广州帽峰山森林土壤对降雨产生渗透水及其PAHs的影响

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城市的快速发展对城市生态环境,尤其对地面水环境的影响显著。多环芳烃Polycyclic Aromatic Hydrocarbons(PAHs)是多种具有挥发性、芳香、理化性质稳定的多苯环碳氢化合物的总称,其因高稳定性、致癌性、致畸性的特征而成为威胁人类健康的污染物。城市降雨或暴雨会将城市中悬浮的多环芳烃冲刷带入城市水体,对城市水环境会形成较大危害。城市森林生态系统对于降雨及携带的PAHs具有显著的生态水文效应。其中森林土壤的吸附储滤效应,可有效的消减渗透入径流水量及水体污染物,尤其是对PAHs的消减或去除效应。本研究以广州市帽峰山常绿阔叶次生林、针阔叶混交次生林为对象,开展两类森林土壤对降雨渗透水及PAHs的生态水文影响研究,通过基于森林水文生态定位站的连续观测,对两个土壤深度(30、60cm)与其对应处理的渗透水及PAHs的对比测试,以期揭示森林土壤相对降雨的截留、储滤机能及数量关系,探究森林土壤对PAHs的消减与去除效应。该研究结果可以加深对城市森林生态系统净化环境功能的认识,对定向培育城市生态森林群落有较好的指导作用。经一年多,共13次以上大雨天气的测试,其主要研究结果如下。(1)广州帽峰山常绿阔叶次生林比针阔混交次生林的土壤持水能力强,常绿阔叶次生林生态系统的暴雨生态水文效应极显著。帽峰山针阔叶混交林土壤30cm和60cm深土层截流的渗透水分别占相应累积降雨量(634.2mm)的41.5%、39.3%,较之常绿阔叶次生林相应低17.8%、19.2%;针阔叶混交林土壤30cm深土层、60cm深土层有效储留降水的41.5%、39.3%,而常绿阔叶次生林相应提高储蓄率分别是17.8%、19.2%。按土层60cm渗透响应率计量,则常绿阔叶次生林土壤60cm层的生态对暴雨、大暴雨的渗透率分别达到49.6%、40.0%,较相应的针阔叶林分别小10.8%、20.7%,即常绿阔叶次生林生态系统的暴雨生态水文效应是极显著的。(2)按林内相同土层深度渗透水含量对比,对降雨中PAHs的消减机能常绿阔叶次生林要好于针阔混交次生林。常绿阔叶次生林和针阔叶林混交次生林的土壤30cm、60cm深土层的降雨渗透水与降雨中PAHs组分浓度含量比较,林冠层至60cm土壤层对降雨环境中主要致癌物苯并[g,h,i]苝Benzo[g,h,i]perylene(BPE)、苯并[k]荧蒽Benzo[k]fluoranthene(BKF)、苯并[b]荧蒽Benzo[b]fluoranthene(Bb F)、荧蒽Fluoranthene(FLT)、苯并[a]芘Benzo[a]pyrene(Ba P)、茚苯并-[1,2,3-cd]芘Benzo-[1,2,3-cd]pyrene(IPY)均有浓度去除作用;常绿阔叶次生林冠层至60cm土壤对降雨中Bb F浓度消减52.14%、Ba P浓度消减24.41%、FLT含量消减19.26%、BKF浓度消减9.93%、IPY消减4.99%、BPE浓度消减0.68%。而常绿阔叶次生林的冠层至30cm土层只对降雨中致癌物中BPE、BKF、Bb F、IPY的浓度含量具有消减作用。针阔混交次生林30cm土壤渗透水中13种PAHs组分的浓度高于相应的降雨,而在林内60cm土壤的渗透水PAHs浓度含量则低于相应的降雨含量。(3)针阔混交次生林与常绿阔叶次生林在用0.05%戊二醛溶剂淋溶杀菌,去除土壤中微生物后,通过自然降雨产生的渗透水中多环芳烃含量差异不同。常绿阔叶次生林杀菌后,对降雨中多环芳烃的消减能力明显降低。而针阔混交次生林杀菌后,对降雨中多环芳烃的消减能力反而增强。其中针阔混交次生林30cm深土层的渗透水中萘Naphthalene(NAP)的含量,处理组极显著低于对照组(P<0.01)。针阔混交次生林60cm深土层的渗透水中处理组与对照组的16种多环芳烃含量没有显著差异。常绿阔叶次生林30cm深土层的渗透水中茚苯并-[1,2,3-cd]芘Indeno(1,2,3-cd)pyrene(IPY)含量,处理组比对照组显著增多(P<0.05),其他个别组分含量也出现一定幅度的升高。常绿阔叶次生林60cm土壤处理组和对照渗透水中16种多环芳烃含量均无显著差异,但蒽Anthracene(ANT)、?Chrysene(CHR)、茚苯并-[1,2,3-cd]芘Indeno(1,2,3-cd)pyrene(IPY)等含量处理组要高于对照组。
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