朱 源,胡燦實,張明明,粟海軍*

貴州草海濕地水鳥重金屬暴露風險評估與應用

朱 源1,2,胡燦實1,3,張明明1,2,粟海軍1,2*

(1.貴州大學林學院,貴州 貴陽 550025；2.貴州大學生物多樣性與自然保護研究中心,貴州 貴陽 550025；3.貴州大學生命科學學院,貴州 貴陽 550025)

運用綜合暴露風險模型評價貴州草海濕地水鳥群落的重金屬暴露風險,并通過反距離權重插值法和圖層疊加分析確定暴露風險的空間分布.結果表明,草海水鳥棲息地土壤中As、Cd、Cr、Ni、Pb、Zn的均值含量均超過貴州的土壤背景值,As、Cd、Cr、Pb、Zn在淺水沼澤、草地、耕地和水溝4種生境植物中均呈污染水平,As、Pb在水鳥肉食性食物魚樣中超標.草海水鳥主要對Cr、Pb、Zn存在暴露風險,在不同食性水鳥食物攝入途徑不同則對重金屬的暴露風險不同.在不同食性的代表性水鳥中,Pb在食植途徑對針尾鴨、斑頭雁,在食土途徑則對白鷺暴露風險最高.Cr在食土途徑中對3種水鳥暴露風險都較高.而Zn主要在食肉途徑對白鷺、斑頭雁的暴露風險最高.綜合評價表明,代表肉食性水鳥的白鷺和代表植食性的針尾鴨的重金屬潛在危害風險為高風險,代表雜食性的斑頭雁為中風險.以水鳥棲息區(qū)域的潛在危害風險來看,雙河、胡葉林、王家院子周邊和鄰近威寧縣城城區(qū)的區(qū)域達到了高風險水平.建議重點監(jiān)測肉食性水鳥群落的健康狀態(tài),優(yōu)先治理和防控Cr、Pb、Zn重金屬污染物以及污染高風險區(qū)域,采取科學合理的人為活動限制和污染防控措施.

重金屬污染物；水鳥群落；重金屬暴露風險；綜合評價模型；貴州草海濕地

棲息地重金屬污染是鳥類等動物遭受生存威脅的重要環(huán)境因素之一[1-3],遭受污染的鳥類等動物其羽毛、組織器官、血液等均會產(chǎn)生重金屬富集進而導致嚴重的生理危害[4-6],因此開展棲息地重金屬野生動物暴露風險評估可以定量重金屬的威脅程度,對于動物的保護和重金屬污染的防治具有重要意義.國際上自上世紀60年代起開始開展低濃度暴露條件下人群和動物的定量健康風險評價[7-8],國內(nèi)起步相對較晚,且在污染物種類、評估區(qū)域類型等方面仍有局限[9-11].近年來隨著野生動物生境污染的加劇,其重金屬暴露風險開始受到關注,開展了對江豚、大熊貓、麻雀及部分濕地水鳥的環(huán)境污染物暴露狀況及其健康風險評價[12-15].但以往的評價多通過測定動物組織器官中的污染物含量來實現(xiàn)[16],而通過測定非損傷性樣品如食物、糞便對重金屬吸入或排出的方法進行動物重金屬暴露風險評價近年來才開始受到重視[13,17].但現(xiàn)有的評價研究較少考慮不同鳥類間棲息地與食性的差異性,缺乏將鳥類群落、棲息地類型和生態(tài)習性三者有機關聯(lián)來進行綜合性分析與評價[13].

