苔藓组织硫含量和硫同位素指示江西省大气硫沉降规律及大气硫源

论文摘要

随着产业经济的发展,大气硫沉降带来了一系列的生态破坏和经济损失,引起人们的高度重视。为了探讨苔藓作为监测植物指示大气硫污染的可靠性,研究江西省大气硫沉降的空间分布以及追溯其大气硫源,本论文测定了江西省19个采样点的112个细叶小羽藓（H. microphyllum （Hedw.））组织硫含量和69个苔藓组织硫同位素值。对江西省苔藓组织硫含量和硫同位素值进行了空间分析,研究了苔藓组织硫含量与大气硫沉降量,苔藓组织硫含量与大气SO2浓度,苔藓组织硫含量与苔藓组织氮含量,苔藓苔藓组织硫同位素值与雨水硫同位素值以及苔藓组织硫同位素值（δ34S）与煤样硫同位素值（634S）的相关性,同时结合显著性差异分析,聚类分析等数理统计方法。探讨了江西省苔藓组织硫含量和硫同位素值的空间分布特征,山区和城市苔藓组织硫含量和硫同位素值的差异以及南昌市和江西省的大气硫源。研究结果表明：（1）通过对苔藓组织硫含量的分析发现,在大气硫浓度高的地区苔藓组织硫含量也高,说明苔藓植物可以作为监测植物指示大气硫污染。江西省苔藓组织硫含量表现出从西南往东北的递增规律,反映出了江西省大气硫湿沉降量的空间分布规律。对市区苔藓和郊区苔藓的硫含量进行t检验,其中南昌市和贵溪市市区苔藓组织硫含量和郊区苔藓组织硫含量有显著性差异（P<0.001）,且市区苔藓组织硫含量明显高于郊区苔藓组织硫含量,说明这两个城市市区苔藓受到了点污染源的影响。（2）江西省苔藓组织S/N比变化范围为0.074-0.524,与中国南部城市苔藓组织S/N变化范围是0.11-0.19一致。但贵溪冶炼厂的苔藓组织的S/N为0.316±0.181（0.195-0.524）远高于中国南部城市苔藓组织的S/N值。用直线S/N=0.15把江西省采样点分为两组。在江西省,只有贵溪市贵溪冶炼厂周围的苔藓组织S/N>0.15（组Ⅰ）,表明苔藓组织吸收了相对大量的大气硫（过量的硫）。而其它采样点苔藓组织S/N<0.15（组Ⅱ）,说明其它采样点均是硫缺乏或者说是氮过量。南昌市雨水中SO42-/NH4+的变化范围是1.15-1.37,正好是南昌市苔藓组织S/N的变化范围（0.08-0.15）的14倍。表明雨水的SO42-/NH4+比值决定了苔藓组织的S/N比值。（3）结合有限的雨水硫同位素资料发现南昌大学前湖校区苔藓组织硫同位素值（0.55‰-0.56‰,平均值0.55+0.01‰）和雨水硫酸根硫同位素值（-3.55-3.91‰,平均值-0.33±1.78‰）相接近,说明苔藓组织硫同位素值能指示其长期吸收的硫来源。通过对南昌市市区,郊区,景区（梅岭）,电厂周围苔藓组织以及煤的δ34S值进行单因素方差分析,发现南昌市市区和郊区受相同硫源的影响,而景区和电厂周围分别受不同大气硫源的共同影响,并且发现南昌市电厂燃煤不仅能影响南昌市大气硫沉降还能影响到郊区乃至于景区。（4）江西省苔藓硫同位素平均值为+4.71±3.25‰（-3.58-10.40‰）。其中以上饶苔藓组织硫同位素值最高9.60±0.50‰,丰城苔藓组织硫同位素最低-3.31±0.43‰,山区苔藓组织硫同位素值（6.23±2.14‰）高于市区苔藓组织硫同位素值（0.86±2.41‰）,且存在显著性差异（p<0.001）。说明山区和城市受不同来源硫的影响。（5）本研究用聚类分析方法对江西省19个采样点苔藓组织634S值进行了分析,把江西省苔藓组织634S值分成了4组,分析发现每组苔藓组织有着特异性的硫含量和硫同位素值,说明每组受不同大气硫源的影响,同时还通过聚类分析还发现江西省不同城市中工业生产使用的煤的来源不同。（6）江西省苔藓组织硫同位素和苔藓组织硫含量1/S呈线性相关性y=0.76+1.21x（R2=0.16,p<0.001）。根据双硫源模型,结合聚类分析和江西省苔藓组织δ34S值的空间分布规律,表明江西省大气硫沉降可能受本地人为硫源（主要是煤燃烧）和外源重硫的共同影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 引言
