三峡库区典型农田小流域汞的迁移转化特征及其输出通量

Agricultural catchment is an important component around reservoir. Frequent human activities in the area always make soil subject to erosion. Thus, surface runoff can carry large amounts of soil with mercury (Hg) into reservoir, resulting in increase of Hg output from agricultural catchment and Hg load in reservoir. However, limited data were published about the Hg transportation in this area, and the runoff output fluxes from such watershed and caused contribution to Hg load in aquatic system were still unclear. Therefore, a typical small agricultural.catchment in Wangjiagou, Chongqing will be chosen to be the study area, aiming to: 1) study the Hg distribution in soil and water in this study area and analyzethe effect of human activities on Hg distribution; 2) clear the characteristics of Hg migration; 3) calculate the Hg outputs from all the agricultural catchments around reservoir based on the previous work in this reservoir. Finally, assess quantificationally the contribution of discharge from agricultural catchment to Hg load of Three George Reservoir. Besides, the sensitivity factors of Hg migration in runoff should be confirmed, which could supply theoretical basis for controlling Hg nonpoint pollution in Three George Reservoir.

农田流域是库区周边一个重要的系统，人为活动频繁，导致流域水土流失严重，地表径流携带大量的含汞土壤进入水库，不仅增加了农田流域汞的输出通量，同时也增加了水库汞的污染负荷，但是农田流域内汞的迁移转化特征、输出通量以及对水库汞负荷的贡献还不清楚。因此，本项目拟以重庆市涪陵区王家沟典型农田小流域为研究对象，研究该流域内土壤和水体中汞的分布特征，初步分析人为活动对汞分布的影响，进一步摸清流域内土壤汞的迁移转化特征，估算该流域内汞随地表径流的迁移量，并最终结合研究组已在三峡水库开展的工作，初步估算出三峡库区周边整个农田流域汞的径流流失量，定量评价农田流域对水库汞负荷的贡献，同时，找出影响流域汞迁移的敏感因子，为三峡水库汞面源污染控制提供基础理论。

三峡库区周边农田流域水土流失严重，汞可随地表径流进入水库，增加农田流域汞的输出通量以及水库汞的污染负荷。为此，以涪陵王家沟小流域为研究对象，探讨汞在土壤、大气和水体间的循环过程，分析流域内汞的迁移转化过程，并通过建立三峡库区典型农业流域汞循环的质量平衡，明确研究区汞在土壤-大气、土壤-水体间的输入和输出通量，弄清农田流域中汞的主要来源与去向。结果表明研究区大气汞浓度范围为6.26±8.11 ng m-3，明显高于全球背景值，夏季最高，冬季最低，日变化最大释放量出现在正午；不同地表类型下土壤释汞通量表现为旱地>稻田>林地，受到气温、湿度、光照、紫外线强度、土温等因素影响，其中气温和紫外强度是主要因子；降雨中总汞平均浓度为34.35±27.31ng L-1，以颗粒态为主，主要来源于当地居民的煤炭燃烧、岩石风化导致的地质释汞以及随大气迁移的外源性汞；流域内土壤Hg平均含量为34.23±16.23 µg kg-1，不同土地类型表层土壤Hg含量高低顺序为林地、田地、居民点、旱地，表层土壤出现明显汞累积现象，土壤Hg含量变化与土壤深度呈极显著负相关；流域内不同土地利用类型的土壤固相汞迁移速率有较大差异，而土壤液相汞的迁移速率差异不明显，结合流域表层土壤汞的分布，估算出表层土壤汞固、液相迁移量总和为275.7 g（固相贡献达99%）；径流中总汞平均浓度为10.40±6.48 ng L-1，冬、春季最高，夏、秋季最低，不同流域特征对总汞在土壤中的存留具有重要影响。经质量平衡模型得到：研究区总汞大气沉降量为17.40±3.21 g yr-1，经枯落物向流域输入总汞的量为0.72±0.13 g yr-1，人为活动向研究区输入总汞量最为重要，为31.49 g yr-1，占总汞输入量的56.69%；研究区由地表向大气释汞量为103.17±87.13 g yr-1，是研究区总汞主要输出源，研究区农作物收获向外输出总汞的量为2.78 g yr-1。总之，研究区总汞表现出净输出的“源”特征，向三峡水库年输入总汞量为1.83±0.94 g yr-1。该研究对三峡水库汞问题的理解、对库区流域非点源汞污染评价、防范和控制均具有理论和现实意义。