包头市常见绿化树种体内与生境土壤中重金属元素含量的相关分析研究-唐力.docx

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1、 分 类 号 U D C S725.1 635 学校代码 10129 学 号 08203041 包头市常见绿化树种体内与生境土壤中 重金属元素含量的相关分析研究 Study on the Correlation Analysis of the Content of Heavy Metal Element in Common Greening Tree Species and Habitat Soil 申 请 人 ： 唐 力 学科门类：农学 学科专业：园林植物与观赏园艺 研究方向：园林植物与人居环境 指导教师：常金宝教授 论文提交日期：二 _年五月 摘 要 随着中国工业生产的高速发展，城市及其周

2、边地区环境正日益受到各种环境胁迫 因子的威胁，其中重金属元素污染就是城市人居环境的主要污染物质之一。本论文研 宄了典型工业城市包头市 11个典型样地的土壤重金属污染状况、园林绿地常见树种 叶片与枝条中重金属元素的分布与累积及土壤和植物系统重金属元素累积分布的相 关关系。研宄结果表明： 1、 所测样地均有不同程度的重金属污染情况。 2、 土壤中重金属元素 Cu、 Zn、 Cr、 Pb、 Ni之间互为极显著正相关关系。其中， Cr和 Ni在显著性水平 0.01上相关，且相关系数为 0.967; Zn和 Cr在显著性水平 0.01 上相关，相关系数为 0.942; Zn和 Cu在显著性水平 0.01

3、上相关，相关系数为 0.941。 3、 在常绿针叶树种中，樟子松对重金属元素 Cu、 Cr、 Pb、 Ni的富集量为各个 样地内的最低值，说明樟子松对重金属元素富集能力最弱。 4、 杜松、油松、圆柏、云杉体内重金属 Cu、 Zn、 Cr的分布为枝条 叶片。 5、 在落叶阔叶树种中，对 Cu富集量较高的植物有国槐、刺槐和山桃；对 Zn富 集量较高的植物有小叶杨、新疆杨、家榆、垂柳、河北杨；对 Cr富集量较高的植物 有加杨、沙枣、刺槐、卫矛、桑树；对 Pb富集量较高的植物有沙枣、榆树、小叶杨 ; 对 Ni富集量较 高的植物有家榆、沙枣、小叶杨、山桃、垂柳、龙爪槐。 6、 对重金属元素 Cu富集系数

4、较大的植物是：刺槐、皂角、杜松；对重金属元素 Zn富集系数较大的植物是：河北杨、垂柳、云杉；对重金属元素 Cr富集系数较大的 植物是：刺槐和杜松；对重金属元素 Pb富集系数较大的植物是：刺槐、杜松和油松； 对重金属元素 Ni富集系数较大的植物是：油松和杜松。 7、 各个样地中灌木树种对重金属平均富集量顺序依次为： ZnCuCrPbNi。 8、 乔木树种中， Zn和 Pb在油松的枝条和叶片中富集程度与土壤中 Zn和 Pb的 含量成正比， Cu、 Cr和 Ni成反比； Cu、 Zn和 Pb在新疆杨的枝条和叶片中富集程度 与土壤中的 Cu、 Zn和 Pb的含量成正比， Ni成反比； Cu、 Zn和

5、Ni在山桃的枝条和叶 片中富集程度与土壤中 Cu、Zn和 Ni的含量成正比，与 Cr成反比。 9、 花灌木树种中， Zn、 Pb和 Ni在紫丁香的枝条和叶片中富集程度与土壤中 Zn、 Pb和 Ni的含量成正比，与 Cu成反比； Cr在珍珠梅的枝条和叶片中富集程度与土壤 中 Cr的含量成正比，与 Cu、 Zn、 Pb、 Ni成反比； Zn和 Cr在玫瑰的枝条和叶片中富 集程度与土壤中 Zn和 Cr的含量成正比，与 Cu和 Ni成反比。 关键词： 重金属元素；富集特性；富集系数；绿化树种；相关分析研宄 Study on the Correlation Analysis of the Content

6、 of Heavy Metal Element in Common Greening Tree Species and Habitat Soil Abstract With the rapid development of Chinese industrial production, The city and its surrounding area environment is increasingly by various environmental stress factor, however, heavy metal elements is one of the main pollut

7、ants of urban livingenvironment pollution. This thesis research the present situation of heavy metal elements pollution of soils, distribution and accumulation of heavy metal elements pollution of leaves and branches of urban landscape greenery space, distribution and accumulation of the correlation

8、 analysis of heavy metal elements of soil and plant system of 11 typical type places in typical industrial Baotou. the results show that: 1. The typical type places have different degrees of heavy metals pollution situation. 2. Heavy metals in soil of Baotou have a significant correlation between ea

