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《吉林农业大学》 2011年
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长春市绿地铅污染评价及其植物修复研究

李翠兰  
【摘要】:城市土壤重金属污染日趋严重,特别是铅(Pb)污染已导致城市儿童血Pb含量升高。植物修复技术以其低成本和环境友好等优点成为污染土壤修复行之有效的方法,成为国内外研究的热点。超积累植物筛选是植物修复能否成功的关键,也是植物修复技术的难点所在。本文以长春市为例,首先对城市表层土壤理化性质与Pb污染进行评价;其次通过分析12个绿化植物叶片对铅的吸收量,筛选出对大气铅吸收力强的植物种,为城市土壤铅污染的植物修复提供理论依据;以杨树叶片为代表,初步判断植物大气铅污染等级;土壤Pb污染主要来源于交通污染等人为活动,人们往往忽略了自然落叶或人为施用有机肥带给土壤的影响,因此初步探讨了城市土壤中外源有机物料对Pb吸附的影响,充分肯定了花卉植物修复具有巨大潜力;然后通过砂培、水培和土培试验,研究了32种常见花卉植物(包括一串红、绣线菊、紫花玉簪、鸭跖草、马蔺、石碱花、石竹、波斯菊、福禄考、四季海棠、金鱼草、金盏菊、天竺葵、雁来红、红王子锦带、紫茉莉、蜀葵、茶花凤仙、百日草、万寿菊、大丽花、八仙花、月季、美人蕉、银边天竺葵、彩叶草、金边天竺葵、矮牵牛、孔雀草、八宝景天、君子兰、射干)对Pb胁迫的生长反应及Pb在植物体内的富集特征,筛选出了Pb富集能力较强且适于北方种植的的花卉品种,为探索花卉植物修复城市Pb污染土壤的技术提供理论和实践依据。主要研究结果归纳如下: 1、以长春市为例,对城市表层土壤的理化性质与Pb污染评价结果表明,城市表层土壤物理性质略差,但多数有利于植物根系的正常生长;化学指标总体上处于较高水平。长春城区表层土壤Pb含量差异性很大,变幅为18.7~125.8 mg·kg-1,平均含量为57.1 mg·kg-1。采用Pb污染指数法和地积累指数评价法,长春城区表层土壤Pb总体上处于轻度向偏中度污染水平。 2、通过14个主要街路两侧12种植物叶片中Pb的含量测定,采用单项污染指数法计算污染指数进行大气质量等级评价结果表明:运用聚类分析得出,12种植物对Pb吸收能力最强的是绣线菊,其次是杨树、油松、矮牵牛和彩叶草;而对Pb吸收能力最弱的树种是榆树、女贞、小叶女贞、八宝景天。采用单项污染指数评价法计算大气质量等级,长春市红旗街和同志街大气Pb污染达到严重污染程度,火车站北口属于重度污染区,会展大街已达到中度污染,人民大街和南湖大路属于轻度污染区,无污染的是凯旋路、前进大街和延安大路。 3、城市土壤外源有机物料原样及其HLA、HLM对Pb2+的等温吸附曲线研究结果表明,树叶、草坪草和牛粪原样及其HLA、HLM对Pb2+的吸附量随平衡溶液中Pb2+浓度的增加而增加;在相同初始浓度下,对于Pb2+的吸附量的顺序是树叶牛粪草坪草,对于同一有机物料来说,草坪草、树叶对Pb2+的吸附量的顺序是HLMHLA原样,HLAHLM原样。各组分的吸附等温线可以用Freundlich、Langmiur和Temkin方程很好的描述,且都呈显著线性相关,且与吸附等温曲线所表述的规律性一致,最大吸附量的顺序为HLAHLM原样。 4、种子萌发试验分析结果显示,供试花卉植物中对Pb胁迫的耐性最强的是马蔺种子,其次是百日草种子和紫茉莉种子,耐性最差的是黑心菊种子。与对照相比,孔雀草和百曰草的根长分别下降了66.2%、55.1%,黑心菊下降了85.2%。说明种子幼根对Pb的耐性最强的花卉是孔雀草和百日草,最弱的是黑心菊。Pb胁迫对萌发后幼苗生长影响研究进一步证实植物根系对Pb的耐受能力较强的四种为马蔺、茶花凤仙、百日草和孔雀草,强弱顺序为马蔺茶花凤仙百日草孔雀草。 5、水培试验结果表明,供试花卉植物中四季海棠、百日草、紫茉莉和紫花玉簪的地上部最大Pb含量达到了超富集植物的临界含量标准,并且所有处理中它们的地上部Pb含量和富集系数数值最大,均显著高于其它花卉植物。供试花卉植物中,Pb转移系数最高值可达0.8以上的有四季海棠、百日草、紫茉莉、紫花玉簪和鸭跖草,并且百日草在200 mg Pb/L时的转移系数仍高于100 mg Pb/L时的转移系数。这说明四季海棠、百日草、紫茉莉、紫花玉簪和鸭跖草不仅对Pb胁迫具有较强的耐性,而且具有较高的Pb富集能力和转移能力。 6、土培试验结果表明,1)供试花卉植物中,紫茉莉、蜀葵、四季海棠和茶花凤仙的地上部最大Pb含量都超过了100 mg-kg-1,其顺序为紫茉莉蜀葵四季海棠茶花凤仙,并且它们的地上部Pb含量和Pb富集系数均显著高于其它花卉植物。