賴(lài)詠毅，甘義群，朱鵬光，尤 悅

(中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)環(huán)境學(xué)院，湖北 武漢 430078)

紅樹(shù)林是熱帶和亞熱帶地區(qū)海岸線上最重要的河口生態(tài)系統(tǒng)之一，具有高生產(chǎn)力、高恢復(fù)率、高分解率的特點(diǎn)。同時(shí)，紅樹(shù)林是陸地與海洋過(guò)渡的生態(tài)關(guān)鍵區(qū)，具有獨(dú)特的水文以及生物地球化學(xué)特征和生態(tài)功能，受到水文-生物地球化學(xué)循環(huán)、人類(lèi)活動(dòng)的雙重影響。紅樹(shù)林濕地高鹽、高硫、高有機(jī)質(zhì)的特點(diǎn)，使其能夠大量接受來(lái)自潮汐、河水以及暴雨產(chǎn)生的徑流等所攜帶的重金屬污染物，較一般潮灘更利于重金屬元素的富集，因此紅樹(shù)林沉積物常成為重金屬污染物的源和匯。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)紅樹(shù)林生態(tài)系統(tǒng)中汞(Hg)的分布展開(kāi)了系統(tǒng)的研究，有關(guān)紅樹(shù)林生態(tài)系統(tǒng)中Hg的分布特征及富集因素的研究也已取得較大的進(jìn)展。沉積物中汞含量及其分布主要受物源和環(huán)境因子的影響，其中物源主要受到本底自然背景的控制，各環(huán)境因子的影響包括有機(jī)物、pH值、鐵錳氧化物和鹽度等。有機(jī)物一方面可使微生物的活動(dòng)能力增強(qiáng)，另一方面可與Hg離子絡(luò)合，從而降低Hg的遷移性。已有研究發(fā)現(xiàn)，Hg易吸附在鐵氧化物和黏土礦物中，富汞顆粒物的Hg含量與Pb-Ni(S)呈正相關(guān)關(guān)系，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)Hg與Fe-Mn之間亦存在正相關(guān)性，顯示出Hg與其他元素間緊密的地球化學(xué)關(guān)聯(lián)性。

東寨港紅樹(shù)林濕地位于海南省，是我國(guó)目前面積最大的一片沿海灘涂森林，生長(zhǎng)著全國(guó)成片面積最大、種類(lèi)齊全、保存最完整的紅樹(shù)林，也是中國(guó)最美的海南八大海岸線之一。近年來(lái)由于東寨港紅樹(shù)林濕地自然保護(hù)區(qū)周邊居民進(jìn)行魚(yú)蝦禽畜養(yǎng)殖、無(wú)秩序的旅游業(yè)開(kāi)發(fā)，使得紅樹(shù)林濕地表層沉積物環(huán)境質(zhì)量急劇下降。隨著紅樹(shù)林濕地污染的日益加劇,各個(gè)國(guó)家都越來(lái)越重視對(duì)紅樹(shù)林濕地生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù),已有較多關(guān)于紅樹(shù)林濕地沉積物重金屬污染方面的研究。尤其在我國(guó)濕地保護(hù)工作全面開(kāi)展的大背景下，許多學(xué)者對(duì)東寨港紅樹(shù)林濕地表層沉積物中Cr、Zn、As等重金屬污染進(jìn)行了調(diào)查研究，但目前仍未見(jiàn)有關(guān)于該濕地表層沉積物中Hg的富集狀況和遷移轉(zhuǎn)化機(jī)制方面的研究?；诖?，本文以東寨港紅樹(shù)林濕地為研究區(qū)，對(duì)其表層沉積物中Hg含量的分布特征及富集成因進(jìn)行研究，以期為紅樹(shù)林濕地生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)提供參考和依據(jù)。

1 研究區(qū)概況與樣品采集

1.1 研究區(qū)概況

東寨港紅樹(shù)林濕地處于海南東北部，介于海口市和文昌市之間，歸?？谑忻捞m區(qū)管轄，坐標(biāo)位置為19°51′～20°01′N(xiāo)、110°32′～110°37E′，見(jiàn)圖1。東寨港紅樹(shù)林濕地總面積為3 337.6 hm，其中紅樹(shù)林面積為1 578 hm。研究區(qū)年平均氣溫為23.8℃，年平均降水量為1 700 mm。

