水湿生植物中Cd和Pb的积累研究

发布时间：2019-09-26 07:50

【摘要】：近年来,西湖风景区土壤中的镉(Cd)和铅(Pb)有明显的积累趋势,使得风景区土壤中的重金属污染问题日益突出。植物修复技术是目前治理重金属污染土壤的一种最有发展前景的技术,具有修复成本低廉、易操作、不会破坏土壤结构等优点。利用植物修复土壤重金属污染的超积累植物筛选和研究已有不少报道,但针对西湖风景区环境特点的相关研究尚未见报道。本文旨在研究西湖风景区的自然土壤及部分实地水湿生植物中的重金属分布特征,分析水湿生植物的Cd和Pb积累特点,并应用到西湖风景区污染土壤的治理中,对保护西湖生态环境、合理规划城市发展及保持人体健康具有重要的意义。本研究针对杭州西湖风景区湿地生态系统中的重金属污染问题,基于现有的水湿生植物种质资源,以再力花、黄菖蒲、美人蕉、常绿鸢尾、莎草、睡莲、香蒲和荷花等植物为研究对象,采用人工添加重金属的土壤盆栽试验,研究这些植物地上部分和地下部分的Cd和Pb积累差异。同时,通过测定和分析24个西湖风景区采样点自然土壤中的Cd和Pb含量,了解西湖风景区自然土壤中Pb和Cd的积累情况；测定和分析自然生长在西湖长桥公园、太子湾公园、浴鹄湾、杭州花圃和金溪山庄中的黄菖蒲、再力花、睡莲、香蒲等实生植物,明确这些植物地上部分和地下部分对Pb和Cd的积累状况。主要研究结果如下：1.盆栽试验中,对照组土壤Cd和Pb含量分别为0.34±0.09mg/kg和58.76±3.51mg/kg。Cd添加浓度为1.00mg/kg (Cdl)和5.00mg/kg (Cd2)的处理土壤中Cd含量分别为1.57±0.16mg/kg和5.45±0.45mg/kg, Pb含量与对照组无明显差异。Pb添加浓度为50.00mg/kg (Pbl)和100.00mg/kg (Pb2)的处理土壤中Pb浓度分别为113.49±9.82mg/kg和161.55±10.98mg/kg,Cd含量与对照组无明显差异。2.Cd处理盆栽试验7种植物中,以莎草地上部分积累Cd的含量最高,其次为常绿鸢尾和睡莲,而荷花、美人蕉、莎草和香蒲地下部分的Cd积累量明显高于其他植物。比较植物地上部分与地下部分Cd含量发现,美人蕉、荷花和香蒲的地上部分Cd含量较低,而地下部分Cd含量较高,说明其吸收的Cd主要贮存在地下部分；而睡莲的地上部分Cd含量较高,地下部分Cd含量较低,说明其吸收的Cd能高效转运到地上部分。3.Pb处理盆栽试验表明7种植物地上部分的Pb积累较弱,其中睡莲地上部分的Pb含量要显著高于其他植物,最高值达2.90±0.35mg/kg,但仍低于普通植物Pb的平均含量5.00mg/kg。而这7种植物地下部分Pb含量明显高于地上部分,约为地上部分的10-20倍；随着土壤中Pb浓度的增加,除睡莲外的各种参试植物地下部分的Pb含量随之增加,其中以莎草在Pb2处理时地下部分Pb含量为最高,达20.86±1.24mg/kg,说明这些植物吸收的Pb大部分固定在地下部分。4.盆栽试验中,只有常绿鸢尾、莎草和睡莲对Cd的转运系数出现大于1的现象,说明常绿鸢尾、莎草和睡莲从根部吸收和转运Cd到地上部分的能力较强,地上部分具有较好的Cd积累能力。所有植物对Pb的转运系数均低于1,说明这些植物地上部分对Pb的积累能力不强。5.盆栽试验中,所有植物对Cd和Pb的富集系数都小于1,说明这些植物对土壤中Cd和Pb的富集能力均较低。6.经Duncan检验,香蒲、莎草和再力花地上部分生物量无明显差异,常绿鸢尾、睡莲和黄菖蒲地上部分的生物量差异不明显。8种植物的平均生物量依次为香蒲再力花莎草美人蕉荷花常绿鸢尾黄菖蒲睡莲。常绿鸢尾和荷花地上部分生物量不随着土壤中Cd和Pb浓度的变化而有明显的变化,而部分植物表现为土壤中重金属浓度越高,植物地上部分的生物量有所降低。7.西湖风景区采样调查发现,24个自然土壤样品中Cd含量的平均值为0.44mg/kg,Pb含量的平均值为62.90mg/kg,分别高于杭州市土壤中Cd和Pb的地质背景值。约有70%的样品具有不同程度的Cd污染,其中4.2%的样品属于重度污染；约有87.5%的样品具有不同程度的Pb污染,大部分属于轻微或轻度污染。8.野外实生植物采样分析发现,黄菖蒲和睡莲地上部分积累Cd的能力明显优于再力花,而再力花地下部分积累Cd的能力明显优于其他植物。42份植物样品均未表现出较强的Pb积累能力,但香蒲地下部分积累Pb的能力明显优于其他植物。9.当Cd和Pb在人工添加重金属的盆栽土壤和西湖景区自然土壤中浓度相当时,同种植物在盆栽试验和自然条件下对Cd和Pb的积累能力无明显差异。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X173

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