水鳥常作為濕地環(huán)境質(zhì)量變化的重要指示劑,因其高集群性和對濕地的固定利用習性而極易受到環(huán)境重金屬污染物的危害[18].貴州草海濕地是中國西南高原高寒濕地的典型代表,也是以黑頸鶴為旗艦種的重要水鳥越冬地及遷徙中轉(zhuǎn)站[19].由于草海毗鄰威寧縣城,在威寧城鎮(zhèn)化和工業(yè)化的發(fā)展過程中,長期受到如土法煉鋅、生活污水、農(nóng)地化肥農(nóng)藥使用等多方面污染影響,導致草海濕地及周邊區(qū)域存在不同程度重金屬污染[20].盡管關于草海土壤、水質(zhì)、沉積物、水生動物和底棲動物、植物等方面的重金屬污染情況均有諸多報道[20-22],但針對濕地越冬水鳥的暴露風險則尚無研究,而以黑頸鶴為代表的水鳥顯然對于草海濕地生態(tài)系統(tǒng)至關重要.因此,究竟各種重金屬在草海不同類型的水鳥棲息地中是如何分布的？水鳥的食性不同、棲息生境不同受到的重金屬污染是否不同？如何關聯(lián)鳥類群落的棲息地類型、取食習性、覓食途徑與重金屬的關系?

因此,本文通過建立綜合性的暴露風險評價模型并使用反距離權重插值法和圖層疊加分析確定暴露風險的空間分布.從而對濕地水鳥進行評估和指導保護工作.

1 材料與方法

1.1 研究地概況

草海濕地(草海國家級自然保護區(qū))位于貴州省畢節(jié)市威寧縣城區(qū)西南方向(N26°47'32″～26°52'52″, E104°10'16″～104°20'40″),處于烏蒙腹地,海拔約2100m,具有日照豐富、冬暖夏涼、冬干夏濕等獨特的高原氣候特征,生物資源豐富,水草魚蝦豐茂[23].每年冬季,有黑頸鶴、灰鶴等近7萬只濕地鳥類在此越冬覓食,是西南地域主要的候鳥越冬棲息地和停歇地之一[21].草海濕地植物種類豐富,水生植物種類以水莎草、水蔥等單子葉植物為主,陸地植物主要有燈心草、香薷等;湖濱農(nóng)作物包括土豆、玉米、白菜、蘿卜等,而近年來,草海湖周邊經(jīng)退耕還湖后種植了綠肥、胡蘿卜、莎草、黑麥草等水鳥食用植物[24].草海湖泊周圍的土壤多為沼澤土,同時周邊歷史上因“土法煉鋅”工業(yè)遺棄了大量的煉鋅廢棄爐、廢棄渣,潛在污染嚴重[18].

1.2 研究方法

1.2.1 水鳥群落調(diào)查與分析 主要采用定點觀察法進行同步調(diào)查,共在湖泊周邊選擇10個水鳥調(diào)查樣區(qū)(圖1),于2018年12月～2019年3月和2020年1月期間進行了冬季水鳥調(diào)查、2019年7月進行夏季水鳥調(diào)查.調(diào)查期間,選擇晴朗、能見度高的天氣進行同步調(diào)查,利用雙筒望遠鏡(SVAROVSKI EL10x42WB)和單筒望遠鏡(SVAROVSKI ATS80)觀察鳥類,記錄水鳥種類、數(shù)量、行為、生境等信息,種群數(shù)量用直數(shù)法統(tǒng)計,每日調(diào)查時間為 07:00～ 18:00,到達監(jiān)測點靜候5min后開始計數(shù),計數(shù)時,對數(shù)量較大的群體采取“集團統(tǒng)計法”計數(shù),各調(diào)查樣區(qū)每次調(diào)查重復2次,數(shù)據(jù)統(tǒng)計采取最大值保留法[19].通過計算草海水鳥群落的優(yōu)勢度和Shannon- Wiener多樣性指數(shù)分析水鳥群落特征,計算公式參考文獻[25].