圖1 研究區(qū)位置及采樣點(diǎn)分布圖Fig.1 Location of the study area and distribution of sampling points

1.2 表層沉積物樣品的采集與處理

于2019年7月在研究區(qū)采集表層沉積物樣品(0～20 cm)。根據(jù)東寨港港內(nèi)紅樹(shù)林濕地分布位置，將表層沉積物采樣點(diǎn)主要設(shè)置在東寨港潟湖口門(mén)A區(qū)、東寨港東岸B區(qū)和東寨港南岸C區(qū)，A區(qū)域紅樹(shù)林茂密，B、C區(qū)域紅樹(shù)林稀疏，采樣點(diǎn)均設(shè)置在河岸附近，如圖1所示。在A、B、C區(qū)分別設(shè)置有15個(gè)、12個(gè)和9個(gè)采樣點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)位采集1件表層沉積物樣品，共計(jì)36件樣品，編號(hào)分別為A～A、B～B、C～C。采樣時(shí)保證上下均勻，每個(gè)樣品質(zhì)量不少于100 g，采集的樣品裝入聚乙烯塑封袋后密封存于4℃恒溫箱，快速運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，自然風(fēng)干，剔除植物根系和石子，研磨過(guò)200目篩，儲(chǔ)存?zhèn)溆谩?/p>

1.3 表層沉積物樣品的測(cè)定

表層沉積物樣品的pH值采用HACH HQ40D便攜式多參數(shù)分析儀測(cè)定(液土比為10∶1)；表層沉積物樣品中總有機(jī)碳(TOC)含量采用Vario TOC總有機(jī)碳分析儀測(cè)定；表層沉積物樣品中S、Fe、Mg、Ca、Na、K、Al、Ti和P元素含量采用硝酸-鹽酸-氫氟酸-高氯酸消解，利用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(Agilent ICP-OES 5110)測(cè)定。表層沉積物樣品測(cè)試過(guò)程中采用標(biāo)準(zhǔn)樣品和空白樣品保證測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性；表層沉積物樣品中S等元素含量測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確度和精密度的相對(duì)偏差均小于10%。

表層沉積物中Hg含量的測(cè)定方法主要參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法(GB/T 22105.1—2008)，具體步驟如下：稱(chēng)取0.2～1.0 g過(guò)200目篩的表層沉積物樣品于50 mL具塞比色管中，加10 mL王水混勻，于電熱消解儀(LabTech DigiBlock)中消解2 h(120℃)，加熱期間每隔30 min振蕩一次；消解完成后，取出比色管，冷卻至室溫，用超純水定容至50 mL，取上清液，利用原子熒光法測(cè)定樣品中總Hg含量，并按10%插入空白樣品與標(biāo)準(zhǔn)樣品，控制測(cè)試質(zhì)量。

2 結(jié)果與討論

2.1 表層沉積物中Hg含量的分布特征

東寨港紅樹(shù)林濕地表層沉積物樣品中Hg含量的測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表1，其分布圖見(jiàn)圖2。

表1 東寨港紅樹(shù)林濕地表層沉積物中汞(Hg)含量的測(cè)定結(jié)果Table 1 Concentration of Hg in surface sediments in Dongzhaigang Mangrove Wetland

圖2 東寨港紅樹(shù)林濕地表層沉積物中汞(Hg)含量分布圖Fig.2 Distribution of mercury content in surface sediments of Dongzhaigang Mangrove Wetland

研究區(qū)內(nèi)表層沉積物樣品大部分呈黑色或棕色,以淤泥或黏土質(zhì)沉積物為主。由表1可知，整個(gè)研究區(qū)表層沉積物中Hg含量范圍為0.22～0.53 μg/g，平均值為0.33 μg/g。其中，A區(qū)表層沉積物中Hg含量范圍為0.27～0.33 μg/g，平均值為0.31 μg/g；B區(qū)表層沉積物中Hg含量范圍為0.32～0.53 μg/g，平均值為0.42 μg/g； C區(qū)表層沉積物中Hg含量范圍為0.22～0.27 μg/g，平均值為0.25 μg/g。從平均值來(lái)看，研究區(qū)內(nèi)3個(gè)區(qū)域表層沉積物中Hg含量由大至小分別為B區(qū)>A區(qū)>C區(qū)。

