河流植物群落下底泥中碳氮磷和重金属富集效应分析

发布时间：2017-08-26 04:44

  本文关键词：河流植物群落下底泥中碳氮磷和重金属富集效应分析?

  更多相关文章： 底泥 植物群落 有机碳 营养元素 重金属 元素富集

【摘要】：为探明河流植物群落下底泥中碳氮磷和重金属的积累机制,以便为污染河流的生态修复提供理论依据,在淮河上游地区索河流域不同生境类型(浅滩区和浅水区)下分别选取三处当地优势种扁秆呰草(Scirpus planiculmis)和黑三棱(Sparganium stoloniferum)单优势群落,分别采集植物群落下和空白对照处0-10cm(表层)、10-20 cm(中层)和20-30 cm(下层)深的底泥,分析底泥中Corg(有机碳)、TN(总氮)、TP(总磷)、As、Cd、Co、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb 和口Zn含量,用独立样本T检验(T-test for independent samples)分析植物群落下各层次底泥中各元素是否有显著富集效应,并计算底泥中各元素的相对富集指数(relative enrichment index. REI),并用偏最小二乘回归(Partial Least Squares Regression, PLSR)分析相对富集指数的影响因素。用独立样本T检验对比了植物群落下各层次底泥和群落旁边空白对照底泥中碳氮磷和各重金属含量,并计算各元素的REI,发现：(1)两种植物群落下的表层底泥中Corg、TN、Cd、Cr、Pb和Zn均有显著富集效应,只有黑三棱群落下表层底泥中As、Hg和Ni有显著富集效应。其中Corg和Cd的REI最大,均在75以上；TN、Hg、Ni和Zn的REI次之,为50左右；As、Cr和Pb的REI最小,为20左右。(2)只有扁秆呰草群落下的中层底泥中Hg有显著富集效应,REI为48.3。(3)只有扁秆呰草群落下的下层底泥中Cr和Pb有显著富集作用,REI分别为15.7和13.9。可见扁秆呰草群落下的底泥中Corg、TN、Cd、Cr、Hg、Pb和Zn有显著富集效应,黑三棱群落下Corg、TN、As、Cd、Cr、Hg、Ni、Pb和Zn有显著富集效应,且富集效应均主要发生在表层底泥。用偏最小二乘回归分析底泥中Corg、TN、As、Cd、Cr、Hg、Ni、Pb和Zn的本底值、植物种类、生境类型和底泥质地对各REI的影响,发现这四个因子对Corg、TN和各重金属REI有显著影响,四个影响因子对各REI的总体方差贡献率多在80%以上。(1)对于表层底泥,总体上,Corg、TN和各重金属的REI主要受其自身在表层底泥中的本底值的影响(底泥中Corg、TN和各重金属的REI与其本底值呈正相关),其次为植物种类(对于Corg、TN、Cd、Ni、Pb和Zn的REI,扁秆呰草黑三棱；对于As、Cr和Hg的REI,黑三棱扁秆呰草),再次为生境(对于TN、Cr和Ni的REI,浅水区浅滩区),底泥质地对其REI的影响相对最小(As的REI与底泥粒径大小呈正相关)。(2)对于中层底泥,Hg的REI主要受植物种类的影响(扁秆呰草黑三棱),其次为Hg在底泥中的本底值(REI与本底值呈正相关),再次为生境类型(浅水区浅滩区)和底泥质地(REI与底泥粒径大小呈负相关)。(3)对于下层底泥,Cr的REI主要受到Cr在下层底泥中的本底值的影响(REI与本底值呈正相关),其次为生境类型(浅水区浅滩区),再次为植物种类(黑三棱扁秆呰草)。Pb的REI主要受到Pb在下层底泥中的本底值的影响(REI与本底值呈正相关),其次为植物种类(扁秆呰草黑三棱)。可见,整体上,植物群落下的0-30cm深的底泥中Corg、TN和各重金属的REI主要受到其在底泥中本底值的影响,其次为植物种类,然后为生境类型,而底泥质地的影响很小。本文的研究结果可为污染河流的生态修复提供一定的借鉴：在污染河流中种植当地优势种挺水植物可以使河流生态系统中的碳、营养元素和某些重金属定向转移到植物群落下的底泥中,尤其是表层底泥中。这其中的主要驱动力可能是植物对水体中的颗粒物和营养物质的拦截,以及植物枯落物和死亡根系的分解和矿化。扁秆呰草可能对Cd、Cr、Hg、Pb和Zn有吸收富集作用,黑三棱可能对As、 Cd、Cr、Hg、Ni、Pb和Zn有吸收富集作用,这有待于进一步的研究进行验证。
【关键词】：底泥 植物群落 有机碳 营养元素 重金属 元素富集
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X522;X173
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 第一章 研究背景与进展综述13-23
• 1.1 研究背景和意义13-14
• 1.2 相关研究进展综述14-22
• 1.2.1 污染河流的修复方法综述14
• 1.2.2 底泥中氮磷和重金属含量的影响因素综述14-20
• 1.2.3 植物对底泥中营养元素和重金属的影响综述20-22
• 1.3 研究目标与内容22-23
• 第二章 研究区概况与研究方法23-28
• 2.1 采样地点和材料23-25
• 2.2 采样方案25
• 2.3 数据获取与处理25-26
• 2.4 技术路线26-28
• 第三章 研究区水体和底泥中碳氮磷和各重金属的总体分布特征28-31
• 3.1 研究区水体和底泥中碳氮磷和各重金属的总体分布特征28-30
• 3.2 小结30-31
• 第四章 植物群落下各层次底泥中碳氮磷和各重金属的富集效应分析31-37
• 4.1 植物群落下的表层底泥中碳氮磷和各重金属的富集效应分析31-32
• 4.2 植物群落下的中层底泥中碳氮磷和各重金属的富集效应分析32-33
• 4.3 植物群落下的下层底泥中碳氮磷和各重金属的富集效应分析33-34
• 4.4 讨论34-35
• 4.5 小结35-37
• 第五章 碳氮磷和各重金属相对富集指数的影响因素分析37-45
• 5.1 表层底泥碳氮磷和各重金属相对富集指数的影响因素分析37-38
• 5.2 中层底泥碳氮磷和各重金属相对富集指数的影响因素分析38-40
• 5.3 下层底泥碳氮磷和各重金属相对富集指数的影响因素分析40-41
• 5.4 讨论41-43
• 5.5 小结43-45
• 第六章 总结与展望45-48
• 6.1 结论45-46
• 6.2 创新点46
• 6.3 展望46-48
• 参考文献48-55
• 致谢55-57

【参考文献】

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