1.2.2 水鳥食物采樣和測定 (1)水鳥棲息地土壤及其食用植物采樣測定 基于水鳥的分布情況及棲息生境特征[19],將草海水域及濱湖區(qū)域劃分為淺水沼澤、草地、水溝、耕地4個生境進行采樣,在各生境中有水鳥覓食棲息的區(qū)域隨機設置樣地采集土壤、植物樣品,樣地分布如圖1.土壤及植物的采樣方法及樣品前處理、保存均參考文獻[26],樣品采樣時均采用“S”形方式進行,每個樣地采集5～8個采樣點為一個混合樣,其中土壤24個樣地,植物46個樣地.土壤每個采樣點采集0～20cm土層土壤樣品,植物樣品主要采集水莎草、荊三棱、水蔥、水蓼、白花車軸草、黑麥草、蘆葦根莖、土豆、胡蘿卜、莎草等水鳥食用植物的根莖或塊莖.將保存待測的土壤和植物樣品測定Pb、Cd、Cr、Cu、As、Zn、Ni 7種重金屬含量.由于植物和土壤性質(zhì)的不同,采取的測定方法有所差異.其中土壤樣品在石墨爐上用高氯酸、硝酸、氫氟酸消解,蒸至近干后的樣品用稀鹽酸溶解定容,再用等離子體發(fā)射光譜(Agilent:5110)與等離子體質(zhì)譜(Agilent: 7700x)進行分析;檢出限達到相關標準檢出要求[27].植物樣品用王水緩慢冷消解約8h,期間輕搖試管,然后轉(zhuǎn)移至石墨爐上于85℃加熱15min,接著在115℃下加熱2h;隨后冷卻、用鹽酸定容,再用等離子體發(fā)射光譜(Agilent:5110)和電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(Agilent:7900)綜合分析,質(zhì)量保證和控制采用平行樣、方法空白,當平行樣重復率在10%以內(nèi),平行樣分析誤差小于5%時,分析結果是可靠的.同時檢出限達到相關標準要求[28].

圖1 貴州草海濕地生境類型及抽樣樣點分布

(2)魚蝦樣品采集與重金屬測定如圖1,在草海周邊水鳥覓食區(qū)域設置9個樣地,每個樣地采集3～5個采樣點作為一個混合樣,樣地分布如圖1.采集樣品主要為草海優(yōu)勢種麥穗魚和秀麗白蝦.取其全體包括肌肉、骨頭及內(nèi)臟磨碎進行重金屬測定,并制作2～3個分析空白和平行樣品進行質(zhì)量控制,當平行樣重復率在10%以內(nèi),平行樣分析誤差小于5%時,分析結果是可靠的.先使用微波消解儀(Mars- 40TFM)消解,置于加熱板上恒溫120℃加熱趕酸,至消解液剩約0.5mL時,用超純水轉(zhuǎn)移到離心管中定容至50mL,保存待測.使用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(X2)檢測重金屬元素的含量[14].

水鳥棲息覓食生境淺水沼澤、草地、耕地的判別依據(jù)參考文獻[19],此外,水溝是指由于草海的歷史因素,在耕地和草地內(nèi)存在著寬窄不一的溝壑,原擁有排水或地塊分界的功能,草海退耕還湖便遺留下來,也是水鳥的覓食生境之一.

1.2.3 水鳥重金屬暴露風險綜合評價模型 從水、土、水生動物和植物食物途徑進行綜合評價(圖2),主要考慮水鳥對土壤、植物、水及肉食性食物攝入的習性(文中均稱食土、食植、食水、食肉途徑),由于食水途徑暴露劑量太低,因此忽略不計[13].通過參考人體健康風險評價模型,引入危害商(HQ)作為評價污染物的暴露風險指標[29],如果HQ<1,認為暴露種群不太可能受到不良影響;如果HQ>1,則認為污染物可能對種群產(chǎn)生負面影響.將重金屬的鳥類暴露風險HQ值劃分為4個等級:無風險(HQ￡1),低風險(13)[13].參考暴露風險HQ值的等級劃分,潛在危害風險值HI也分為:無風險(HI￡1),低風險(13).暴露風險綜合模型如圖3所示:

根據(jù)草海水鳥群落組成特點,考慮水鳥種群的數(shù)量、分布、食性、習性、棲息生境及居留情況,選擇針尾鴨(植食性)、白鷺(肉食性)、斑頭雁(雜食性)3種食性代表水鳥進行綜合評價,這3種水鳥在草海分布廣泛、數(shù)量較大且在體重、食性和習性各不相同、占據(jù)的生境類型多樣(表1),用這3種水鳥來評價草海水鳥群落的重金屬暴露風險具有一定普適性和代表意義.