此外，由表1還可知，整個(gè)研究區(qū)表層沉積物中Hg含量的變異系數(shù)為0.24，表明樣品中Hg含量整體存在較顯著差異。其中，A區(qū)、B區(qū)和C區(qū)表層沉積物中Hg含量的變異系數(shù)分別為0.06、0.17和0.07，表明A區(qū)、B區(qū)和C區(qū)內(nèi)不同采樣點(diǎn)間Hg含量的差別較小，表層沉積物中Hg含量的差異主要存在于不同區(qū)域之間，體現(xiàn)出了研究區(qū)內(nèi)表層沉積物中Hg含量的空間異質(zhì)性。

表2為部分已有研究中報(bào)道的國(guó)內(nèi)外其他紅樹(shù)林濕地表層沉積物中Hg含量數(shù)據(jù)匯總。

表2 國(guó)內(nèi)外紅樹(shù)林濕地表層沉積物中汞(Hg)含量的比較Table 2 Comparison of mercury content in surface sediments of mangrove forests and other mangrove wetlands at home and abroad

由表2可知，與國(guó)外紅樹(shù)林濕地相比，東寨港地區(qū)表層沉積物中Hg含量的平均值低于受到氯堿工廠污染的古巴Villa Clara北岸紅樹(shù)林濕地，但明顯高于受人類(lèi)影響較弱的紅樹(shù)林濕地，如巴西Sepetiba Bay、非洲坦桑尼亞海岸、美國(guó)佛羅里達(dá)州Eastern Tampa Bay紅樹(shù)林濕地;與國(guó)內(nèi)典型的紅樹(shù)林濕地相比，東寨港紅樹(shù)林濕地表層沉積物中Hg含量仍處于較高水平。根據(jù)以上與國(guó)內(nèi)外不同地區(qū)的研究結(jié)果對(duì)比來(lái)看，無(wú)論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外的紅樹(shù)林濕地，東寨港紅樹(shù)林濕地表層沉積物中Hg含量都處在一個(gè)較高的水平。

2.2 表層沉積物的理化性質(zhì)差異分析

東寨港紅樹(shù)林濕地表層沉積物的理化性質(zhì)參數(shù)，見(jiàn)表3。

表3 東寨港紅樹(shù)林濕地表層沉積物的理化性質(zhì)參數(shù)表Table 3 Chemical properties of surface sediments in Dongzhaigang Mangrove Wetland

由表3可知，研究區(qū)表層沉積物在理化性質(zhì)上表現(xiàn)出一定的差異：A區(qū)表層沉積物的pH值范圍為3.98～6.54，平均值為5.19，TOC含量范圍為0.1%～0.83%，平均值為0.25%，C/N比值范圍為0.80～1.60，平均值為1.10；B區(qū)表層沉積物的pH值范圍為5.70～8.70，平均值為6.79，TOC含量范圍為0.04%～1.01%，平均值為0.32%，C/N比值范圍為0.91～2.76，平均值為2.04；C區(qū)表層沉積物的pH值范圍為5.80～6.63，平均值為6.15，TOC含量范圍為0.24%～0.66%，平均值為0.41%，C/N比值范圍為1.89～2.10，平均值為1.97。由此可見(jiàn)，研究區(qū)內(nèi)A區(qū)表層沉積物表現(xiàn)出強(qiáng)酸性和低C/N比值的特點(diǎn)，A區(qū)與B區(qū)表層沉積物中TOC含量的差異較小，C區(qū)表層沉積物中TOC含量高于A、B區(qū)。

2.3 表層沉積物的來(lái)源分析

沉積物的地球化學(xué)成分是確定源巖性質(zhì)的重要工具，Roser等使用沉積物主要元素含量構(gòu)建

F

和

F

因子來(lái)區(qū)分沉積物的4個(gè)來(lái)源，即石英質(zhì)沉積巖來(lái)源、酸性火成巖來(lái)源、中性火成巖來(lái)源和基性火成巖來(lái)源。其中：

F

=30.638TiO/AlO-12.541FeO/AlO+

7.329MgO/AlO+12.031NaO/AlO+35.402KO/AlO-6.382

F

=56.5TiO/AlO-10.897FeO/AlO+30.875MgO/AlO-5.404 Na2O/AlO+11.112

KO/AlO-3.89

東寨港紅樹(shù)林濕地表層沉積物樣品的

F

和

F

因子判別圖，見(jiàn)圖3。

圖3 東寨港紅樹(shù)林濕地表層沉積物樣品的F1和F2因子判別圖Fig.3 F1-F2 factor discriminant diagram of surface sediment samples in Dongzhaigang Mangrove Wetland

