南京市公路旁土壤—植物系統(tǒng)重金屬污染研究.pdf

1、本論文以江蘇省南京市境內(nèi)的主要公路為研究對(duì)象，對(duì)繞城公路(機(jī)場(chǎng)高速、城市干線)兩側(cè)農(nóng)田和林地土壤及植物(農(nóng)作物水稻、小麥和蔬菜，林帶意楊和落羽杉樹木，綠化植物喬木香樟、灌木大葉黃楊和海桐、草坪植物狗牙根、馬尼拉草)樣品進(jìn)行采集，分別測(cè)定樣本中Al、Fe、Mn、Cu、Zn、Cr、Pb和(Ni)的含量。通過測(cè)定結(jié)果分別對(duì)土壤和農(nóng)產(chǎn)品(繞城公路)中重金屬質(zhì)量安全進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，土壤和農(nóng)作物中重金屬污染的分布特征及來源進(jìn)行分析；并比較了不同林帶

2、樹木對(duì)除Ni外的7種重金屬的累積效應(yīng)，意楊樹木不同部位對(duì)重金屬的吸收、吸附及監(jiān)測(cè)功能，還探討了不同層次喬灌草植物葉層對(duì)重金屬(除Ni外)的蓄積作用。在此基礎(chǔ)上，本文主要得到以下結(jié)論： 1.在所調(diào)查的繞城公路中，路側(cè)不同植被類型表層土壤除Mn、Cu、Zn和Pb(部分或全部)外，其它重金屬的含量一般均低于南京地區(qū)土壤元素背景值。稻田、菜田(除北側(cè)Al和Ni)及南側(cè)林地中全部或多數(shù)重金屬的含量均高于相對(duì)清潔點(diǎn)植物園。在北側(cè)，稻田中Al

3、、Fe、Cr和Ni的含量明顯地高于萊田；在南側(cè)，菜田中Cu、Pb和Zn，林地中Mn、Cu、Zn和Pb均明顯高于稻田。稻田中Cr和Ni的含量北側(cè)顯著地高于南側(cè)；而它們?cè)诓颂镏械暮?，南?cè)顯著地高于北側(cè)。 2.公路北側(cè)200m范圍內(nèi)農(nóng)田土壤中Mn(稻田)和Cu、Zn、Pb(菜田)的污染指數(shù)隨距離的增加而明顯的增加，后者在距路側(cè)30m后才出現(xiàn)污染現(xiàn)象。公路環(huán)境重金屬污染對(duì)土壤中某些重金屬的影響范圍可能已超過200m。北側(cè)農(nóng)田和南側(cè)林地

4、中Al、Fe、Cr和Ni可能主要來源于交通污染；Mn可能來自于土壤等非交通污染；Pb可能來源于土壤和交通污染；Cu和Zn在稻田與菜田、林地的來源有一定的差異。 3.公路北側(cè)萊田垂直剖面土壤中Mn、Cu、Zn和Pb的含量全部或部分地高于相對(duì)清潔點(diǎn)植物園，其它植被類型土壤中重金屬含量一般均不同程度地超出同層次的植物園?？傮w上垂直剖面土壤中重金屬含量隨層次的變化規(guī)律不明顯，僅有稻田中Pb，南側(cè)稻田中Cr，北側(cè)菜田中Pb和Zn隨深度的加

5、深表現(xiàn)為顯著地降低。 4.以南京地區(qū)土壤元素背景均值為標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)價(jià)路側(cè)不同植被類型表層土壤環(huán)境質(zhì)量，土壤污染程度均達(dá)3級(jí)，屬輕度污染(南側(cè)林地污染最嚴(yán)重；北側(cè)稻田較南側(cè)稍重；北側(cè)萊田最輕)；它們一般以Pb的污染較重且均未受到Al、Fe、Cr(除北側(cè)稻田)和Ni的污染，其它重金屬(除南側(cè)稻田中Cu、Zn和Cr)對(duì)土壤均造成了不同程度的污染；其中稻田以Mn、Cu和Pb為主要污染特征元素，菜田為Cu、Zn和Pb，而林地為Mn、Cu、Zn

6、和Pb。5．公路兩側(cè)主要農(nóng)作物水稻各部位中重金屬的含量一般在兩側(cè)的差異性不明顯(除北側(cè)稻葉中Zn和南側(cè)稻米中Cr顯著地低于另一側(cè))。水稻中A1、Fe、Mn、Cu和Zn主要累積在葉片；Cr和Ni以稻米中含量最低，而Pb在稻米中累積最多。小麥中Pb在葉片中的累積最多；A1、Fe、Cr和Ni在麥粒中最低，而Mn、Cu和Zn在麥粒中累積最多。麥葉中Al和Zn，麥葉和麥殼中Fe、Mn、Cr和Ni，麥粒中Ni顯著或極顯著地低于稻葉、稻殼或稻米；而麥

7、殼中Cu乖Pb，麥粒中Fe、Mn、Zn均明顯高于稻殼或稻米。蔬菜作物中大多重金屬在葉片中的累積多于可食部分；葉片和可食部分中Zn和Ni的含量均以山芋最低；除南側(cè)葉片外，Pb和cr分別以四季豆(最低)或山芋(最高)；Al、Fe在葉片和可食部分分別以花菜和山芋最低；除北側(cè)可食部分中Mn和南側(cè)可食部分中Cu，均以山芋中最低。6．公路兩側(cè)主要農(nóng)作物不同部位中重金屬含量隨距離的變化特征如下：稻葉中Al、Fe和Pb隨距離的增加而顯著的下降；而北側(cè)稻