9、ch other.The correlation coefficient was 0.967 and a-level was 0.01 between Cr and Ni. The correlation coefficient was 0.942 and a-level was 0.01 between Zn and Cr. The correlation coefficient was 0.941 and a-level was 0.01 between Zn and Cu. 3.In evergreen conifer study,the accumulated amount of Cu

10、、 Cr、 Pb、 Ni、 of Pinus syivestris var. Mongolica is the lowest in places. The accumulation abilityof Pinus syivestris var. is the lowest in places. 4.The distribution of heavy metal elements Cu、 Zn、 Cr branchleaf department in Juniperus rigida、 Pinus tabulaeformis、 Sabina chinensis、 Picea asperata M

11、ast. 5.In the study of deciduous broadleaved trees,the accumulated amount of Cu have higher eves of Sophora japonica L.、 Robinia Pseudoacacia L. and Prunus davidiana Franch ;The accumulated amount of Zn have higher levels of Populus simonii Carr 、 P.bolleana、 Ulmuspumila、 Salix babylonica、 Populus h

12、opeiensis Hu; The accumulated amount of Cr have higher levels of Populus canadensis、 Elaeagnus angustifolia、 Robinna Pseudoacacia、 Crataegus pinnatifida、 Euonymus bungeanus; The accumulated amount of Pb have higher levels of Elaeagnus angustifolia、Ulmus pumila、 Populus simonii Carr; The accumulated

13、amount of Ni have higher levels of Ulmus pumila、 Elaeagnus angust/folia、 Populus simonii Carr、 Prunus davidiana、 Salix babylonica、 Pendula lond. 6.The plants which have high heavy metal Cu accumulated coefficient were Robinia Pseudoacacia、 Gleditsia sinensis、 Juniperus rigida;The plants which have h

14、igh heavy metal Zn accumulated coefficient were Populus hopeiensis、 Salix babylonica、Picea asjeiiia Mast.;The plants which have high heavy metal Cr accumulated coefficient were Robinia Pseudoacacia、 rigida:Jhe plants which have high heavy metal Pb accumulated coefficient were Robinia Pseudoacacia、 J

15、uniperus rigida、 Pinus tabulaeformis;The plants which have high heavy metal Ni accumulated coefficient were Juniperus rigida、 Pinus tabulaeformis. 7.Results showed that the accumulated amount of heavy metals of shrubs decreased in the order of ZnCuCrPbNi. 8.In arbors, Zn and Pb are directly proporti

16、onal and Cu、 Cr、 and Ni are inversely proportional to the accumulated degree of branches and leaves of Pinus tabulaeformis and soil. Cu、 Zn and Pb are directly proportional and Ni are inversely proportional to the accumulated degree of branches and leaves of Pbolleana and soil. Cu、 Zn and Ni are dir

17、ectly proportional and Cr are inversely proportional to the accumulated degree of branches and leaves of Prunus davidiana and soil. 9.In shrubs, Zn、 Pb and Ni are directly proportional and Cu are inversely proportional to the accumulated degree of branches and leaves of Seringa oblata Zindl. and soi

18、l. Cr are directly proportional and Cu、 Zn、 Pb and Ni are inversely proportional to the accumulated degree of branches and leaves of Sorbaria kiriloii Maxim. and soil. Zn and Cr are directly proportional and Cu and Ni are inversely proportional to the accumulated degree of branches and leaves of Ros

19、a r-ugosa T/unb. and soil. Key Words .Heavy metal element;Accumulation characteristics;Accumulated amount; Greening Tree Species; the correlation analysis Directed by.prof.CHANG Jinbao(Ph.D) Applicant for Master degree:Tang Li (Landscape Plants and Horticulture) (College of Forest,Inner Mongolia Agr

20、icultural University,Huhhot 010018,China) 百 录 1 引目 . 1 1.1研究背景 . 1 1.2 研宄的意义与目的 . 2 1.3我国重金属污染状况 . 3 1.3.1 环境中的重金属来源 . 3 1.3.2 重金属的危害 . 6 2研宄地概况 . 9 2.1 地理位置 . 9 2.2 河流、水系 . 9 2.3 土壤 . 10 2.4 气候 . 10 2.5 植被 . 10 2.6植被绿化状况 . 10 2.7 社会和经济概况 . 10 2.7.1 城市性质 . 10 2.7.2城市行政区划 . 11 2.7.3城市历史 . 11 2.7.4城市发

21、展 . 11 2.7.5 城市经济概况 . 12 2.7.6城市人口状况 . 12 2.8资源概况 . 12 2.8.1自然资源 . 12 2.8.2 人文景观资源 . 13 3 研宄内容与研宄方法 . 13 3.1 研宄内容 . 13 3.2 研宄方法 . 13 3.2.1 试验工具的准备 . 13 3.2.2 样地的布置 . 13 3.2.3样品采集 . 14 3.2.4 样品分析 . 14 3.3 数据处理 . 14 4 结果与分析 . 14 4.1 土壤重金属污染状况 . 14 4.1.1不同土壤样地内几种重金属污染状况 . 14 4.1.2 土壤重金属之间的相关性 . 17 4.2不