圖2 草海濕地水鳥重金屬暴露風險綜合評價模型

1)式(1)至(7)參考文獻[13,30].2)BW表示選擇鳥類的體重,式(1)中單位為g,式(2)中單位為kg.為土壤占食物的百分比,使用已知的相關濕地水鳥的土壤攝取速率的研究作為參考數(shù)據(jù)[31].是吸收媒介的數(shù)量(如食物或土壤).I是媒介()的吸收率(g/d或mL/d).C是媒介()中污染物()的含量(μg/g或μg/mL).LOAEL為最低可觀測不良影響劑量水平(μg/g/d);NOAEL為沒有發(fā)生可觀測不良影響劑量水平(μg/g/d);UF為不確定因子.HI是用來評價采樣點多種重金屬元素的潛在危害風險,HI越高表示多種重金屬元素的潛在危害風險程度越高.3)食物及水攝取速率通過異速生長回歸模型預測[31];4)LOAEL和NOAEL的鳥類毒性測試數(shù)據(jù)參考文獻[30].5)選擇不確定因子UF=10作為最保守TDI(mcTDI)

1.2.4 數(shù)據(jù)處理及分析 采用獨立樣本T檢驗及Mann-Whitney U檢驗比較不同生境中土壤、植物重金屬含量的差異性.運用單因素方差分析檢驗不同暴露途徑中暴露劑量間的差異性,對正態(tài)分布(<0.05)的數(shù)據(jù)使用LSD比較(Least- Significant Difference,最小顯著性差異法),對非正態(tài)性的數(shù)據(jù)使用Games-Howell非參數(shù)比較.在ArcGIS10.2中使用反距離權重插值法(IDW)和圖層疊加制得研究區(qū)域水鳥重金屬潛在危害風險的空間分布圖[20].

表1 草海濕地3種代表性水鳥主要特征

注:S-淺水沼澤,M-草地,G-水溝,C-耕地;水鳥體重和食性參考文獻[32-33].選擇的代表性水鳥土壤攝取率:針尾鴨、斑頭雁為8.2%,白鷺為18%[34].

2 結果與分析

2.1 草海水鳥棲息生境土壤及食物重金屬富集特征

2.1.1 水鳥棲息生境土壤重金屬富集程度 如表2,各類水鳥棲息生境中,除As含量在水溝中與在耕地中具有顯著差異外(=0.022<0.05),在其它各生境間無顯著性(>0.05),而其它重金屬元素在各生境間均無顯著性(>0.05).除As和Cu外,其他重金屬元素均超過全省背景值,其中Cd超過3.8倍,Pb和Zn都超過1.4倍.

表2 水鳥不同棲息生境土壤重金屬含量(μg/g)

注:BV:貴州重金屬背景值,平均值±標準差.

2.1.2 水鳥棲息生境植物性食物重金屬富集程度 如表3,除Ni無限量參考值和Cu外,其他重金屬均極大地超過食品污染物的標準限量值,As、Cd、Cr、Pb、Zn分別超過約16倍、20倍、13倍、41倍和3倍,以Cd和Pb最甚.各類重金屬在不同生境中的富集程度差異見表3.

表3 水鳥不同棲息生境植物重金屬富集程度(μg/g)

注:a、b、c不同字母表示各數(shù)據(jù)間具有顯著差異(<0.05).植物的限量值參考《GB2762—2017食品安全國家標準-食品中污染物限量》[28];-指無限量值參考資料.

表4 草海濕地水鳥棲息生境中魚蝦重金屬含量(μg/g)

注:水生動物魚類、底棲動物蝦類的限量值參考《GB2762—2017食品安全國家標準-食品中污染物限量》[28];-指無限量值參考資料.描述統(tǒng)計為平均值±標準差.

2.1.3 水鳥肉食性食物重金屬富集程度 水生動物魚樣中僅有As的含量超過了限量值,Cd、Cr、Pb的含量未超過限量值.底棲動物蝦樣中,僅有As、Pb的含量超過了限量值,Cd、Cr的含量低于限量值.而Cu、Ni、Zn則未獲得在魚蝦中的限量值標準(表4).

