京南地区土壤重金属污染特征与杨树修复效应

论文题目: 京南地区土壤重金属污染特征与杨树修复效应

论文类型: 博士论文

论文专业: 古生物学与地层学

作者: 吴雁华

导师: 万晓樵

关键词: 北京,土壤重金属,植物修复,杨树,效应

文献来源: 中国地质大学（北京）

发表年度: 2005

论文摘要: 以北京南部地区为研究区域,运用资料分析和实地调查、实验分析与模拟相结合等手段,论证了土壤重金属污染特性与杨树修复效应。土壤重金属分布从城区到郊区由高到低,从区域东部向西部,土壤重金属含量呈逐渐减少、带状分布特征。以河流、高等级公路为中心向两侧,土壤重金属含量逐渐减少。土壤重金属含量大多集中于表层,尤以0~30cm 的表层最为集中,含量顺序为Zn>Pb>Cu>As>Cd,大多高于相应的土壤背景值,分别达到预警水平、轻度污染、中度污染、重度污染等。主要形态包括可交换态、残留态、铁锰氧化还原态、碳酸盐态和有机态等。污水、污泥中重金属含量、形态有所不同。杨树植株不同部分积累重金属各异。Pb 含量顺序为叶>枝皮>茎皮>根皮>枝材>根材>茎材。Cd 含量顺序为叶>枝皮>根皮>根材>茎皮>枝材>茎材。Cu 的含量顺序为枝皮>枝材>叶>根材>根皮>茎皮>茎材。As 的含量顺序为茎皮>根材>枝皮>根皮>茎材>枝材>叶。Zn 的含量顺序为茎皮>根材>枝皮>根皮>茎材>枝材>叶。杨树各部分对重金属吸收贮存水平存在显著差异,具体顺序为Zn>As>Cu>Cd>Pb。Pb 污染状态下,土壤颗粒表面具有较高吸附能的吸附位才能吸附Pb。当Pb 与Cd、Zn 共存时,处于较低吸附能的吸附位也能吸附铅,土壤颗粒表面较低吸附能的吸附位较多,表现为复合污染状态下,土壤对铅的最大吸附量较铅单一污染要大,即Xm 值高。实验测定的解吸率顺序为Zn>Cd>Pb,反映了Pb 与吸附位结合最牢固,Zn 最小。重金属在杨树体内有较高的迁移性,容易在各器官内积累和分配,产生明显的生物富集作用。在不同浓度的重金属条件下,杨树体内积累重金属元素的数量发生变化。同时增加土壤中Pb、Cd、Zn,杨树体内Pb、Cd、Zn 的贮量大幅度增加,显示三者具有明显的协同吸收作用。土壤和大气重金属成分相似。杨树散逸到大气重金属数量未测出,修复过程中尚未发现二次污染。杨树重金属累积率以3≡15 年生为高,1≡2 年生和大于15年生的杨树最小。杨树的根系重量分布于表土层,与重金属在土壤的含量分布叠合,更易吸收土壤中重金属离子。重金属在杨树体内转移与土壤pH 密切相关。构建杨树为优势种的植物群落,以充分发挥整体修复作用。田间修复模式宜包括杨树类为主的生态屏障林、杨树幼苗林、农杨间作、农田防护林等。

论文目录:

第一章 绪论

1.1 研究价值与理论意义

1.2 研究现状与进展

1.2.1 植物修复重金属污染土壤的含义

1.2.2 植物修复土壤重金属污染的优势

1.2.3 植物修复重金属污染土壤技术的作用机理

1.2.3.1 植物提取(phytoextraction)

1.2.3.2 根际过滤(rhyzofiltration)

1.2.3.3 植物蒸发(phytovolatization)

1.2.3.4 植物稳定(phytostablization)