22、同样地主要植物种重金属元素富集特性 . 18 4.2.1不同样地主要常绿针叶树种重金属元素富集特性及分析 . 18 4.2.2不同样地主要落叶阔叶树种重金属元素富集特性及分析 . 22 4.2.3不同样地主要灌木重金属元素富集特性及分析 . 29 4.3植物体和土壤中重金属含量的关系 . 31 4.3.1乔木类树种重金属含量和土壤中重金属含量的关系 . 31 4.3.2三种代表性树种体内重金属含量和土壤中重金属含量的相关分析 .37 4.3.3花灌木类树种重金属含量和土壤中重金属含量的分析 . 39 4.3.4花灌木植物体内重金属含量和土壤中重金属含量的相关关系分析 .41 4.3.5草本类重

23、金属含量和土壤中重金属含量的关系 . 42 5结论与建议 . 43 5.1 结论 . 43 5.2 建议 . 44 致 谢 . 45 参考文献 . 46 作者简介 . 48 _ 内蒙古农业大学硕士学位论文 _ 1_ 1引言 1.1研究背景 重金属指的是密度大于 5x103kg/m3的金属，在自然界中大约有 45种 1。从环境 污染意义上所说的重金属，除生物毒性显著的汞、镉、铅、铬和具备一定毒性的锌、 铜、钴、镍、锡之外，还包括含剧毒的类金属砷。重金属污染主要由采矿、废气排放、 污水灌溉和使用重金属制品等因素所致。其危害程度取决于重金属在环境、食品和生 物体中存在的浓度和化学形态。涉及重金属排放

24、的行业很多，包括矿山开采、金属冶 炼、化工、印染 、皮革、农药、饲料等。 2008年，我国相继发生了贵州独山县、湖南辰溪县、广西河池、云南阳宗海、 河南大沙河等 5起砷污染事件，江苏省邳州市运河镇新三河村发生大规模铅中毒事 件，全村 100多个14岁以下儿童中，铅中毒人数达到 41人，其中最小的不到 1岁， 还有 65人被查出为高铅血症。而距离新三河村不到 100米的地方，就是号称亚洲最 大铅再生企业江苏春兴胜科合金有限公司的生产车间。 2009年 8月份以来，又发生 了陕西凤翔儿童血铅超标事件，陕西凤翔县铅锌冶炼企业陕西东岭冶炼公司的铅排放 致使周围两个村庄 731名儿童 中的 615人血铅

25、超标，其中166人属于中度、重度铅中 毒。湖南浏阳和山东临沂亦曾发生过镉污染和砷污染事件。 2010年 1一 11月，国家 环境保护部共接受报告并妥善处置突发环境事件 149起，其中重大环境事件 4起，较 大环境事件 39起。 中国现在是 IT产业名副其实的世界工厂，世界上一半左右的电脑、手机和数码 相机产于中国， IT重金属污染可谓触目惊心。在所有的重金属污染中， IT行业的重 金属污染比其他行业更难被发现。因为即使企业排放的废水中含有铬，肉眼看起来该 水依然清澈见底。然而，高科技污染并不像人们想象般轻微 ，在印制电路板生产的电 镀、蚀刻等工序中，产生的主要污染物除铜外，还可能包括镍、铬等第

26、一类污染物。 饮水含铜高的地区人口心血管死亡率相应较高；镍及镍化物为人体致癌物。 2010年 7 月，公众环境研宄中心和达尔文环境研宄所等三家环保组织再次公布 “2010 年 IT产 业重金属污染调研报告 ” ，点名提出 29家中外知名 IT品牌，提出应重视 IT产品生产 过程中存在的重金属排放问题，采取措施加强供应链环境管理。IBM、 苹果、惠普、 佳能等知名 IT品牌在此次 IT重金属污染事件中，相继被环保组织点名。 2010年 IT 产业重金属污染调研报告指出其供应商重金属排放超标违规。这些企业大多对消费 者承诺建立了绿色供应链，但其供应商在重金属排放上的表现显然与之难以吻合 2。 这些

