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酸雨和Hg污染是当今环境的热点问题,酸沉降严重地区常常伴随着Hg污染。桂林处于我国黔桂土壤Hg高值带边缘,是我国高硫燃煤区,又是我国南方典型的酸沉降区之一。因此在酸雨发生较高的区域研究酸雨胁迫下的Hg污染效应有着重要的现实意义。针对上述情况,本文作者以桂林市作为调查对象,采用野外监测、盆栽实验相结合的方法,对酸雨胁迫下桂林市土壤-蔬菜系统对Hg的响应与机理进行了多方面深入的研究,以期对桂林地区Hg污染及酸雨问题的防治具有一定的科学价值和参考意义。得出的研究成果如下:
1、野外监测表明,桂林市各片区菜地土壤Hg含量平均值为0.099~0.546 mg/kg,为我国11种土壤的Hg平均含量(0.071 mg/kg)的1.39-7.68倍;各片区蔬菜Hg含量平均值为0.046~0.132mg/kg。土壤Hg和蔬菜Hg污染呈对称分布,总体上由市区一远离市区,Hg含量由高一低。不同蔬菜对Hg的富集特征不同,多年生蔬菜>季节性蔬菜,叶菜类>瓜果类。同一菜种的不同部位对Hg的富集能力也不相同,叶菜类植物Hg含量分布为:叶>根>茎;而瓜果类植物Hg含量分布为:叶>根>茎>果。
2、对菜地土壤Hg形态分析结果显示,残渣态>腐殖酸络合态>难氧化降解有机质结合态>易氧化降解有机质结合态>碳酸盐铁锰氧化物结合态>水溶态>交换态。
3.盆栽实验的研究结果表明:
(1)不同浓度的土壤Hg处理对地上部分没有表现出明显的毒害作用。蔬菜各部位Hg含量随土壤Hg含量的增加而升高,与对照相比,10 mg/kg Hg处理的辣椒可食部位№含量是对照(0.031mg/kg)的2.4倍。
(2)不同浓度的土壤Hg对蔬菜种植前后的土壤Hg形态变化表现为:随着土壤Hg浓度的增加各形态Hg含量逐渐增加;水溶态和腐殖酸结合态明显减少,交换态、有机质结合态显著增加,而碳酸盐铁锰氧化物态和残渣态在蔬菜种植前后变化不大。显示蔬菜生长期间,土壤中有效态Hg部分被植物吸收,部分向稳定态转化。
(3)在酸雨处理下,空心菜、辣椒生物量均降低;随着模拟酸雨pH值降低,蔬菜体内Hg积累量随之升高。其中pH值为2.5、3.5的模拟酸雨对蔬菜积累Hg的影响最大;高气Hg处理的盆栽土壤Hg含量、植物Hg含量均较高:蔬菜叶Hg含量受大气Hg浓度的影响显著。模拟酸雨、土壤Hg、大气Hg的复合污染环境效应大于这三种污染物的单因素效应。
(4)模拟酸雨主要影响土壤中水溶态Hg、交换态Hg、腐殖酸络合态Hg。表现为随处理pH值的降低,其含量逐渐升高。有机物结合态Hg随酸雨pH值降低略有减少趋势,对碳酸盐铁锰氧化物态Hg和残渣态Hg没有明显影响。
(5)回归分析表明,无论是野外监测还是盆栽试验,蔬菜根、茎、叶中的Hg或蔬菜中的总Hg,均与土壤碳酸盐结合态Hg成显著正相关关系,这显示蔬菜的Hg污染强度与土壤碳酸盐结合态Hg为共消长的关系。