2)供试花卉植物中,Pb转移系数最高值可达0.45以上的有紫茉莉、银边天竺葵、金边天竺葵、八宝景天,同时它们高浓度Pb处理下的转移系数均显著高于低浓度的。从花卉植物地上部修复能力来看,四季海棠的修复效率和Pb迁移总量最高,其次是紫茉莉、蜀葵、茶花凤仙、万寿菊、百日草,但都没有超过0.2%。3)综合以上研究结果可知,紫茉莉不仅对Pb胁迫具有较强的耐性,而且具有较高的Pb富集能力和转移能力,在Pb污染土壤的修复方面具有较大的应用价值。从花卉植物地上部修复能力来看,四季海棠、紫茉莉、百日草、茶花凤仙对Pb污染土壤有良好的修复潜力,蜀葵、茶花凤仙和万寿菊的修复潜力亦不可忽视。 综上所述,通过系统研究适于长春市种植的32种常见花卉植物对Pb的生长反应及富集特征,从中发现了4种具备Pb超富集潜力的花卉植物,即四季海棠、百日草、紫茉莉和紫花玉簪,这4种花卉植物的Pb富集量均超过1000 mg-kg-1,富集系数均大于1,证明能够从花卉植物中筛选出对Pb具有较强耐性和富集能力的品种,利用花卉植物进行Pb污染土壤的修复是可行的,在降低土壤Pb含量的同时美化了城市环境,这为长春市Pb污染土壤的修复提供了新的模式。
【学位授予单位】:吉林农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:X53;X825;X173

【引证文献】
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4 记者 周晓方;土壤治污:种下向日葵吸出重金属[N];无锡日报;2005年
5 文武;治理土壤污染的新途径[N];科技日报;2002年
6 杭春燕;植物修复:神奇的土壤“改良术”[N];新华日报;2005年
7 小月;科学家利用特种植物修复重金属污染的矿山土地[N];中国有色金属报;2008年
8 沅江市环卫中心主任 周卫东;土壤中重金属污染的植物修复方法研究进展[N];中国企业报;2010年
9 俞铮;我国利用特种植物修复重金属污染土地[N];中国高新技术产业导报;2008年
10 俞铮;我科学家利用特种植物修复重金属污染矿山[N];福建科技报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 高彦征;土壤多环芳烃污染植物修复及强化的新技术原理研究[D];浙江大学;2004年
2 姜理英;典型香薷属植物对铜的耐性和吸收特性及污染土壤植物修复机理研究[D];浙江大学;2003年
3 陈健;汞诱导蕨类植物和印度芥菜氧化胁迫反应及其污染土壤的植物修复作用研究[D];南京农业大学;2008年
4 吴雁华;京南地区土壤重金属污染特征与杨树修复效应[D];中国地质大学(北京);2005年
5 林琦;重金属污染土壤植物修复的根际机理[D];浙江大学;2002年
6 马伟芳;植物修复重金属—有机物复合污染河道疏浚底泥的研究[D];天津大学;2006年
7 黄长干;紫鸭跖草对铜的积累规律及在铜胁迫下的生理反应研究[D];湖南农业大学;2007年
8 郑九华;沉陷地复垦基质效应与重金属元素的植物修复研究[D];山东农业大学;2008年
9 李红霞;排污河道中重金属污染沉积物的植物修复[D];天津大学;2008年
10 彭克俭;矿业废弃地植物对重金属的积累及其机理的初步研究[D];南京农业大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 俞协治;蚯蚓在植物修复重金属污染土壤中的应用可行性研究[D];南京农业大学;2003年
2 蒋大猛;川芎GAP基地复合污染土壤中汞的植物修复研究[D];成都理工大学;2010年
3 胡光珍;香蒲细胞色素b5基因的克隆和功能研究[D];华东师范大学;2005年
4 刘小红;九华铜矿重金属污染调查及耐铜植物的筛选、耐性机理研究[D];安徽农业大学;2005年
5 张英;植物修复环境中重金属的机理研究[D];华东师范大学;2004年
6 张兆金;土荆芥对铅胁迫的生理响应及其对铅污染土壤的修复[D];南京林业大学;2006年
7 宋筱琛;香根草修复镉污染潜力研究[D];湖南大学;2009年
8 刘彩霞;川芎GAP基地污染土壤植物修复和川芎组织培养研究[D];成都理工大学;2005年
9 周德春;植物生态修复技术的研究[D];东北师范大学;2006年
10 张媛;污染河流的生物—生态修复技术及其研究[D];辽宁工程技术大学;2007年
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