1.2.4 超积累植物物种资源筛选

1.2.5 木本植物修复(dendroremediation)研究

1.2.6 植物修复中基因技术的作用

1.2.7 杨树修复效应研究

1.2.8 北京南郊灌区土壤重金属污染研究

1.2.9 植物修复土壤重金属污染研究存在问题

1.2.9.1 超富集植物修复的有限性

1.2.9.2 植物修复土壤重金属污染机理研究较少

1.2.9.3 对较大范围的土壤污染与修复重视不够

1.3 研究思路

1.4 研究目的

1.5 本章小结

第二章 研究思路与方法

2.1 研究区域

2.2 供试土壤

2.3 研究内容

2.4 研究方法

2.4.1 野外采样

2.4.2 栽培实验

2.4.3 重金属复合污染试验

2.4.4 土壤中重金属含量的测定

2.4.5 杨树重金属全量的测定试验

2.4.5.1 采样方法

2.4.5.2 待测液的制备

2.4.6 等温吸附和解吸实验

2.4.7 污水与污泥泥质分析

2.4.8 大气逸散物测定

2.4.9 公路旁土壤重金属 Pb 含量测定

2.4.10 杨树叶吸附重金属 Pb 的测定

2.5 本章小结

第三章 影响杨树修复土壤重金属污染的因素

3.1 杨树的生物学和生态学特征

3.1.1 生物学特征

3.1.2 生态学特征

3.1.3 杨树根系特征对修复的影响

3.2 影响杨树修复重金属污染土壤的因素

3.2.1 土壤物理性质

3.2.2 土壤pH 值

3.2.3 土壤有机质

3.2.4 土壤化学组分

3.2.5 土壤母质

3.3 京南地区土壤重金属来源分析

3.3.1 生产性污染

3.3.2 生活性污染

3.3.3 大气沉降

3.4 本章小结

第四章 京南地区重金属分布特征

4.1 京南地区土壤重金属含量

4.1.1 土壤重金属含量

4.1.2 土壤重金属污染评价

4.1.2.1 土壤单重金属元素污染指数

4.1.2.2 土壤重金属综合污染

4.2 京南地区土壤重金属分布

4.2.1 水平分布

4.2.2 垂直分布

4.2.3 土壤重金属形态

4.3 京南地区水体重金属含量

4.3.1 污水中重金属的含量

4.3.2 污泥泥质分析

4.4 本章小结

第五章 杨树修复重金属效应

5.1 杨树体内重金属元素特征与修复效应

5.1.1 各部分生物量分配

5.1.2 各部分重金属元素含量

5.2 杨树各部分重金属元素贮存量分析

5.2.1 单体植株积累与草本植物对比

5.2.2 杨树各部位对重金属的吸收

5.2.3 不同部位对同一元素的贮存量

5.2.4 同一部分对不同元素的贮存量

5.2.5 杨树与其他木本植物积累重金属元素的比较

5.2.6 杨树对铅元素的吸附

5.3 不同树龄杨树叶子的土壤重金属累积

5.4 杨树根系的修复

5.5 重金属在杨树体内的转移

5.6 杨树枯枝落叶的无害化处理

5.7 本章小结

第六章 土壤复合污染与杨树修复

6.1 土壤重金属的吸附和解吸

6.1.1 土壤对重金属的吸附

6.1.2 土壤对重金属的解吸

6.2 土壤复合污染与杨树茎叶重金属含量

6.2.1 Cd、Zn、Pb 复合污染条件下杨树茎叶的重金属贮存量

6.2.2 杨树对重金属复合污染的忍耐性

6.3 杨树对重金属元素的耐性机制

6.4 本章小结

第七章 杨树大气逸散物分析

7.1 试验设计

7.1.1 相邻地块大气比较法

7.1.2 实验设计

7.2 杨树大气逸散物成分分析

7.2.1 杨树周围大气逸散物成分及含量

7.2.2 杨树周围大气成分的时间变化

7.2.3 杨树重金属逸散物分析

7.3 本章小结

第八章 杨树修复重金属污染土壤的田间应用模式

8.1 杨树种群整体修复格局

8.2 杨树种植的田间应用模式

8.2.1 杨树生态屏障林模式

8.2.2 杨树幼苗林基地模式

8.2.3 农杨间作模式

8.2.4 农田防护林

8.2.5 块状修复林带模式

8.3 本章小结

第九章 结论

参考文献

致谢

个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文

发布时间: 2005-07-19

参考文献

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