水体质量和调整地下水水位等作用。随着经济社会的不断发展，湿地因为其丰富的动植物资源和旅游风景，越来越被人们关注。湿地作为极为重要的旅游观光地点，逐渐被人们所了解和建设。湿地由于人类的长时间不合理建设和使用，目前湿地环境状况严重被污染恶化。
二、实验部分
（一）样品的采集与保存。扎龙湿地地势较平，受污染程度比较均匀，因此采用圆形布点法。确立采样的位置后，进行采样，对样品进行编号备用。
测定水样中金属离子时，通常使用硝酸进行酸化，使其至pH值在l至2之间，这样不仅能够避免水解沉淀重金属，还可以避免器壁表面吸附金属，同时将水样的pH值保持在l至2 之间还可以抑制生物的活动。密封后放入冰箱内4℃保存。底泥样品的保存：将从湿地湖水中取得的底泥放在封口袋里记号保存，进入实验室后将底泥倒在塑料膜上，使其平摊至约为两厘米的薄膜。经过24小时自然风干后，再用玻璃棒碾压搅拌，拣出杂质，尽量使颗粒物减小。取适量风干样品放到研钵磨碎，让风干后的底泥样品可以通过2mm（10目）孔径筛，之后放入玻璃瓶中待用，最好用标签记号。
鱼类样品的保存：鱼类样品采用渔具捕捞。采集后应尽快进行种类鉴定，洗净后将其中的水分除去，将每条鱼放在风口袋内，做好标记，置于冰箱内备用。鸭类样品的保存：将鸭类的羽毛放在封口袋中，置于冰箱内保存。
（二）试验用样品的预处理
1、水样的消解。水样待测液的制备：由于扎龙湿地的水体有机质的含量较多，因此用硝酸-高氯酸体系的消解方法。取水样100mL放于250mL锥形瓶内，然后加入5mL硝酸，然后将样品放在在电热板上进行加热，将电热板电压控制在110V，加热直到大量有机物被消解。这时取下烧杯，冷却，加2mL高氯酸，继续放在电热板上加热至开始冒高氯酸白烟，如试液颜色比较深，再继续加入硝酸，直到冒浓厚高氯酸白烟将尽（将样品蒸发殆尽）。然后将烧杯稍冷，用2%HNO3溶液温热溶解残渣，若仍有残渣，应用漏斗过滤，将滤液冷却至室温，然后用2%HNO3溶液定容备用。
2、底泥的消解。底泥待测液的制备：采用硝酸-盐酸-氢氟酸-高氯酸[6]。准确称取0.5g左右的底泥（精确至0.001g）的试样，将试样放于聚四氟乙烯坩埚（50mL）中，样品先用水润湿，继续滴加5mL盐酸，将样品放在电热板上低温加热，使样品蒸发至2-3mL时，取下冷却。再依次加入3mL硝酸，2mL氢氟酸，2mL高氯酸。加盖后，在电热板上加热1小时左右。取下盖子之后用水吹洗，继续在电热板上加热1～2小时，直到冒含高氯酸的白烟，将试样溶液蒸发至近干，用水吹洗杯壁，然后再加入5滴高氯酸，加热至白烟冒尽，取下冷却，用水将杯壁和盖子吹洗，并再加入1mL硝酸，温热溶解残留固体，用2%HNO3定容至25mL，，待测[2]。
3、鱼类的消解。鱼类待测液的制备：采用硝酸消解法。仪器：微波消解仪。将鱼类样品在105℃恒温干燥箱中进行烘干，然后将粉碎样品，混匀，称取样品0.5g，精确至（0.0001g），将样品放于聚四氟乙烯的微波消解罐中，然后各做3份平行，加少许水润湿后，再分别加入10.0mL硝酸和2mL高氯酸，静置一段时间。之后将聚四氟乙烯微波消解罐装罐，放入微波炉转盘，分别设置20min 、30min 、40min 、50min 进行消解样品，将样品消解完成后，取出样品冷却，用2%HNO3溶液定容至25mL[3]。
4、鸭类羽毛的消解。鸭类待测液的制备：采用硝酸消解法：将鸭类羽毛样品在105℃恒温干燥箱中进行烘干，然后将羽毛样品剪碎，混匀，称取样品0.5g，精确至（0.0001g），将样品放于聚四氟乙烯的微波消解罐中，然后各做3份平行，加少许水润湿后，再分别加入10.0mL硝酸和2mL高氯酸，静置一段时间。将聚四氟乙烯微波消解罐装罐，放入微波炉转盘，分别设置20min 、30min 、40min 、50min 进行消解样品，将样品消解完成后，取出样品冷却，用2%HNO3溶液定容至25mL。
5、空白溶液的制备。空白溶液的制备：量取与样品待测液体积相同的去离子水，然后按顺序加入同样体积的酸，即可制的样品的空白样。
（三）实验样品中重金属的含量测定与计算。样品中M的计算：通过电感耦合等离子发射光谱法测得样品的浓度ρ（μg/mL），然后按下列公式计算：
M的含量（μg/g）=ρV/m （2-1）
式中：ρ―样品中M的浓度，μg/mL;
V―经消解定容后的体积，mL;
m―消解时所称取的样品的质量，g;或消解时液体样品的体积，mL。
1、水样的测定结果。根据公式（2-1）计算出所有水样样品中金属的含量如下：
Cu含量最大值0.0043μg/mL，最小值0.0025μg/mL，样品整体平均值0.0035μg/mL;
Fe含量最大值0.05μg/mL，最小值0.02μg/mL，样品整体平均值0.04μg/mL;
Pb含量最大值0.0017μg/mL，最小值0.0004μg/mL，样品整体平均值0.00075μg/mL;
2、底泥的测定结果。根据公式（2-1）计算出所有底泥样品中金属的含量如下：
