北京耐土壤重金属污染城市绿化植物的筛选与评价

论文摘要

本文运用潜在生态危害指数法对北京市不同功能区土壤重金属污染状况进行评价,对北京市建成区土壤重金属污染特征进行研究,分析了该地区土壤质地、土壤有机质、pH值等与外来土壤重金属元素吸收固定和积累作用相关的土壤理化性质。在此基础上对28种植物的生长情况及抗逆性进行研究。旨在为抗污染树种的筛选提供理论依据。北京城区土壤尚失自然特性,呈现出空间变异性大、土壤趋向碱性、粗粒化、土壤贫瘠等城市土壤特性;北京市城区广泛地存在着Pb、Zn、Cu污染,各功能区受土壤重金属污染程度由高到低为工业区>商贸区>公园>交通区>文教区>居民区,北京市土壤重金属潜在生态危害水平为轻度生态危害。主要的污染源是来自于工业生产和交通运输。植物受到重金属污染后往往都是植物根系首先受到伤害,有生长迟缓、叶片失绿和出现枯斑,细胞膜透性增大等特征,而且受害程度与土壤重金属污染程度呈正相关关系。由于实际生产中植物地下部难以观察,因此可选取生物量、叶片枯斑与变色两项指标作为植物对重金属污染耐受能力的初步评价指标。若植物有失绿症状和生长受阻的情况出现,则可取植物叶片观察其细胞膜透性和POD活性的变化,来判定植物的受害程度和土壤重金属污染程度。综合聚类分析表明:白蜡、旱柳、毛白杨、紫穗槐对铜、锌、镍的富积能力强,在重金属污染环境下生长良好,可广泛地用于城市绿化建设。垂柳、栾树、水杉、桃、银杏、樱花、元宝枫、圆柏、辅地柏、金银木、小叶黄杨、月季、紫荆、悬铃木对各种重金属元素均有富集能力,但对每种重金属元素的吸附能力都不是很强,可广泛用于园林配置。而且桃、银杏、紫荆、樱花、圆柏这5个树种对污染环境比较敏感,可作为环境污染指示树种,监测重金属污染状况;国槐、白皮松、油松、榆叶梅、紫叶李、大叶黄杨,它们对铬、铅的富积能力最强,同时对镍也有一定的富积能力。生长在重金属污染环境下的这几个树种往往能从树势、树梢枯损情况、叶形和叶片大小分辨出其受害程度;连翘、雪松,这两种植物对镍的富积能力最强,在重金属污染环境下树梢有明显的枯损现象。植物对铜、锌、铅、铬等重金属都有一定的吸附积累能力,但因植物种类的不同富集能力有所不同。生长在重金属污染环境下的植物能改变自己的生活型以适应生存环境,它们比清洁环境下的同种植物具有更强的耐受能力,并通过提高POD、SOD、CAT等酶活性等方式来抵御外界的不良影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 城市环境
• 1.2 城市土壤重金属污染研究进展
• 1.2.1 城市土壤的定义
• 1.2.2 城市土壤的特性
• 1.2.3 城市土壤重金属污染
• 1.2.3.1 重金属污染的来源
• 1.2.3.2 重金属含量的空间分布
• 1.2.3.3 重金属化学形态分析
• 1.3 植物逆境生理研究进展
• 1.3.1 重金属污染对植物的生理伤害与植物抗性研究
• 1.3.2 重金属污染对植物生长发育的影响
• 1.3.2.1 对种子萌发的影响
• 1.3.2.2 对营养生长的影响
• 1.3.2.3 对生殖生长的影响
• 1.3.3 重金属污染对植物生理生化代谢的影响
• 1.3.3.1 对细胞膜（质膜）透性的影响
• 1.3.3.2 对光合作用的影响
• 1.3.3.3 对呼吸作用的影响
• 1.3.3.4 对碳水化合物代谢的影响
• 1.3.3.5 对氮素代谢的影响
• 1.3.3.6 对核酸代谢的影响
• 1.3.3.7 对植物激素的影响
• 1.3.3.8 对抗氧化酶活性的影响
• 1.3.3.9 对营养元素吸收的影响
• 1.4 植物对重金属污染的抗性机理研究
• 1.4.1 排斥作用
• 1.4.2 区域化作用
• 1.4.3 络合作用
• 1.4.4 抗氧化胁迫
• 1.5 研究的目的和意义
• 2 研究区概况及研究方法
• 2.1 北京市自然条件概况
• 2.1.1 地理位置
• 2.1.2 地形地貌
• 2.1.3 气候气象
• 2.1.4 土壤
• 2.1.5 植被资源
• 2.2 研究的技术路线及分析软件
• 2.2.1 研究的主要技术路线
• 2.2.2 主要统计分析软件
• 2.3 研究的主要内容
• 2.4 研究方法
• 2.4.1 土壤样点设置及采样方法
• 2.4.2 土样测定指标及测定方法
• 2.4.3 潜在生态危害指数（RI）法
• 2.4.4 植物生活力调查
• 2.4.5 植物样品采集及测定方法
• 2.4.6 聚类分析法
• 3 北京市建成区不同土地利用类型土壤环境研究
• 3.1 不同功能区的土壤理化性质
• 3.1.1 北京城市土壤质地
• 3.1.2 北京市各功能区土壤有机质特征
• 3.1.3 北京市城市土壤pH 值特点
• 3.2 土壤重金属积累特征及潜在生态危害指数评价
• 3.2.1 北京城市土壤重金属积累特征
• 3.2.2 北京市土壤重金属污染潜在生态危害指数评价
• 3.2.3 北京土壤重金属污染形成原因分析
• 3.3 小结
• 4 北京城市主要绿化植物耐土壤重金属污染能力
• 4.1 植物对土壤重金属元素的吸收及分布
• 4.1.1 植物体内重金属元素的含量及其分布
• 4.1.1.1 不同绿化植物叶中重金属元素的含量
• 4.1.1.2 不同绿化植物根中重金属元素的含量
• 4.1.2 不同种类植物对重金属元素的迁移转化能力
• 4.1.3 不同种类植物对重金属元素的富集能力
• 4.1.4 在重金属污染环境下植物体内重金属元素含量的变化
• 4.1.5 植物体内重金属含量的季节性变化
• 4.2 典型污染环境下植物生理生化指标的变化
• 4.2.1 重金属污染环境对植物叶绿素含量的影响
• 4.2.2 重金属污染环境下植物叶保护酶系活性的影响
• 4.2.2.1 过氧化物酶（POD）
• 4.2.2.2 过氧化氢酶（CAT）
• 4.2.2.3 超氧化物歧化酶（SOD）
• 4.3 小结
• 5 城市绿化植物耐土壤重金属污染指标与评价
• 5.1 植物耐土壤重金属污染指标体系的建立
• 5.1.1 土壤铜污染对植物的危害特征
• 5.1.2 土壤锌和铅污染对植物的危害特征
• 5.1.3 土壤铬和镍污染对植物的危害特征
• 5.1.4 土壤镉Cd 污染对植物的危害特征
• 5.2 植物耐土壤重金属污染指标的筛选与评价
• 5.3 北京城市耐土壤重金属污染绿化植物的筛选
• 5.3.1 北京城市各功能区绿化植物生长状况的调查
• 5.3.2 植物耐土壤重金属污染指标的综合聚类分析
• 5.4 小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论与讨论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 个人简介
• 导师简介
• 致谢