8、殼中Mn和zn，南側(cè)麥葉中Al和Ni表現(xiàn)為明顯地升高；其它重金屬在稻葉(殼)和麥葉，8種重金屬在稻米、麥殼(粒)中，含量隨距離的變化均不明顯。北側(cè)蔬菜作物山芋葉片中Mn隨距離的增加而明顯地降低；而花菜葉片中Zn，山芋可食部分中A1、Zn、Pb隨距離的增加反而增高；其它重金屬在葉片及可食部分中含量隨距離的變化也均不明顯。水稻葉片中Pb含量隨距離變化的兩個(gè)擬合方程分別為：①y=θ<,1>+θ<,2>exp(-θ<,3>(x-θ<,4>)<'

9、2>)θ=2.1821，1.0300，0.6179，0.2915；q=3.2796和②y=θ<,1>+θ<,2>exp(-θ<,3>x<'2>)θ=2.0248，6.3756，0.1210；q=2.9458 7．路側(cè)農(nóng)作物(水稻和小麥)葉片中A1、Fe、Pb的主要來源可能為交通污染，Zn為土壤。稻葉中，Cr可能主要來自交通污染；Mn、Ni和Cu來源于土壤和交通污染。麥葉中，Cu可能來自土壤等非交通污染；Mn的來源不同于其它重金屬，較為

10、復(fù)雜：而cr和Ni來自于土壤和交通污染。 8．以國(guó)家食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)來評(píng)價(jià)路側(cè)主要農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全性，未受污染的包括麥粒中A1和Zn、稻米中Cu和Zn、山芋中Zn；出現(xiàn)普遍污染且較嚴(yán)重的包括稻米中Cr、Pb和Ni(一般北側(cè)比南側(cè)重)，山芋中Cr，花菜中Zn和Ni，四季豆中Zn、Cr和Ni。麥粒受到不同程度的Cu、Cr、Pb和Ni污染，其中Pb較重，Cr和Ni次之，Cu最輕。蔬菜均受到一定程度的Cu的污染但較輕；山芋以Pb和Ni，花菜和四季豆以

11、Pb的污染較為普遍?；ú耸艿絑n的污染重于四季豆；山芋受到Pb和Ni的污染輕于花菜或四季豆，而Cr重于后兩者。山芋以Cr的污染較重，Pb和Ni相對(duì)較輕；花菜以Ni的污染較重，Pb次之，Cr較輕；四季豆以Ni的污染最重，其次為Cr，Pb較輕。 9．落羽杉林帶在吸收凈化公路環(huán)境重金屬元素的效應(yīng)方面的優(yōu)勢(shì)可能較意楊強(qiáng)。 城市干道環(huán)境下生長(zhǎng)的5種不同層次喬灌草植物中，喬木香樟葉層在累積具有營(yíng)養(yǎng)作用的Al、Cu、Fe、Mn和Zn等一般重

12、金屬元素方面有綜合優(yōu)勢(shì)，且對(duì)Al、Cu和Pb的蓄積能力最強(qiáng)；草本植物馬尼拉草在吸收有害重金屬Cr和Pb方面有明顯的優(yōu)勢(shì)且它對(duì)Al、Fe的蓄積能力較強(qiáng)；灌木海桐對(duì)多種重金屬的蓄積作用均較強(qiáng)，其中以Mn、Zn和Pb最強(qiáng)；草本植物狗牙根葉層對(duì)重金屬的蓄積能力均較低；灌木大葉黃楊對(duì)Cr和Pb的蓄積能力較弱，而對(duì)其它重金屬的蓄積能力均不突出。10．Al、Fe或Mn、Cu和Zn在繞城公路路側(cè)意楊樹木各部位中的分布特點(diǎn)與非公路環(huán)境的相對(duì)清潔點(diǎn)植物園相

13、似，以葉片和細(xì)根的含量較高，其次為樹皮，木質(zhì)部最少；Cr、Pb和Ni等有害重金屬在細(xì)根和側(cè)根皮中的含量較高，木質(zhì)部最低，其它部位居中。路側(cè)樹木葉片中Al、Fe和Cr、Pb、Ni的含量有明顯地增加。Al、Fe的總含量(除側(cè)根皮、側(cè)根木質(zhì)部)，Mn、Cu和Zn的總含量(除樹枝皮)，Cr、Pb和Ni的總含量(除側(cè)根皮、樹枝皮和側(cè)根木質(zhì)部)，其余部位在路側(cè)均高于植物園。意楊樹木三個(gè)部位(樹干皮、樹枝皮和葉片)對(duì)重金屬的吸附能力差異明顯，總的來說

14、，以葉片對(duì)Zn的吸附能力最強(qiáng)，其次為Al、Fe、Cu和Pb，對(duì)Mn和Ni的吸附能力較弱；以樹枝皮對(duì)Mn和Cr，樹干皮對(duì)Ni的吸附能力較強(qiáng)，其中后者對(duì)Al、Fe、Cr和Pb的吸附能力較弱，而前者對(duì)Cu和Zn的吸附作用介于葉片和樹干皮。三者對(duì)Al和Fe的吸附量和吸附率均較高，而對(duì)Cr或Ni等最低。 11．采用意楊樹木不同部位對(duì)公路環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)的結(jié)果差異很大。以側(cè)根和樹枝的皮部，環(huán)境質(zhì)量達(dá)到Ⅰ級(jí)清潔水平；以側(cè)根木質(zhì)部，則為Ⅱ級(jí)輕度污染