• 1.1 选题依据
• 1.2 大气硫沉降的研究现状
• 1.2.1 大气硫沉降概念及其影响
• 1.2.2 大气硫沉降研究
• 1.3 大气环境的硫同位素研究
• 1.3.1 环境中的硫同位素组成
• 1.3.2 大气中硫的来源
• 1.4 苔藓的分类和生物学性质
• 1.4.1 苔藓的分类
• 1.4.2 苔藓的形态学特征
• 1.4.3 苔藓对水分的吸收机制
• 1.4.4 苔藓的光合生理
• 1.4.5 苔藓的营养生理
• 1.5 苔藓在环境监测中的应用
• 1.6 苔藓组织对含硫化合物的吸收机制及研究现状
• 1.6.1 苔藓对含硫化合物的吸收机制
• 1.6.2 苔藓组织硫含量的研究进展及其对大气硫沉降的指示意义
• 34S的研究'>1.7 苔藓组织δ³⁴S的研究
• 34S对大气硫沉降变化的响应'>1.7.1 苔藓组织δ³⁴S对大气硫沉降变化的响应
• 1.7.2 树冠对苔藓大气硫记录的干扰
• 1.7.3 土壤（基质）硫对苔藓大气硫记录的干扰
• 1.8 本课题研究工作框架
• 1.8.1 研究目标
• 1.8.2 研究内容
• 1.8.3 创新点
• 第2章 研究区概况
• 2.1 江西省自然地理特征
• 2.2 江西省社会经济状况
• 2.3 江西省大气污染及研究现状
• 2.3.1 江西省大气污染现状
• 2.3.2 江西省大气硫沉降研究现状和初步结论
• 第3章 实验内容与方法
• 3.1 苔藓样采集
• 3.1.1 采样点布设
• 3.1.2 样品的采集与处理
• 3.2 检测因子和分析方法选取
• 3.3 分析仪器与药品
• 3.4 样品的处理和测定
• 3.4.1 样品硫同位素的前处理
• 3.4.2 上机测定
• 3.5 样品测定的实验室质量控制
• 3.6 数据处理
• 第4章 江西省苔藓组织硫含量的空间分布及其与大气硫浓度的关系研究
• 4.1 江西省苔藓组织硫含量
• 4.2 苔藓组织硫含量的空间分布
• 4.3 苔藓组织硫含量和大气硫湿沉降的关系
• 2浓度的关系'>4.4 苔藓组织硫含量和大气SO₂浓度的关系
• 4.5 江西省苔藓组织硫含量和氮含量的关系
• 4^2-/NH₄⁺的关系'>4.6 苔藓组织S/N和雨水SO₄^2-/NH₄⁺的关系
• 4.7 结论
• 第5章 苔藓组织硫含量和硫同位素指示南昌市大气硫沉降的空间变化和来源
• 5.1 南昌市苔藓组织硫含量的空间分布及成因
• 5.2 南昌市苔藓组织硫同位素值和雨水硫同位素值间关系
• 5.3 南昌市苔藓组织硫同位素值空间分布特征
• 5.4 南昌市大气硫源的探讨
• 5.5 结论
• 第6章 江西省苔藓组织硫同位素的空间分布规律和江西省大气硫源
• 34S值'>6.1 江西省苔藓组织δ³⁴S值
• 6.2 城市苔藓硫同位素值和煤硫同位素值的相关性
• 6.3 苔藓硫同位素的空间分布
• 6.4 城市和山区苔藓组织硫同位素差异
• 6.5 江西省硫来源分析
• 6.6 结论
• 第7章 总结
• 7.1 本课题结论
• 7.2 建议与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果