北京常见灌木对重金属的吸收能力评价及其积累特征研究

来源 :北京林业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jimmyzcc
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土壤重金属污染是城市面临的重要生态问题,有研究表明北京地区土壤中镉(Cd)、锌(Zn)、铅(Pb)、铜(Cu)含量明显高于其背景值,需引起重视。利用植物吸收重金属是改善城市生态环境的有效方法。生物量较大、生态适应性强、可广泛应用于城市绿地的园林木本植物对重金属的吸收能力评价虽有相关报道,但涉及的种类有限。不同植物种类对重金属的吸收能力有差异,但其差异机制尚不明确。因此,本研究评价了北京地区16种常见灌木对Cd、Zn、Pb、Cu的吸收能力,并选用对Cd、Zn吸收能力较强与较弱的灌木,进行Cd、Zn单一处理盆栽污染模拟实验,系统研究其对Cd、Zn的吸收差异特征及机制。主要研究结果如下:1.北京道路绿地中16种灌木Cd、Zn、Pb、Cu综合吸收能力较强的为紫丁香(Syringa oblata)、金叶女贞(Ligustrum×vicaryi)、黄杨(Buxus sinica);较弱的为棣棠(Kerria japonica)、紫叶小檗(Berberis thunbergii‘Atropurpurea’)、大叶黄杨(Euonymus japonicus)。2.盆栽条件下,4种灌木各器官Cd、Zn含量随土壤Cd、Zn处理浓度的升高而增加,根系含量明显高于叶片和枝条,占整株含量的57.13%以上。4种灌木整株Cd、Zn含量均表现为:金叶女贞>黄杨>‘光谱’月季(Rosa‘Spectra’)>大叶黄杨,与实地道路条件下得出的吸收能力强弱表现基本一致。3.当土壤Cd处理浓度高于100mg/kg,Zn处理浓度高于1000mg/kg,4种灌木生长和生理活动明显受抑制。据耐性综合评价值,4种灌木对Cd的耐性大小为:金叶女贞>‘光谱’月季>黄杨>大叶黄杨;对Zn的耐性大小为:金叶女贞>黄杨>大叶黄杨>‘光谱’月季。4种灌木对Cd、Zn的吸收能力与耐受能力排序不完全一致。4.Cd在4种灌木叶片和根系中的主要化学形态分别是乙醇、氯化钠提取态,Zn则为水、氯化钠提取态。吸收能力较强的树种(黄杨和金叶女贞)与吸收能力较弱的树种(‘光谱’月季、大叶黄杨)相比,Cd处理下,叶片和根系中均为乙醇提取态Cd占比较低;Zn处理下,叶片中水提取态Zn占比较高,根系中残渣态Zn占比较低。说明4种灌木对Cd的吸收能力差异可能与乙醇提取态Cd占比相关,对Zn的吸收能力差异可能与水提取态Zn、残渣态Zn占比相关。5.Cd、Zn在4种灌木叶片和根系中的亚细胞分布均以细胞碎屑组分为主,其次是金属富集颗粒和热稳定蛋白组分,细胞器和热敏感组分中分布较少。吸收能力较强的树种(黄杨和金叶女贞)与吸收能力较弱的树种(‘光谱’月季、大叶黄杨)相比,Cd处理下,叶片中的Cd在热稳定蛋白组分的分配比例较高,根系中的Cd在细胞器组分的分配比例较低;Zn处理下,叶片中的Zn在细胞碎屑组分的分配比例较低,根系中的Zn在热稳定蛋白组分的分配比例较高。说明4种灌木对Cd的吸收能力差异可能与Cd在热稳定蛋白、细胞器组分中的分布相关,对Zn的吸收能力差异可能与Zn在细胞碎屑、热稳定蛋白组分中的分布相关。6.傅里叶红外光谱(FTIR)分析表明Cd、Zn处理下,4种灌木根系细胞壁上均以羟基/氨基特征峰偏移最为明显,偏移量为-21~15 cm。其次是羧基、纤维素糖链以及硫酸酯特征峰,偏移量为-4~8 cm。说明4种灌木根系细胞壁上羟基、氨基是结合Cd、Zn的主要官能团,羧基、糖类和脂类物质也参与了Cd、Zn吸附。本文评价了北京地区16种灌木对Cd、Zn、Pb、Cu的吸收能力,分析了4种灌木对Cd、Zn的吸收特征和耐受性。4种灌木对Cd、Zn的吸收能力差异与Cd、Zn在其体内的化学形态和亚细胞分布有关,根系细胞壁是4种灌木积累Cd、Zn的主要位置,其上羟基、氨基是结合Cd、Zn的主要官能团。
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我国境域辽阔,环境多样,资源丰富。在自然发展与人类活动的双重影响下,形成了独特而多样的地域景观,构成了千差万别的区域土地风貌。然而,随着城市化的推进,许多珍贵的传统地域景观风貌逐渐消失,城市的建设与人居的营建面临着诸多问题。探索区域本土地域景观的特征与形成原因,是为当前“美丽中国”与“城乡一体化建设”提供理论基础的重要环节。本文以古代南宁府城及其周边地区为研究对象,以人居环境学、地域景观为理论支撑