Cu含量最大值为11.50 μg/g，最小值为28.00 μg/g，样品整体平均值为19.19 μg/g;
Fe含量最大值为43.50 μg/g，最小值为32.34 μg/g，样品整体平均值为37.73μg/g;
Pb含量最大值为26.00 μg/g，最小值为11.50μg/g，样品整体平均值为17.56 μg/g;
3、鱼类的测定结果。根据公式（2-1）计算出所有鱼类样品中金属的含量如下：
Cu含量最大值为6.50μg/g，最小值为4.50μg/g，样品整体平均值为5.67μg/g;
Fe含量最大值为115.50μg/g，最小值为102.50μg/g，样品整体平均值为110.67μg/g;
Pb含量最大值为0.35μg/g，最小值为0.20μg/g，样品整体平均值为0.27μg/g;
4、雁鸭类的测定结果。根据公式（2-1）计算出所有鸭类样品中金属的含量如下：
Cu含量最大值为28.50μg/g，最小值为 15.50μg/g，样品整体平均值为21.67 μg/g;
Fe含量最大值为 418.50μg/g，最小值为 392.50μg/g，样品整体平均值为404.00 μg/g;
Pb含量最大值为 1.55μg/g，最小值为1.20 μg/g，样品整体平均值为1.38 μg/g;
（四）结果分析
在扎龙湿地系统中不同生物等级的生物和水体中Cu、Fe、Pb的含量，从相关数据可以看出在水体中Cu、Fe、Pb含量极低，Cu：0.0035μg/mL;Fe：0.04μg/mL;
Pb：0.00075μg/mL。含量低于国家地面水环境标准GB3838-2002。而水体中鱼类的Cu、Fe、Pb含量甚高，营养级最高的雁鸭类体内的Cu、Fe、Pb含量更高。在鱼类的体内重金属的含量是水体的数倍：Cu：1620倍 ;Fe：2766倍; Pb：360倍。在雁鸭类的重金属是水体的数倍：Cu：6191倍 ;Fe：10100倍 ;Pb：1840倍。雁鸭类的重金属是鱼类的数倍：Cu：3.83倍;Fe：3.65倍;Pb：5.11倍[4]。
重金属在湿地湖泊沉积物中大量存在，与此同时一些生物主要以湖泊沉积物作为主要食物。所以对扎龙湿地的水体底泥同样进行分析测定，并进行了潜在的生态危险评价。
根据扎龙湿地目前的地理位置和生态状况，在对其环境评价时选用了生态风险指数法。利用Hakanson创建的生态风险指数法分析评价扎龙湿地-食物链潜在的生态风险状况。Hakanson生态风险指数的计算公式如下式[5]：
Cif=Ci表/Cin （2-2）
Eir=Tir×Cif （2-3）
RI=∑Eir，即RI=∑Tir×Ci表/Cin （2-4）
式中：Cif―某重金属的富集数，Cif<1轻微污染，1≤Cif<3中度污染，3≤Cif<6强度污染，Cif≥6很强污染;
Ci表―样品（水样、土壤样品）中重金属的实测含量;
Cin―计算所需参比值，扎龙湿地所需的Cu、Pb、Fe的参比值分别为：17.78、20.23、2.94;
Eir ―潜在生态风险参数;Eir<40轻微污染;40≤Eir<80中等污染;80≤Eir<160强度污染;160≤Eir<320很强污染;Eir≥320极强污染;
Tir ―重金属毒性系数;Pb=Cu=5，Fe=1。
RI―多种金属潜在生态风险指数，RI<150轻微污染;150≤RI<300中等污染;300≤RI<600强污染;RI≥600很强污染[6]。
根据公式（2-2）、（2-3）计算出扎龙湿地潜在的生态危险参数。评价出扎龙湿地的污染情况。
表1 扎龙湿地底泥Cu、Fe、Pb潜在生态风险参数
从表中可以看出，潜在风险参数均小于40，在轻微污染范围内。
根据公式（2-4）计算出潜在生态风险指数，如表2所示
表2 扎龙湿地底泥Cu、Fe、Pb潜在生态风险指数
结果可知：底泥中的铜、铁、铅通过Hakanson创建的生态风险指数法进行评价，其潜在生态风险参数（Eir）和潜在生态风险指数（RI）均在轻微危险数值以内[7]。根据生态危险评价结果可知，扎龙湿地底泥属于轻微污染。
三、结论
本论文运用了电感耦合等离子发射光谱仪法对扎龙湿地的水样、底泥、鱼类和雁鸭类羽毛中的Cu、Fe、Pb进行了分析测定。并对扎龙湿地底泥的进行了潜在的生态危险评价。
通过实验可以看出Cu、Fe、Pb含量在扎龙湿地-食物链中沿着营养级的升高，其含量被不断的扩大，水体<鱼类<雁鸭类。而在雁鸭类羽毛内Cu、Fe、Pb含量不同，Pb
因为湖泊中沉积物是一些生物的主要食物来源，所以对扎龙湖泊中的底泥进行了测定分析，并进行了潜在的生态危险评价，发现扎龙湿地的潜在生态风险参数均小于40;潜在生态风险指数均小于150，属于轻微污染区域。为建立完善的管理制度与措施。保护区内的各管理部门应积极配合，大力加强对保护区湿地的管理。
参考文献：
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基金项目：齐齐哈尔大学高教中心项目 2013013