藏中典型矿区重金属扩散机制及定量模型研究

The study on heavy metal diffusion in typical mining areas in central Tibet is of great significance for improving the safety of agricultural and livestock products in Tibet. In this project, the representative mining area in central Tibet and its surrounding areas ( soil, water and biology ) are selected as the research objects. The diffusion characteristics and mechanism of heavy metals along the soil , water and biology will be studied. Soil, water and biological system of heavy metal content, speciation, bioavailability will be quantitative analysed. The characteristics and risks of heavy metal pollution in the ecological environment of mining area were discussed. In this study, the transport and sedimentation of heavy metals in soil water and organism were studied quantitatively and qualitatively. The spatial temporal variation and distribution of heavy metal concentration were simulated by establishing an ecological model. The correlation between ecological and human factors and heavy metal diffusion was studied. The quantitative identification and contribution rate analysis of each factor were carried out to clarify the driving mechanism of heavy metal diffusion in typical mining areas of Tibet. The regulation mechanism of blocking and inhibiting heavy metal transfer to food chain was proposed. It is meaningful to provide theoretical support, theoretical basis and prospective data for the scientific development of mining areas and food safety in Tibet.

西藏中部典型矿区重金属扩散问题的研究，对全面提升西藏农畜产品安全具有重要的意义。本项目选择具有代表性的西藏中部矿区及周边区域（土壤、水体、生物）为研究对象。拟开展藏中典型矿区重金属扩散特征研究、应用生态模型研究重金属沿土壤-水体-生物界面的扩散机制；拟定量分析土壤、水体、生物系统中重金属本底含量、赋存形态、生物有效性；探讨矿区生态环境中重金属污染特征及风险；通过研究重金属在特定环境条件下的迁移、沉降规律，对重金属在土壤、水体、生物体中的传播方式及规律进行定量刻画和定性研究。通过建立生态模型模拟计算重金属浓度的时空变化及分布。拟开展生态及人为因子变化与重金属扩散之间的相关性研究，对各因子进行定量辩识和贡献率分析，明确西藏典型矿区重金属扩散驱动机理，提出阻断和抑制重金属向食物链转移的调控机制。为科学开发矿区提供理论支撑，同时为研究沿食物链途径的食品安全问题提供理论依据和前瞻性资料。

本项目通过研究西藏中部矿区及周边区域重金属在特定环境条件下的迁移、沉降规律，对重金属在土壤、水体、生物体中的传播方式及规律进行了定量刻画和定性研究。研究主要内容包括矿区生态系统中重金属污染评价，重金属扩散机制和定量模拟分析三大部分。项目组研究人员克服种种困难，选取海拔高度近5000米的藏中典型矿区作为研究样区。课题组研究发现藏中典型矿区及周边土壤中重金属铜、锌、铅、镉这４种元素均高于我国二级土壤限量值，其中，铜含量达限量值的２倍以上，镉超标最严重。牧草、家畜组织体内重金属含量出现超标现象，牧草含量的分布顺序与土壤中重金属含量表现一致。牦牛体内锌元素含量与远离矿区家畜相比差异显著，镉含量与对照相比差异显著。铜和锌存在超标现象，镉、铅两者存在差异但均未超标。矿区牦牛肉中铜和牧草中铜含量呈极显著的相关关系；牦牛肉中锌含量与土壤和牧草中的锌含量呈显著的相关关系，藏羊肉中铜含量与牧草中铜含量呈极显著相关关系。矿区可食牧草中重金属向牦牛和羊肌肉迁移系数变化较大，迁移系数在0.19％～44.61％之间。通过研究矿区周边拉萨河水体重金属与微生物关系，研究发现稀有细菌的分类组成受到重金属的显着影响，铜对稀有细菌的分类组成的影响比丰富的细菌更大。丰富和稀有细菌的系统发育相似性并未随着地理距离和海拔距离的增加而显着降低。只有稀有细菌的系统发育相似性受到环境异质性的显着影响。丰富和稀有细菌对分类和系统发育组成中地理和环境因素的不同反应可能表明存在具有不同群落生态组装过程的存在。.项目组发表论文20篇（部），获得国家授权专利3项，圆满完成了各项任务，研究取得了预期的效果。本项目通过对研究西藏中部典型矿区重金属扩散问题，对全面提升西藏农畜产品安全和沿食物链途径的食品安全问题提供理论依据和前瞻性资料。