由圖3可見(jiàn)，研究區(qū)表層沉積物樣品均為火成巖來(lái)源。其中，A區(qū)和B區(qū)的表層沉積物樣品落點(diǎn)相互重疊，表明兩者來(lái)源一致，從分區(qū)來(lái)看，其均屬于中-酸性火成巖來(lái)源；相比之下，C區(qū)的表層沉積物樣品與A區(qū)、B區(qū)表層沉積物樣品的來(lái)源明顯不一致，屬于基性火成巖來(lái)源。

2.4 化學(xué)風(fēng)化程度對(duì)表層沉積物中汞富集的影響

A-CN-K圖解可以通過(guò)堿金屬和Al的含量變化來(lái)推測(cè)沉積物經(jīng)歷的化學(xué)風(fēng)化程度，它可以指示礦物的風(fēng)化趨勢(shì)。沉積物的風(fēng)化過(guò)程依次為早期Na及Ca風(fēng)化階段、中期K風(fēng)化階段、后期Si風(fēng)化階段。根據(jù)質(zhì)量平衡原理、長(zhǎng)石淋溶動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)和礦物穩(wěn)定性的熱力學(xué)計(jì)算，本研究采用大陸化學(xué)風(fēng)化程度趨勢(shì)預(yù)測(cè)的三角模型來(lái)預(yù)測(cè)物源風(fēng)化階段及其程度，得到研究區(qū)表層沉積物的A-CN-K化學(xué)風(fēng)化程度趨勢(shì)圖，見(jiàn)圖4。

圖4 東寨港紅樹(shù)林濕地表層沉積物的A-CN-K化學(xué)風(fēng)化程度趨勢(shì)圖Fig.4 A-CN-K chemical weathering trend in surface sediments in Dongzhaigang Mangrove Wetland

由圖4可見(jiàn)，東寨港紅樹(shù)林濕地表層沉積物樣品處于早期Na及Ca風(fēng)化階段，其特征是斜長(zhǎng)石分解為高嶺石、伊利石和蒙脫石，因此圖中數(shù)據(jù)點(diǎn)與A-CN-K圖的A-CN線平行；采自A區(qū)、B區(qū)的表層沉積物樣品投點(diǎn)相互重疊，表明兩者經(jīng)歷了相同程度的化學(xué)風(fēng)化過(guò)程；采自C區(qū)的表層沉積物樣品比A區(qū)、B區(qū)的更遠(yuǎn)離CN頂點(diǎn)，表明這些樣品的CaO和NaO含量更低，反映了C區(qū)的化學(xué)風(fēng)化程度較A區(qū)、B區(qū)更大。

據(jù)前人研究，中國(guó)東部火成巖中Hg的平均含量較低，且各類(lèi)火成巖中Hg的平均含量差異較小，從酸性巖、中性巖到基性巖中Hg的平均含量略有增高，但趨勢(shì)并不明顯。如上所述，采自C區(qū)的表層沉積物樣品屬基性火成巖來(lái)源，但是從圖2中可以觀察到，C區(qū)表層沉積物樣品中Hg含量較A區(qū)、B區(qū)表層沉積物樣品更低，與上述研究中提及的規(guī)律并不相同。此外，雖然A區(qū)、B區(qū)表層沉積物同為中-酸性火成巖來(lái)源，但是這兩個(gè)區(qū)域內(nèi)的表層沉積物樣品中Hg含量存在明顯的差異，這表明沉積物來(lái)源并不是造成研究區(qū)不同區(qū)域內(nèi)表層沉積物樣品中Hg含量差異的唯一原因。

化學(xué)風(fēng)化指數(shù)(CIA)是判斷沉積物中硅質(zhì)碎屑化學(xué)風(fēng)化程度的重要指標(biāo)，能很好地反映沉積物形成時(shí)的化學(xué)風(fēng)化強(qiáng)度，其計(jì)算公式為

