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西湖景区植物—土壤系统重金属的空间分布特征及其影响因子

赵赟  
【摘要】:作为世界遗产的杭州西湖风景区,以其丰富的旅游资源、悠久的历史文化资源和重要生态环境资源,为杭州城市的发展提供了物质基础和持续动力。近年来,重金属污染的问题日益突出。在众多关于西湖风景区重金属方面的研究中,大多以西湖水体、湖中沉积物、茶叶及茶园土壤为研究对象,所涉及的重金属多为铜(Cu)、锌(Zn)、铅(Pb)。针对整个西湖风景区土壤和园林绿化代表植物(茶树、桂花、沿阶草)中几种常见重金属如Cu、Zn、Pb、铬(Cr)、镍(Ni)影响因子的研究少见报道。研究西湖景区土壤及植物中重金属分布特征对保护西湖生态环境、合理城市规划及人体健康有着重要意义。 本研究通过500m×500m网格布点,系统采样调查了杭州西湖风景区内123个样点的0-20cm表层土壤样品和26份植物样品中重金属含量,分析了研究区域重金属累积特征,同时也分析了土壤质地、pH值等与土壤重金属元素吸收固定和积累作用相关的土壤理化性质。主要研究结果和发现如下: 1.西湖景区土壤重金属Cu、Zn、Pb、Cr、Ni含量呈正偏态分布,对数转换后呈显著的正态分布,说明这几种重金属在土壤中的累积存在人为因素干扰,但是干扰程度相对较小。 2.西湖景区土壤重金属Cu、Zn、Pb的平均值和标准差明显高于背景值水平,而Cr元素评价含量低于背景值,Ni元素的含量与背景值相似,说明西湖景区土壤中的重金属污染物为Zn、Pb和Cu三种重金属元素。西湖景区土壤重金属Cu、 Zn、Pb有明显累积特征,部分样点已经达到污染水平,Cr和Ni总体上处于自然背景值范围,仅个别样点存在累积现象。 3.除了农业用地的Pb和Zn含量显著较高以外,西湖景区茶园和商住区土壤重金属含量与杭州市其它区域相比处于较低水平。西湖景区交通区土壤中Zn、 Pb和Cu含量显著高于其它土地利用类型,尤其是林地更为明显。 4.普通克里格插值结果表明,Cu、Pb、Zn含量最高的25%区域都位于景区东北部区域,其特点为该区域绿地面积比例较小、交通道路密度大、城市化程度较高。 5.污染“热点”与“冷点”分析结果表明,Cu区域性高含量样点没有位于Cu含量最高25%级别的区域内,其原因可能是该区域成土母质或成土母岩含有较高的Cu含量;而龙井问茶以及满觉陇和虎跑路路口Cu含量较高,这可能与交通有关。Pb和Zn的区域性高含量点都分布在普通克里格插值图的含量最高25%区域内,基本覆盖西湖周围一圈的重要景点及交通要道旁,说明这两种重金属的累积显著受外界人为因素的影响;其余的独立高含量样点也具有与汽车流量大相关的特点。因此,西湖景区Cu、Pb和Zn累积具有明显的交通排放来源特征。 6.西湖景区茶叶、沿阶草和桂花中重金属Cu、Mn、Ni、Pb、Zn累积特征的分析结果表明,Cu、Ni和Zn在茶叶新叶中的含量显著高于老叶,说明这3种元素有向植物生长旺盛部分分布的特点。元素Cu、Mn、Ni在茶叶中含量最高,Pb、Zn在沿阶草中含量最高,这四种重金属元素在桂花中含量最低,这与乔木、灌木和草本3种植被类型累积重金属元素的特征有关。 7.茶叶老叶中重金属元素之间的相关性高于新叶,而新叶与老叶在Mn和Cu之间、Mn和Zn之间的相关性则相反,这可能与这3种元素在茶叶中累积趋势特征有关。桂花叶片中Pb与Cu呈极显著正相关,沿阶草中Pb和Zn呈极显著正相关,其它的元素直接相关性不显著。茶叶老叶中Mn含量和对应土壤中Mn和Zn含量呈负相关,老叶中Ni与土壤中Mn也呈极显著的负相关,其它元素含量在土壤和茶叶老叶中没有发现显著的相关关系。 8.茶叶新叶中所测的5种重金属元素含量与采样距离有着密切关系。其中距马路20m处茶叶叶片中Cu、Mn、Ni、Zn元含量最高,Pb元素离马路越远其含量会显著降低,在距马路5m处最高。因此,可以认为这5种重金属元素在新叶中的累积会明显受到交通废气排放的影响。此外,沿阶草中除Mn元素以外,Cu、Ni、Pb、Zn这4种元素在普通交通流量处的含量均小于交通繁忙处。


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