鸡西矿区麻雀(Passer montanus)重金属富集及其在区域重金属污染评价中的应用

摘要

采矿业是一项基础产业，是国家重要能源产业，在国民经济与社会发展中具有重要的地位和作用。然而，矿山的开采也会引起矿区及其周围生态环境的污染。严重破坏生态平衡的基础产业工程使得矿区植被恢复与生态重建问题成为矿区生态环境问题中最重要的研究内容，这也是全国各大矿区矿产开采之后所面临的首要生态问题。鸡西是黑龙江省重要煤城，国家重要焦煤生产基地之一。
　　2009年11月～2010年10月，在黑龙江省滴道矿区、鸡西市区和风凰山国家级自然保护区三个区域内，共采集[树]麻雀成鸟样本110只，幼鸟样本10只，以及18～30岁(92份)、31～59岁（108份）和60岁以上（92份）三个年龄段男性人发样本共292份。采用敞口消化法进行预处理，并采用石墨炉原子吸收光谱法对镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)、锰(Mn)、铜(Cu)和锌(Zn)6种重金属元素的残留量进行测定。
　　结果表明，大多数元素在三个区域内[树]麻雀成鸟组织中的分布规律为矿区＞市区＞保护区，但Zn和Cu除外。而且三个区域之间的残留量大多存在显著的差异，但胸肌和羽毛内的Mn、心脏内的Cd和Cr以及羽毛中的Cu除外。成鸟各种元素的残留量大多高于幼鸟。肝脏内Mn的残留量，胸肌、心脏和初级飞羽中Zn的残留量在成鸟和幼鸟之间存在极为显著差异(p＜0.01);肝脏内的Cu、羽毛中的Cd存在显著的年龄差异(p＜0.05)。三个区域内Mn、Cu、Zn的残留量均为在夏季最高;但夏季Pb（矿区和保护区）、Cd（矿区）、Cr（保护区）的残留量比冬季或秋季低。四种组织中，一般在肝脏和初级飞羽中残留量最高;胸肌中的残留量最低，但Cu除外。成鸟各组织中不同元素的残留量之间大多呈显著的正相关性，羽毛中各元素之间均呈现出极为显著的正相关性(p＜0.01)（Pb与Zn之间除外）。而且四种组织中，Pb与Zn之间均未呈现出显著的正相关性，肝脏内甚至呈现出显著的负相关性(p=0.007)。
　　与麻雀的分布规律相似，人发中6种元素的残留富集情况大致表现为:滴道矿区＞鸡西市区＞凤凰山保护区，且各元素在三个区域之间大多存在极为显著的差异。不同元素在人发中的残留量存在年龄差异:Cd、Pb、Cr和Mn在中年人发中残留量最高，其次为青年，在老年人发中最低;Cu和Zn则在青年中最高，中年其次，老年最低。且不同年龄段之间大多存在极为显著的差异。不同元素在不同季节的残留量也存在一定的差异，Cd和Pb在春、秋季最高，夏季其次，冬季最低;而Cr、Mn、Cu和Zn大多在夏季最低。人发与麻雀羽毛的残留量之间大多存在显著或极为显著的正相关性，因此二者之间可以相互替代。夏季是最适合监测的季节，31～59岁中年人是以人发作为指示物最合适的年龄段。
　　根据以上测定结果，我们采用单项污染超标倍数和综合累积污染指数对滴道矿区和鸡西市区的污染程度进行了评价。在矿区和市区，麻雀组织中Cd的单项超标倍数最高，人发中Pb的单项超标倍数最高。说明Cd和Pb为鸡西地区麻雀和人的主要污染元素。对于麻雀而言，矿区和市区的综合累积污染指数，均表现为在心脏中最高。矿区各年龄段人群头发的综合累积污染指数呈现出老年人＞中年人＞青年人的趋势;市区则为:青年人＞中年人=老年人。矿区麻雀和人发中各种元素的单项超标倍数和综合累积污染指数基本都高于市区。与人发相比，用麻雀作为指示物评价重金属污染状况具有活动范围小、羽毛与环境直接接触等优势，因此麻雀羽毛更适合作为环境指示物。
　　对于重金属污染的防治，加大监测力度是关键，麻雀羽毛是很好的环境指示物，建议夏季选择在矿区坑口或矸石山附近的区域采样进行监测。同时建议采用水资源保护与利用、植被修复与重建，以及水土保持工程技术，对矿业废弃地进行综合的生态修复与治理。

目录

摘要

1 绪论

1．1 课题背景

1．2 国内外研究进展

1．3 课题来源

1．4 主要研究内容

1．5 研究的创新之处

2 研究地概况

2．1 滴道矿区

2．2 鸡西市区

2．2．1 自然地理概况

2．2．2 植物资源

2．2．3 煤矿资源

2．3 凤凰山自然保护区

2．3．1 自然地理概况

2．3．2 野生生物资源状况

3 麻雀重金属富集情况的比较分析

3．1 前言

3．2 材料与方法

3．2．1 麻雀样品采集

3．2．2 实验分析

3．2．3 统计分析

3．3 结果

3．3．1 区域性差异

3．3．2 组织间的差异

3．3．3 成鸟与幼鸟间的差异

3．3．4 季节性差异

3．3．5 元素间相关性

3．4 讨论

3．4．1 区域性差异

3．4．2 组织间差异

3．4．3 成鸟与幼鸟间的差异

3．4．4 季节性差异

3．4．5 元素间相关性

3．5 本章小结

4 人发重金属富集情况的比较分析

4．1 前言

4．2 材料与方法

4．2．1 人发样品采集

4．2．2 实验分析

4．2．3 统计分析

4．3 结果

4．3．1 区域性差异

4．3．2 年龄差异

4．3．3 季节性差异

4．3．4 人发与麻雀成鸟羽毛重金属富集相关分析

4．4 讨论

4．4．1 区域性差异

4．4．2 年龄差异

4．4．3 季节性差异

4．4．4 人发与麻雀羽毛重金属富集相关分析

4．5 本章小结

5 鸡西地区重金属污染评价

5．1 重金属污染评价方法的研究现状

5．2 本研究采用的评价方法

5．3 结果

5．3．1 麻雀作为指示物的鸡西重金属污染评价

5．3．2 人发作为指示物的鸡西重金属污染评价

5．4 讨论

5．4．1 麻雀作为指示物的鸡西重金属污染评价

5．4．2 人发作为指示物的鸡西重金属污染评价

5．4．3 麻雀与人发相比作为评价指标的意义

5．5 本章小结

6 鸡西地区重金属防治的环境监测与环境保护措施初探

6．1 指示物种麻雀的监测

6．2 鸡西矿业废弃地生态恢复的技术策略

6．2．1 鸡西矿区生态环境现状

6．2．2 矿业废弃地生态恢复的技术策略

6．3 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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