CIA=[

n

(AlO)/[

n

(AlO)+

n

(CaO)+

n

(NaO)+

n

(KO)]×100其中,

n

(CaO)僅代表硅酸鹽中的

n

(CaO)，即全巖的CaO扣除掉化學(xué)沉積的CaO的摩爾分?jǐn)?shù)。由于部分樣品測(cè)試結(jié)果中包括了碳酸鈣在內(nèi)，因此需要對(duì)其進(jìn)行校正，其校正計(jì)算方法為:

n

(CaO′)=

n

(CaO)-10×

n

(PO)/3。若校正計(jì)算后的

n

(CaO′)<

n

(NaO)，則認(rèn)為

n

(CaO)=

n

(CaO′)；若校正計(jì)算后的

n

(CaO′)>

n

(NaO)，則認(rèn)為

n

(CaO)=

n

(NaO)。本文遵循上述規(guī)則計(jì)算

n

(CaO)值。

根據(jù)前人提出的沉積物化學(xué)風(fēng)化程度規(guī)則：CIA值處于40～50，表明沉積物未受到化學(xué)風(fēng)化作用；CIA值處于50～65，表明沉積物受到初等化學(xué)風(fēng)化作用;CIA值處于65～85表明沉積物受到中等風(fēng)化作用；CIA值處于85～100表明沉積物受到強(qiáng)烈風(fēng)化作用。

東寨港紅樹(shù)林濕地表層沉積物中Hg含量與化學(xué)風(fēng)化指數(shù)(CIA)的關(guān)系圖，見(jiàn)圖5。

圖5 東寨港紅樹(shù)林濕地表層沉積物中汞(Hg)含量與化學(xué)風(fēng)化指數(shù)(CIA)的關(guān)系圖Fig.5 Relationship between mercury content in surface sediments of Dongzhaigang Mangrove Wetland and CIA

由圖5可見(jiàn)，研究區(qū)A區(qū)、B區(qū)表層沉積物的CIA值范圍一致，CIA值范圍在60～72之間，屬于初等-中等化學(xué)風(fēng)化作用；C區(qū)表層沉積物的CIA值范圍在76～80之間，屬于中等化學(xué)風(fēng)化作用?？梢?jiàn)，C區(qū)表層沉積物樣品的CIA值要明顯高于A區(qū)、B區(qū)，表明該區(qū)域的樣品經(jīng)歷了更為強(qiáng)烈的化學(xué)風(fēng)化作用，這與根據(jù)A-CN-K圖得出的結(jié)論一致。此外，研究區(qū)表層沉積物樣品中Hg含量與CIA之間整體呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系，表明隨著化學(xué)風(fēng)化作用的增強(qiáng)，研究區(qū)表層沉積物中Hg含量逐漸降低，這可能與化學(xué)風(fēng)化過(guò)程中母質(zhì)中Hg元素的流失有關(guān)。

因此，研究區(qū)C區(qū)表層沉積物樣品中較低的Hg含量可歸因于其經(jīng)歷了較之于A區(qū)、B區(qū)更為強(qiáng)烈的化學(xué)風(fēng)化過(guò)程，因而從母質(zhì)中流失了更多的Hg。但需要注意的是，研究區(qū)A區(qū)與B區(qū)表層沉積物樣品有著相近的CIA，意味著兩者化學(xué)風(fēng)化程度相似，但是A區(qū)表層沉積物中Hg含量要明顯高于B區(qū)，表明化學(xué)風(fēng)化過(guò)程并非是導(dǎo)致A區(qū)、B區(qū)表層沉積物中Hg含量差異的主要原因。

2.5 環(huán)境因子對(duì)表層沉積物中汞富集的影響

2.5.1 有機(jī)質(zhì)

東寨港紅樹(shù)林濕地表層沉積物中Hg含量與TOC含量之間的關(guān)系圖，見(jiàn)圖6。

圖6 東寨港紅樹(shù)林濕地表層沉積物中汞(Hg)含量與總有機(jī)碳(TOC)含量的關(guān)系圖Fig.6 Relationship between mercury content and TOC in surface sediments of Dongzhaigang Mangrove Wetland

由圖6可見(jiàn)，研究區(qū)表層沉積物中TOC含量范圍在0.04%～1.01%之間，平均值為0.33%，表明表層沉積物中有充足的有機(jī)物可供微生物利用。其中，A區(qū)、B區(qū)和C區(qū)表層沉積物中TOC含量無(wú)顯著差異，且表層沉積物中Hg含量與TOC含量之間也未表現(xiàn)出顯著的相關(guān)性，這表明有機(jī)質(zhì)含量并非是造成研究區(qū)表層沉積物中Hg含量差異的原因，可能是研究區(qū)內(nèi)表層沉積物中有機(jī)質(zhì)均較充足，導(dǎo)致有機(jī)質(zhì)含量并未成為微生物活動(dòng)限制性因素。因此，需要識(shí)別表層沉積物中有機(jī)物的來(lái)源與種類(lèi)，以進(jìn)一步探討有機(jī)質(zhì)對(duì)表層沉積物中Hg富集的影響。

