京南地区土壤重金属污染特征与杨树修复效应

【摘要】：以北京南部地区为研究区域,运用资料分析和实地调查、实验分析与模拟相结合等手段,论证了土壤重金属污染特性与杨树修复效应。 土壤重金属分布从城区到郊区由高到低,从区域东部向西部,土壤重金属含量呈逐渐减少、带状分布特征。以河流、高等级公路为中心向两侧,土壤重金属含量逐渐减少。土壤重金属含量大多集中于表层,尤以0~30cm 的表层最为集中,含量顺序为ZnPbCuAsCd,大多高于相应的土壤背景值,分别达到预警水平、轻度污染、中度污染、重度污染等。主要形态包括可交换态、残留态、铁锰氧化还原态、碳酸盐态和有机态等。污水、污泥中重金属含量、形态有所不同。 杨树植株不同部分积累重金属各异。Pb 含量顺序为叶枝皮茎皮根皮枝材根材茎材。Cd 含量顺序为叶枝皮根皮根材茎皮枝材茎材。Cu 的含量顺序为枝皮枝材叶根材根皮茎皮茎材。As 的含量顺序为茎皮根材枝皮根皮茎材枝材叶。Zn 的含量顺序为茎皮根材枝皮根皮茎材枝材叶。杨树各部分对重金属吸收贮存水平存在显著差异,具体顺序为ZnAsCuCdPb。 Pb 污染状态下,土壤颗粒表面具有较高吸附能的吸附位才能吸附Pb。当Pb 与Cd、Zn 共存时,处于较低吸附能的吸附位也能吸附铅,土壤颗粒表面较低吸附能的吸附位较多,表现为复合污染状态下,土壤对铅的最大吸附量较铅单一污染要大,即Xm 值高。实验测定的解吸率顺序为ZnCdPb,反映了Pb 与吸附位结合最牢固,Zn 最小。重金属在杨树体内有较高的迁移性,容易在各器官内积累和分配,产生明显的生物富集作用。在不同浓度的重金属条件下,杨树体内积累重金属元素的数量发生变化。同时增加土壤中Pb、Cd、Zn,杨树体内Pb、Cd、Zn 的贮量大幅度增加,显示三者具有明显的协同吸收作用。 土壤和大气重金属成分相似。杨树散逸到大气重金属数量未测出,修复过程中尚未发现二次污染。杨树重金属累积率以3≡15 年生为高,1≡2 年生和大于15年生的杨树最小。杨树的根系重量分布于表土层,与重金属在土壤的含量分布叠合,更易吸收土壤中重金属离子。重金属在杨树体内转移与土壤pH 密切相关。 构建杨树为优势种的植物群落,以充分发挥整体修复作用。田间修复模式宜包括杨树类为主的生态屏障林、杨树幼苗林、农杨间作、农田防护林等。