2.2 草海濕地水鳥群落及重金屬暴露風險評價

研究期共記錄草海越冬及留鳥共45種水鳥(表5),其中肉食性20種、雜食性20種、植食性5種.淺水沼澤和草地是水鳥的主要利用生境(分別為33和30種),在深水區(qū)活動的水鳥主要為雁鴨類和小鷉等17種,而利用耕地覓食的主要是黑頸鶴、灰鶴、斑頭雁和赤麻鴨4種;利用水溝覓食則主要有斑嘴鴨()、白鷺等17種.

2.2.1 草海水鳥不同食物途徑重金屬暴露水平 各種水鳥在不同食物途徑暴露劑量(Ej)與可耐受劑量(mcTDI)發(fā)現(xiàn),主要有Cr、Pb、Zn 3種元素的暴露劑量高于mcTDI,說明潛在的暴露風險主要來自于Cr、Pb和Zn.在針尾鴨中,食植途徑中的Pb、Zn的暴露劑量要大于食土途徑,Cr則相反.其中Pb、Zn在不同途徑間呈顯著差異(<0.05),而Cr在兩者間無顯著差異(=0.269>0.05);白鷺對Pb、Cr的暴露劑量主要來源于食土途徑,食肉中Zn要高于食土途徑,3種元素在兩者間差異顯著(<0.05);斑頭雁中Pb則是食植途徑最高,且與食土途徑、食肉途徑間有顯著差異(<0.05),Cr主要來源于食土和食植途徑,兩途徑間無顯著差異(>0.05),與食肉途徑有顯著差異(<0.05),而Zn的暴露劑量為食肉途徑>食植途徑>食土途徑,各途徑間都呈顯著差異(<0.05)(表6).

表5 2018～2020年草海濕地棲息的主要水鳥名錄及棲息特征

續(xù)表5

注:活動生境:SS指淺水沼澤,ME指草地,DE指深水區(qū),GU指水溝,CL指耕地.食性參考文獻[33],優(yōu)勢度計算公式參考文獻[25].

表6 草海濕地水鳥食物重金屬暴露劑量[μg/(g×d)]

注:表中為平均值±標準誤差,plants指水鳥食植途徑的重金屬暴露劑量,meats指水鳥食肉途徑的重金屬暴露劑量,soil指水鳥食土途徑的重金屬暴露劑量,total指水鳥總的食物途徑的暴露劑量.表中*表示該暴露劑量高于水鳥可耐受劑量(mcTDI),mcTDI計算過程參考文獻[13,31].

2.2.2 草海水鳥食物重金屬暴露風險評價 3種代表性水鳥的暴露風險值(mcHQ)表明(圖4):針尾鴨食物中Cr為高風險(HQ>3),Pb為中風險(23),Pb、Zn為中風險(23),Pb為低風險(1

以重金屬潛在危害風險來看,白鷺和針尾鴨的重金屬潛在危害風險為高風險水平(HI>3.00),斑頭雁為中風險(2.00

HQplants指食植途徑暴露風險,HQmeats指食肉途徑暴露風險,HQsoils指食土途徑暴露風險,HQtotal指食物途徑總暴露風險

2.3 草海濕地水鳥食物重金屬暴露風險的空間分布

草海濕地水鳥群落棲息生境中食物重金屬的潛在危害風險總體為中等風險水平(2.003.00).這些區(qū)域附近都有大面積的建設用地,主要以居民區(qū)為主,人為活動頻繁.而胡葉林、王家院子、雙河區(qū)域是草海水鳥集中棲息地(圖5).

圖4 草海濕地水鳥群落主要棲息生境食物重金屬暴露風險空間分布

HIfoods指水鳥食物包括食土、食植、食肉途徑重金屬暴露潛在危害風險值的疊加

3 討論

受體暴露主要通過攝入、皮膚接觸和吸入3種途徑,當評價野生動物暴露時,皮膚接觸和吸入途徑可以忽略不計[13].以往的暴露風險評價有的拘于綜合性不足,缺乏從生境、覓食途徑和物種類型等多方面進行綜合性評價判定[13],有的是通過測定動物組織器官中的污染物含量來實現(xiàn)[16,35-36],而在不傷害動物的前提下,通過分析食物、羽毛、糞便等非損傷性樣品中重金屬污染物含量,運用暴露風險模型綜合反映動物的暴露風險水平更具科學性和有效性[13,17].