紅樹(shù)林濕地是重要的碳庫(kù)，有機(jī)質(zhì)含量豐富、種類(lèi)多，由于不同來(lái)源的有機(jī)質(zhì)其C/N比值不同，因此沉積物中 C/N 比值是確定沉積物中有機(jī)質(zhì)來(lái)源的重要方法。沉積物中有機(jī)質(zhì)的來(lái)源主要可分為內(nèi)源輸入和外源輸入，在紅樹(shù)林濕地中內(nèi)源輸入主要來(lái)自紅樹(shù)林植物的凋落物和死亡的樹(shù)根，而外源輸入則主要來(lái)自外界潮水、徑流補(bǔ)給的有機(jī)物。在一般情況下，海洋藻類(lèi)、浮游動(dòng)植物等低等生物因富含蛋白質(zhì)而缺乏纖維素，其C/N比值介于 3～8 之間，而陸生高等植物體內(nèi)纖維素含量高、蛋白質(zhì)含量低，其 C/N 比值為20甚至更高，而沉積物中C/N比值越大，表明內(nèi)源輸入的有機(jī)質(zhì)成分比例越高。

東寨港紅樹(shù)林濕地表層沉積物中C/N比值在0.80～2.70之間，表明表層沉積物中有機(jī)質(zhì)主要為外源輸入。其中，A區(qū)的紅樹(shù)林茂密程度要明顯高于B區(qū)和C區(qū)，因此理論上A區(qū)表層沉積物會(huì)接受更多的內(nèi)源(紅樹(shù)林源)有機(jī)質(zhì)輸入。經(jīng)過(guò)單因素方差分析發(fā)現(xiàn)，A區(qū)、B區(qū)表層沉積物中C/N比值具有顯著差異(

p

<0.05)，而由表3可知A區(qū)表層沉積物中的C/N比值(均值為1.10)明顯小于B區(qū)表層沉積物中的C/N比值(均值為2.04)，這表明A區(qū)表層沉積物中內(nèi)源有機(jī)質(zhì)更少，可能指示著A區(qū)表層沉積物中內(nèi)源有機(jī)質(zhì)保留困難。一般認(rèn)為，C/N比值在15∶1～25∶1 的分解底物對(duì)土壤微生物較為適宜，較高C/N比值(接近20)的有機(jī)質(zhì)更容易被微生物利用，相較于外源有機(jī)質(zhì)，A區(qū)表層沉積物中的內(nèi)源有機(jī)質(zhì)很可能被強(qiáng)烈的微生物活動(dòng)所分解和利用，造成內(nèi)源有機(jī)質(zhì)保留較少；另一方面，A區(qū)紅樹(shù)林更為茂密，凋落物豐富，碳源充足，但其表層沉積物中TOC含量卻與B區(qū)無(wú)明顯差別，可能是A區(qū)存在更強(qiáng)烈的微生物活動(dòng)，消耗和流失了更多碳。因此，A區(qū)和B區(qū)的表層沉積物在TOC含量和C/N比值上表現(xiàn)出來(lái)的差異可能是因?yàn)锳區(qū)較B區(qū)更為強(qiáng)烈的微生物活動(dòng)所致。強(qiáng)烈的微生物活動(dòng)下,A區(qū)表層沉積物中Hg含量(平均值為0.31 μg/g)遠(yuǎn)低于B區(qū)表層沉積物中Hg含量(平均值為0.42 μg/g)。

甲基化細(xì)菌等微生物的活動(dòng)是Hg在環(huán)境中遷移轉(zhuǎn)化的重要驅(qū)動(dòng)力之一，微生物以有機(jī)質(zhì)為電子受體，將沉積物中某些富Hg礦物還原溶解，可造成Hg從沉積物向水體中釋放。同時(shí)，有機(jī)質(zhì)本身作為一種Hg在環(huán)境中的重要結(jié)合配體，被微生物利用分解后也會(huì)造成沉積物中Hg向水體中釋放，進(jìn)而造成沉積物中Hg含量降低。

