樟樹(shù)葉片氮同位素指示城市大氣氮沉降——以南昌市為例.pdf

1、由于長(zhǎng)期暴露在人為污染環(huán)境下,城市及其周邊區(qū)域的生態(tài)環(huán)境相對(duì)脆弱,因而大氣高N沉降的影響可能尤為顯著。為了探討維管束植物監(jiān)測(cè)大氣氮沉降的可行性,研究南昌市大氣氮沉降的空間分布以及追溯其大氣氮源,本論文測(cè)定了南昌市五個(gè)功能區(qū)的10個(gè)采樣點(diǎn)155個(gè)樟葉樣和22個(gè)根際土樣品的氮含量和氮同位素值以及51個(gè)樟樹(shù)葉片比葉面積和24個(gè)樟樹(shù)葉片葉片面積。通過(guò)對(duì)不同功能區(qū)樟樹(shù)葉氮含量和氮同位素的對(duì)比研究,揭示樟葉氮含量和氮同位素對(duì)環(huán)境因子和氮沉降變化的響

2、應(yīng)機(jī)制。進(jìn)而運(yùn)用不同影響條件下樟葉氮元素含量和氮同位素,并結(jié)合樟樹(shù)葉年齡、樟樹(shù)葉生長(zhǎng)樹(shù)冠條件以及生長(zhǎng)土壤狀況,對(duì)南昌地區(qū)的大氣氮沉降進(jìn)行了詳細(xì)研究,探討了樟樹(shù)葉同位素方法在環(huán)境監(jiān)測(cè)和大氣氮沉降研究中應(yīng)用的影響條件,并為城市氮污染的防治提供了地球化學(xué)依據(jù),得到了一些有意義的發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)新點(diǎn)。
　　 (1)不同功能區(qū)樟樹(shù)葉氮含量和氮同位素的比較。
　　 通過(guò)對(duì)比各個(gè)功能區(qū)中樟樹(shù)葉的氮含量,我們發(fā)現(xiàn)居民區(qū)樟樹(shù)葉氮含量是各功能區(qū)中最

3、低的；除了高速路,其它公路附近樟樹(shù)葉的氮含量都低于工業(yè)區(qū)。該結(jié)果顯示樟樹(shù)葉氮含量與所在功能區(qū)的氮沉降強(qiáng)度變化情況基本一致,維管束植物可以作為大氣氮沉降的指示生物。分析各功能區(qū)樟樹(shù)葉的氮同位素值發(fā)現(xiàn),火電廠(-2.59‰～3.57‰)、公路(-4.42‰～3.04‰)、市區(qū)居民區(qū)(-0.79～2.52‰)等采樣點(diǎn)樟樹(shù)葉的δ15N隨葉齡增大而增大,且整體偏正；氨廠采樣點(diǎn)樟樹(shù)葉的δ15N隨葉齡增大而降低,且整體偏負(fù)(-9.85±0.62‰)；

4、梅嶺、前湖采樣點(diǎn)樟樹(shù)葉的δ15N基本不隨葉齡發(fā)生變化。這可能說(shuō)明前三者的大氣氮沉降主要是燃料燃燒所產(chǎn)生的,與氨廠氮沉降源有本質(zhì)區(qū)別,同時(shí)表明利用不同葉齡樟樹(shù)葉氮同位素間變化規(guī)律可以定性分析氮沉降來(lái)源。對(duì)所有樟樹(shù)葉樣品的δ15N和N％擬合發(fā)現(xiàn)無(wú)相關(guān)性,表明南昌市大氣氮沉降來(lái)源復(fù)雜多樣。
　　 (2)距污染源不同距離上樟樹(shù)葉氮含量和氮同位素的空間分布。
　　 通過(guò)對(duì)南昌市兩典型氮點(diǎn)源(江西氨廠和昌樟高速路)附近樟樹(shù)葉氮素分析

5、發(fā)現(xiàn),樟樹(shù)葉氮含量與距排放源距離關(guān)系密切,樟樹(shù)葉氮含量隨距離的增大而降低。氨廠附近樟樹(shù)葉的δ15N整體偏負(fù),而且其樟樹(shù)葉的δ15N隨距離增大而增大,隨樹(shù)葉年齡的增大而降低,且樹(shù)底葉片的δ15N要高于樹(shù)頂。這些結(jié)果都表明氨廠附近樟樹(shù)葉吸收了大氣中來(lái)自氨廠的大量δ15N偏負(fù)的氨。高速路附近樟樹(shù)葉的δ15N整體偏正(-4.60～3.04‰),且距離公路最近的樟樹(shù)葉δ15N最偏正,在離公路最遠(yuǎn)的160m處樟樹(shù)葉δ15N最偏負(fù),這反映了離公路近的

6、樟樹(shù)葉吸收了大量的來(lái)自公路的偏正的含氮化合物。
　　 (3)其它影響因素。
　　 葉片面積、土壤環(huán)境、季節(jié)等是影響樟樹(shù)葉監(jiān)測(cè)大氣氮沉降的內(nèi)因或外因,也可以根據(jù)這些影響因子分別了解大氣氮沉降情況。分析部分樟樹(shù)葉面積和比葉面積(SLA)發(fā)現(xiàn):居民區(qū)樟樹(shù)葉樣品的SLA低于工業(yè)區(qū),平均低6％；梅嶺的葉片面積是所有功能區(qū)中最高的。表明高污染區(qū)植物葉片的SLA要高于低污染區(qū)或無(wú)污染區(qū)；低污染區(qū)較高污染區(qū)植物葉片面積大。通過(guò)分析污染區(qū)

7、和非污染區(qū)樟樹(shù)葉與根際土的N％和δ15N,發(fā)現(xiàn)各區(qū)的N％的相關(guān)性顯著,而只有非污染區(qū)的樟樹(shù)葉和根際土δ15N相關(guān)性顯著,這表明污染區(qū)氮沉降對(duì)樟樹(shù)葉的生長(zhǎng)影響巨大。對(duì)梅嶺獅子峰腳下春秋季節(jié)的樟樹(shù)葉樣品進(jìn)行分析,分析結(jié)果表明,除嫩葉外春季樟樹(shù)葉氮含量(2.36％)略低于秋季(2.49％),但并沒(méi)有顯著差異(p>0.05)。春季(.0.34±0.23‰)樟樹(shù)葉氮同位素值顯著低于秋季(0.31±‰0.23‰)(p<0.05),這可能是樟樹(shù)葉在春