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汞是一种参与全球生物地球化学循环的元素,城市作为人为汞源的主要产生、驻留地点,大气汞污染研究正日益受到重视。本研究以城市森林植被中的常见物种为研究对象,从个体水平研究植物从大气中汇集-转运-贮存的过程。论文选择上海市内复旦大学邯郸路校区、华东师范大学中山北路校区、吴泾工业区、嘉定工业区、闵行滨江公园、华东师范大学闵行校区六个样点,野外采集大气、土壤、干沉降、植物样品,测量胸径、叶片表面积、叶片厚度等形态学指标,分析所有样品中的汞含量,研究不同汞污染胁迫条件下叶片的抗氧化物酶活性、可溶性蛋白含量、叶绿素含量等生理生化指标,得出以下研究结果。(1)研究区域大气汞浓度范围为12.04-612.5ng/m~3,平均为116.2ng/m~3。其中滨江公园样点大气汞浓度(612.5ng/m~3)最高,远超过全国大多数城市的大气汞浓度范围(5.4-18.4ng/m~3)。而吴泾工业区、华师大闵行校区、华师大中北校区、嘉定工业区、复旦大学样点的汞浓度基本与全国大多城市背景值相近,但均远高于全球大气背景值2-5ng/m~3。研究区域汞干沉降量为33.28-177.8ng/m~2/d,平均89.98ng/m~2/d,与我国其他城市汞沉降量(119.6-147.6 ng/m~2/d)相比较低。地积累指数显示,吴泾工业区与复旦大学呈轻度汞污染,而其他样点土壤无汞污染风险。(2)研究样点内叶片吸收的汞含量在5.500-255.2ng/g范围内,吸附的汞含量0.0046-1.571ng/cm~2。叶片对汞的吸附吸收能力(均值分别为41.35ng/g和0.1654ng/cm~2)均显著高于茎(均值分别为21.63ng/g和0.06372ng/cm~2)。汞的吸附与吸收规律有显著差别。在叶片所汇集的汞中,吸收的比例远高于吸附的比例。就生活型而言,常绿树种叶片对汞的吸收作用高于落叶树种,前者叶片吸收的汞浓度约为后者的1.7倍;针叶树种比阔叶树种对汞的吸附能力更强,针叶吸附的汞浓度约为阔叶的12.5倍;但针叶树吸收汞的能力确比阔叶树弱,前者约为后者的3/4。物种间对汞的吸附、吸收能力的差异导致不同物种对汞的汇集能力呈现明显不同的特点。从单一叶片汞汇集角度比较,吸收的汞占绝对比重,阔叶树种如香樟、珊瑚等吸收的汞占90%以上。针叶树种如龙柏、雪松的吸附比例高于阔叶树种,分别为28.05%和23.97%。从单位叶面积角度比较,雪松的汞汇集能力最强,悬铃木的汞汇集能力最弱,前者是后者的10倍。对比乔木与灌木,二者叶片吸收与吸附作用能力无显著差异。相关性分析表明,茎叶收的汞含量明显受大气汞浓度或汞干沉降含量影响,但吸附作用没有相似规律。(3)植物树干也是植物体内汇集汞的场所之一。本论文所研究的物种中,树皮汞含量范围为3.982-26.04ng/g。树皮对汞的汇集主要通过吸附作用,其汞含量与大气汞的干沉降相关,适合作为对大气汞干沉降的生物监测组织。木质部(树芯)汞浓度范围为1.412-9.134ng/g,主要来源于叶片对大气汞的吸收,近15-20年以来,闵行地区香樟木质部的汞浓度随年份的推近而增加,一定程度表明近年大气汞浓度含量呈增高趋势。综合树木的树干、树枝与叶片中汞储存量分析,常绿阔叶树木主要以树叶的汞储存量为主,占总储存量60%以上。常绿落叶树种与针叶树种则主要储存在树干中。其中,香樟在各类乔木中具有较高的汞汇集能力。(4)在受到汞胁迫的条件下,植物会调节自身的酶活性、叶绿素含量、可溶性蛋白含量等一系列内源物质进行应对,以保护植物体的正常生理活动。其中,POD酶、CAT酶、可溶性蛋白、叶绿素对汞污染胁迫敏感。在研究的三种典型城市绿地物种中,悬铃木与瓜子黄杨较为敏感,通过调节内源物质如CAT酶、可溶性蛋白,抵抗汞的不利影响。香樟叶片中各类生理生化指标对汞胁迫不敏感,对吸收的汞具有一定的耐受性。植物从大气中汇集的汞,最终可通过凋落物回归土壤。本研究可为利用城市植物净化大气汞污染提供科学依据,同时为进一步揭示城市绿地植物在城市大气-土壤中汞的生物地球化学循环提供参考。