綜上分析可知，研究區(qū)表層沉積物中Hg的富集受到有機(jī)質(zhì)來(lái)源的影響，表層環(huán)境中可能存在如下生物地球化學(xué)過(guò)程：A區(qū)內(nèi)源有機(jī)質(zhì)豐富，增強(qiáng)了微生物的活性，促進(jìn)了Hg向其他形態(tài)的轉(zhuǎn)變，例如甲基汞，使得沉積物中的Hg釋放，導(dǎo)致A區(qū)表層沉積物中Hg含量較B區(qū)低。

2.5.2 pH值

Hg從沉積物中釋放后，部分隨水流遷移流失，部分通過(guò)吸附的方式被沉積物中的有機(jī)、無(wú)機(jī)組分二次固定。沉積物中的吸附態(tài)Hg較為活躍，處于吸附和解吸附的動(dòng)態(tài)平衡中，這種平衡在很大程度上控制著沉積物中Hg的濃度和活性。

pH值是影響吸附作用的主要因素之一。沉積物的pH值直接控制著沉積物中黏粒表面電荷的可變性、鐵錳氧化物與汞的專(zhuān)性吸附、腐殖質(zhì)與汞的絡(luò)合或螯合作用，它的變化深刻影響著黏土礦物、有機(jī)質(zhì)對(duì)Hg的吸附。大量的研究表明，在一定pH值范圍內(nèi)，黏土礦物對(duì)Hg的吸附隨著沉積物pH值的增加，其吸附量增大。路易斯安淡水沼澤的一項(xiàng)研究證明，當(dāng)溶液的pH值從2增加到10時(shí)，淡水沼澤土壤吸附的Hg含量以接近線性的方式從9.8 mg增加到51.5 mg。

東寨港紅樹(shù)林濕地表層沉積物中Hg含量與pH值的關(guān)系圖，見(jiàn)圖7。

圖7 東寨港紅樹(shù)林濕地表層沉積物中汞(Hg)含量與pH值的關(guān)系圖Fig.7 Relationship between mercury content and pH in surface sediments of Dongzhaigang Mangrove Wetland

由圖7可見(jiàn)，研究區(qū)A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)表層沉積物樣品點(diǎn)分別落在圖中的不同區(qū)域，A區(qū)表層沉積物樣品的Hg含量和pH值均低于B 區(qū)，C區(qū)表層沉積物中的Hg含量與pH值整體呈現(xiàn)為正相關(guān)關(guān)系(

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=0.43)，表明較高的pH值有利于Hg在沉積物中的富集，這與Park等利用路易斯安那濱海濕地沼澤土壤進(jìn)行室內(nèi)Hg吸附試驗(yàn)的結(jié)果相符。因此，表層沉積物酸化進(jìn)而造成吸附態(tài)Hg的釋放是研究區(qū)表層沉積物中Hg含量減少的原因之一。

3 結(jié) 論

(1) 東寨港紅樹(shù)林濕地表層沉積物中Hg含量范圍為0.22～0.53 μg/g，平均值為0.33 μg/g。表層沉積物中Hg含量的空間分布表現(xiàn)出潟湖口門(mén)和東寨港東岸周?chē)韺映练e物中Hg含量較高、東寨港南岸表層沉積物中Hg含量低的特征。

(2) 研究區(qū)潟湖口門(mén)和東寨港東岸的表層沉積物屬于酸-中性火成巖源，東寨港南岸的表層沉積物屬于基性火成巖源。潟湖口門(mén)與東寨港東岸表層沉積物的風(fēng)化程度相近，但均低于東寨港南岸表層沉積物的風(fēng)化程度。東寨港南岸表層沉積物中Hg含量較低，原因可能與化學(xué)風(fēng)化過(guò)程中母質(zhì)中Hg元素的流失相關(guān)。

(3) 較之于東寨港東岸區(qū)域，潟湖口門(mén)表層沉積物受到更為強(qiáng)烈的微生物活動(dòng)作用，造成其低C/N比值的特征。同時(shí)，微生物活動(dòng)也是造成潟湖口門(mén)表層沉積物中Hg含量比東寨港東岸表層沉積物中Hg含量更低的主要原因。

(4) 東寨港紅樹(shù)林濕地表層沉積物中可遷移釋放的Hg，部分以吸附態(tài)賦存于沉積物中，并受到環(huán)境條件的影響而釋放/固定，影響吸附態(tài)Hg吸附行為的主要因素為pH值。