公路路域綠化帶植物重金屬分布規(guī)律及富集性研究——以西安市南二環(huán)路為例.pdf

1、現(xiàn)今,人們對綠化帶植物種類進行選擇時,通?？粗氐氖瞧錅m及降噪的能力,然而隨著由交通帶來的土壤重金屬日趨嚴重,植物對土壤中重金屬的吸附能力也應成為綠化帶植物的選擇原則之一。本文以西安市交通最繁忙的南二環(huán)五個采樣點中的17種綠化帶植物和相對清潔的長安大學雁塔校區(qū)內的5種植物作為研究對象,通過測定植物及植物根際土壤中重金屬Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn的濃度和土壤理化性質,研究植物中重金屬的空間分布規(guī)律和植物對重金屬的富集性。利用SPS

2、S18.0統(tǒng)計軟件和Excel2010軟件進行逐步回歸分析、元素相關性分析以及生物富集及轉移能力的分析,得出植物體內各重金屬元素之間,植物根系中重金屬濃度與土壤重金屬形態(tài)之間,植物富集能力與植物根際土壤重金屬濃度之間以及植物富集能力與根際土壤理化性質間的相關性。并在綜合考慮植物體內重金屬濃度,植物對各重金屬元素的富集能力,植物地上器官對重金屬的轉移能力,植物自身生存能力等因素的基礎上,選擇適合于西安地區(qū)公路路域的綠化物種。具體研究結果如

3、下:
　　1.重金屬在植物體內的空間分布并未表現(xiàn)出明顯的規(guī)律性。喬木植物中,重金屬大多集中在植物根系;灌木層植物中,重金屬主要分布于根或樹皮,但也有許多元素在各植物體內的集中分布區(qū)不一,說明植物對于重金屬的吸收及轉移并不一定以根系作為起始點。此外,本次研究的喬木植物中,云杉中重金屬的分布規(guī)律尤顯特殊,六種重金屬的分布均集中于葉,根部濃度很小。
　　2.為了探討重金屬元素在各植物體中的濃度大小是否因元素自有性質而具有一定的規(guī)律

4、性,本文將不同元素在同一植物體內地上及地下器官內的的濃度通過折線圖進行比較,其結果顯示,隨原子序數(shù)的遞增(Cr→Pb),喬木及灌木植物的地下和地上器官中重金屬的濃度均表現(xiàn)出“N”字形變動趨勢。另外,喬木及灌木植物地下器官中的重金屬元素的濃度均具有CZn>CCu、CNi、CCr、CPb>CCd的基本規(guī)律;灌木植物地上器官所呈現(xiàn)出的“N”字形變動趨勢更為平緩,且均是元素Pb濃度最大,元素Cr濃度最小。
　　3.將各重金屬元素在七種喬木

5、(或灌木)植物相應器官的平均濃度作為比較因子對各重金屬元素在喬木植物和灌木植物體內的空間分布規(guī)律進行比較,結果說明,各重金屬元素在喬木和灌木中的根、枝、葉中空間分布規(guī)律具有較高的一致性。但是,重金屬元素在喬木與灌木樹皮里的分布截然不同,重金屬在喬木樹皮里分布極少,各元素濃度均少于其它三個器官,而在灌木樹皮中分布較多,Cd、Cr、Cu、Ni和Pb元素在灌木樹皮里的濃度大小僅次于根,Zn元素在樹皮里的濃度更是大于其在根系中濃度。可見,與植物

6、自然形態(tài)關系較大的是重金屬在植物樹皮中的富集。
　　4.大葉女貞(LigustrumlucidumAit)和白皮松(PinusbungeanaZucc.)體內重金屬濃度相對于同一環(huán)境其他喬木植物較高;南天竺(Nandinadomestica)和臘梅(Chimonanthuspraecox)內重金屬濃度相對于同一環(huán)境其他灌木植物較高;高羊茅(Festucaarundinacea)和蒿草(Cyperaceae)內重金屬濃度明顯高于生長

7、于同一環(huán)境的三葉草。
　　5.喬木植物對于各重金屬元素的富集,均是白皮松能力最強,特別是對于元素Zn的富集(富集系數(shù)BCF:1.123)。灌木植物對重金屬元素的平均富集能力強于喬木植物,其中,南天竺富集性最強,其對元素Cd、Ni、Pb和Zn的富集能力均是這七種植物之最,它對于元素Zn的富集能力最為顯著(富集系數(shù)BCF:1.123)。
　　6.喬木植物中,體內重金屬濃度較少的云杉(Piceaasperata)、刺柏(Junip

8、erusformosana)及石楠(PhotiniaserrulataLindl.)表現(xiàn)出顯著轉移能力,特別是云杉,對六種金屬的轉移系數(shù)(BTF)均大于1。七種灌木植物中,重金屬濃度相對較高的南天竺表現(xiàn)出對重金屬很強的轉移能力,對元素Pb和Zn的轉移系數(shù)分別為1.141和1.418。
　　7.通過對植物體內重金屬濃度,植物富集能力、植物地上器官轉移能力等綜合比較,本文選擇喬木類的白皮松以及灌木類的南天竺作為優(yōu)勢富集植物。其中白皮松

9、優(yōu)勢富集Zn和Cd,而南天竺屬于多金屬優(yōu)勢富集植物,對于Cd、Cu、Ni、Pb和Zn元素均具有較強富集能力。
　　8.喬木植物中6種重金屬元素之間有6對元素濃度的相關性達到顯著水平,其中關系最密切的是Cr和Ni。灌木植物中6種重金屬元素之間有6對元素濃度的相關性達到顯著水平,其中關系最密切的是Cu和Zn;草本植物中無元素之間濃度的相關性達到顯著水平,但Pb與Cu、Ni,Zn與Cd的相關性較好,r值均達到0.9以上,其中Zn與Cd間

10、的相關性最好,rCd-Zn=0.993。通過建立回歸分析方程發(fā)現(xiàn),喬木植物中的Cr、Pb和Zn的濃度,均受Ni元素濃度的影響;而灌木植物中的各重金屬元素濃度均只與一種元素成線性關系,其中受Pb元素濃度的影響較多;草本植物中,濃度受元素Cd影響的金屬元素較多,包括Cr、Pb和Zn,且各重金屬元素濃度均與兩種元素成線性關系。
　　9.植物根系內六種重金屬元素的濃度與根際土壤內相應元素有效態(tài)濃度均呈現(xiàn)正相關關系;其中Ni元素在兩者之間的

11、相關性顯著,而Pb元素在兩者之間的相關性較差,說明大多數(shù)喬木植物可能對于有毒的Pb元素具有逆抗反應,本身就難于被植物體吸收。
　　10.將植物富集系數(shù)與植物根際土壤中重金屬濃度進行相關性分析發(fā)現(xiàn),植物本身的富集能力與根際土壤內重金屬濃度并無顯著相關性,可見土壤環(huán)境的供給能力并未直接影響喬木植物的富集能力,而是受植物生長需求的影響。
　　11.將植物富集系數(shù)與植物根際土壤各理化參數(shù)進行相關性分析發(fā)現(xiàn),隨著pH值得增大,除Cu元