不同于單途徑單物種的重金屬污染檢測,在濕地環(huán)境中,不同水鳥的食性、棲息生境、活動區(qū)域各不相同,各重金屬元素的特性和分布也有所區(qū)別,從而導致水鳥通過食物途徑攝入重金屬的暴露程度各有差異[2,37].本文運用綜合重金屬暴露風險模型評價了濕地水鳥受到重金屬危害的程度,不僅綜合考慮了水鳥棲息生境的特殊性,也綜合了水鳥群落棲息生態(tài)學特征,在淺水沼澤、草地、水溝、耕地中采集了魚蝦、植物、土壤并對其重金屬進行了分析和暴露風險評價,與其他類似研究比較,則可使得其結果更為全面[12-15].劉佳玉等[13]曾對洞庭湖水鳥的重金屬暴露風險評價運用相似模型,但相比而言,本文更多的考慮了不同水鳥棲息生境和活動區(qū)域的不同.

由評價模型可知,重金屬含量、水鳥體重、水鳥對重金屬可耐受劑量、水鳥的食性及棲息生境、活動區(qū)域都影響著重金屬對水鳥的威脅程度.淺水沼澤、草地、耕地是草海水鳥棲息覓食生境[19],本文還增加了在草海濕地存在的眾多水溝生境的分析,主要是因為水溝中水流會將草地、耕地中土壤沖入低洼的淺水沼澤里,也是污染物排入草海的重要途徑,水鳥也會在其中棲息覓食.而對草海濕地水鳥食性分析時,由于部分水鳥食性在不同季節(jié)不同地域會有不同,在確定其食性時,也結合了水鳥居留情況,以其主要食物作為其食性判別[33].不同的生境其理化性質(zhì)不同,也會影響重金屬負荷水平及分布[38].在草海不同生境土壤中,除As在水溝與在耕地中具有顯著差異外(=0.022<0.05),生境對重金屬在土壤中的富集沒有顯著影響;而不同生境對植物中的重金屬特別是As、Cr元素的富集具有一定的影響,這與其它學者對草海不同土地利用方式重金屬分布的研究結果類似[20-21].

由評價結果可知,Cr、Pb、Zn元素對草海水鳥具有不同程度的暴露風險,其它元素無暴露風險,其中以Cr元素暴露風險最高,而富集程度較高的As、Cd元素對水鳥并無暴露風險,這與水鳥對重金屬的可耐受劑量有關.以不同水鳥而言,肉食性水鳥暴露風險最高,其次是植食性水鳥、雜食性水鳥,這與洞庭湖水鳥的重金屬暴露評價結果相同[13],但具體的重金屬污染類別仍有差異,在草海,不同水鳥的體重、食性以及食物的攝取率影響著不同重金屬元素在不同途徑對各水鳥的暴露程度,針尾鴨的Pb、Zn主要來源于食用植物,白鷺的Pb、Cr主要來源于土壤攝入,而Zn主要來源于對覓食魚蝦,斑頭雁的Cr主要來源于土壤和植物,Pb來源于植物,Zn元素來源于魚蝦,總體表明,草海濕地水鳥食物重金屬的潛在危害風險總體為中等風險水平(2.00

空間上的暴露風險結果對于濕地保護管理更具意義.草海水鳥棲息生境重金屬污染的空間分布對水鳥群落多樣性分布并無明顯影響,這可能與重金屬污染對于棲息的水鳥危害具有隱蔽性、長期性等特點有關[2,39].本文表明,在草海雙河、胡葉林、王家院子周邊和鄰近威寧縣城城區(qū)的區(qū)域達到了高風險水平(HI>3.00),附近都有大面積的建設用地,主要以居民區(qū)為主,污水排放、農(nóng)牧活動、交通運輸以及垃圾焚燒等人為活動都是重金屬污染物的主要來源[20-21],然而這些區(qū)域中,胡葉林、王家院子等是黑頸鶴及其他一些涉禽的重要夜棲地[24],因此,未來針對這些區(qū)域的生境重金屬污染治理與改良應成為重點,而關注這些區(qū)域的水鳥健康與生存也應當成為草海水鳥保護監(jiān)測與管理重中之重.

4 結論

4.1 草海水鳥食物及其棲息生境受重金屬污染較嚴重,不同食性水鳥因食物攝入途徑不同其重金屬的暴露風險也不同,草海水鳥主要對Cr、Pb、Zn存在暴露風險,其中肉食性和植食性水鳥受重金屬潛在威脅最高.

4.2 草海水鳥在雙河、胡葉林、王家院子周邊和鄰近威寧縣城城區(qū)的水鳥棲息覓食區(qū)域受重金屬潛在威脅最高,需要采取科學合理的人為活動限制和污染防控措施對暴露風險程度高的重金屬污染物和污染區(qū)域進行優(yōu)先治理和防控.

4.3 基于水鳥群落棲息的生境類型、食性特點、取食途徑采用的綜合評價模型,評價了草海水鳥的重金屬暴露風險,結合暴露風險的空間分布,使?jié)竦乇Ｗo管理更為細致和更具針對性.

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Risk assessment and application of heavy metal exposure of waterbirds in Caohai Wetland, Guizhou Province, China.

ZHU Yuan1,2, HU Can-shi2,3, ZHANG Ming-ming1,2, SU Hai-jun1,2*

(1.College of Forestry, Guizhou University, Guiyang 550025, China；2.Research Center for Biodiversity and Nature Conservation, Guizhou University, Guiyang 550025, China；3.College of Life Science, Guizhou University, Guiyang 550025, China)., 2021,41(10)：4770～4781

A comprehensive exposure risk model was used to evaluate the heavy metal exposure risk of waterbirds in Caohai Wetland in Guizhou Province, and the spatial distribution of exposure risk was determined as well based on the inverse distance weight interpolation method and layers overlay analysis. The mean contents of As, Cd, Cr, Ni, Pb and Zn in the soil of Caohai waterbirds habitats were greater than those of the soil background values in Guizhou Province. The contents of As, Cd, Cr, Pb, and Zn were at pollution levels in the four habitat plants including grassland, ditch, shallow swamp, and cultivated land. Moreover, As and Pb in the fishes, which are diet of waterbirds in the habitats, exceeded the allowed risk standards. The exposure risks of waterbirds towards Cr, Pb and Zn varied with the foraging behaviors and ways of feeding. According to the diet-representative waterbird species habited in Caohai, Pb showed highest exposure risk toandin the plant-feeding route and toin the soil-related feeding route. Cr showed high exposure risk to three representative species of waterbirds in the soil-related feeding route. Zn mainly showed high exposure risk toandin the meat-related feeding route. The comprehensive assessment showed that the potential risk of heavy metal hazards toward(represented as carnivore species) and(represented as herbivore species) were both at high level, while that the(represented as omnivory species) was at moderate level. In addition, from the perspective of potential hazard risk of waterbirds habitat area, four areas such as Shuanghe, Huyelin, Wangjiayuanzhi and the surrounding area of Weining County Town have high potential risk of heavy metal pollution. Therefore, it is suggested to pay more attention on monitoring the health of carnivorous waterbird communities. Cr, Pb and Zn heavy metal pollutants and high potential pollution areas abatement should be a top priority through scientifically and reasonably measures to restrict human activities and control the pollutions near Caohai.

heavy metal pollutants；waterbird community；heavy metal exposure risk；comprehensive assessment model；Caohai Wetland in Guizhou

X503.22,X171.5

A

1000-6923(2021)10-4770-12

朱 源(1994-),男,貴州遵義人,貴州大學碩士研究生,主要研究方向為濕地生態(tài)與保護管理.發(fā)表文章2篇.

2021-02-27

國家自然科學基金資助項目(31860610,31801990);貴州省科技支撐計劃項目(黔科合支撐[2021]一般500);貴州省科技計劃項目(黔科合平臺人才[2018]5781號);貴州省科技重大專項課題(黔科合重大專項字[2016]3022-1號)

* 責任作者, 教授, hjsu@gzu.edu.cn