27、污染事件只是重金属污染问题的冰山一角，长期累积，治理滞后，我国正面 临着重金属污染问题密集暴发的严重威胁。日前，国家环保部等 9部委联合召开 2011 年全国环保转型行动会议，将今年专项行动重点 “ 剑指 ” 重金属污染问题，此次出台 的重金属污染综合防治十二五规划 3已经提出了 “ 源头预防、过程阻断、清洁生 产、末端治理 ” 的全过程综合防控理念，生命周期的概 念初见端倪。 在一些专家看来，连续爆发的重金属污染事件是自然界发出的警示信号 ： 解决过 去发展积累、遗留下来的重金属污染问题，已经迫在眉睫。铅、镉、汞、铬、锌和类 金属砷带来的污染，都被划在这个范围之内。 在国家层面，重金属污染的

28、问题已经进入领导人的视线，不仅把重金属污染作为 2009年国务院环保专项行动督查的重点，要彻查全国重金属污染隐患，而且在 2009 年 9月份还召开了全国重金属污染防治会议，以及一份由环保部牵头拟定的重金属 污染综合整治实施方案 4，经由多个中央部门修改后，已经提交到国务院。现在上 至国务院、下至平民百姓都意识到了重金属污染的严重性，这是摆在我们面前的一个 巨大的挑战。 2011年 2月重金属污染综合防治 “ 十二五 ” 规划获国务院正式批 复，成为国家首个 “ 十二五 ” 专项规划。 未来的治污之路依然漫长，目前重金属污染领域存在的问题主要集中于治理成本 较高、治理设施不稳定和部分监督管理有

29、疏漏。中国的环境污染治理遵循 “ 谁污染， 谁治理 ” 的原则，但由于现阶段企业违法成本不高，靠政策法制来提升企业环保意识 并非最有效方式。未来的治理还需要再探索新的路 径。 1.2研究的意义与目的 随着时代脚步的加快，工业化和城市化在带给人们带来物质满足的同时，也带来 了生态环境问题。而重金属污染同样引起越来越多学者的关注。重金属在环境中易蓄 积，能被土壤和植物吸收，且性质稳定，很难降解，又能抑制植物生长发育，促进早 衰，降低产量，并通过根系进入植物体，再通过食物链的传递和富集，最终达到能危 害人体健康 1。 重金属污染问题已成为社会各界人士深感忧虑的社会性问题，人们在大自然的惩 罚下终于认

30、识到，城市发展必须与自然共存，把森林引入城市，让城市坐落在森林中 已成为人们的迫 切需要，城市森林所具有的抗大气、抗土壤污染等生态功能作用受到 各级政府的重视，已成为林业、园林、环保部门研宄的热点。 包头市是国家重要的能源、原材料生产基地，是内蒙古自治区乃至全国中西部地 区最大的重工业城市之一。全市拥有工业企业数量庞大，其中涉及黑色金属冶炼、化 学工业、食品饮料制造业、机械设备制造业、有色金属冶炼、电力与纺织等 7个行业 的重点污染源企业有二十多家。工业化和城市化的迅速发展，使包头的社会、经济得 到长足进步，但同时也破坏了城市的生态环境，环境污染不仅直接危害人类的健康与 安全，而且对植物生 长

31、发育带来很大的危害，如所有重要的经济作物都由于环境污染 而显著减产。污染物的大量聚集，可以造成植物死亡甚至可以破坏整个生态系统。 包头市不同园林绿地重金属污染状况的研宄有助于合理建设包头市的城市森林。 为充分发挥包头城市园林绿地的生态效益和经济效益，同时为治理已经受到污染地 段，对城市园林绿地土壤重金属污染状况以及土壤重金属污染与园林绿地植物对重金 属元素的吸收累积的相互关系进行深入研宄，就成为当前和今后园林绿地的绿地建设 急需要解决的问题。 1.3我国重金属污 染状况 中国是世界第一大铅生产国， 2006年铅矿产量占整个世界的 30%。中国也是世界 第二大镉生产国， 2007年的镉产量占世界

32、 14%。 1998年到 2005年之间，中国的铅消 费量翻了一番还多，从 51万吨上升到 118万吨，成为世界第二大铅消费国。中国同 时也是世界头号镉消费大国， 2006年消费镉 5000多吨，主要用来生产镍镉电池。 1.3.1环境中的重金属来源 1.3.1.1环境中重金属元素铜 （ Cu)的来源 Cu作为植物营养元素对植物的增产效应，直到 1911年才被 lutman【 5】 发现， 1931 年 Lipman证实 Cu是植物必需的营养元素。 在自然界中， Cu分布极其广范，地壳中含量居第 22位。 Cu在自然界中分布极广。地球中 Cu含量为 140mg/kg， 大陆地壳中 Cu含量为 5

33、5mg/kg， 海洋地壳中由于铁镁矿物含量较多，因此 Cu含量要高于大陆地壳；未经局 部熔融及未析出过 Cu的上地幔物质中为 96mg/kg。 地壳中 Cu的平均含量虽不高，但 却能富集成矿。 施用化肥是土壤重金属 Cu来源之一。肥料种类不同，以杂质形式存在于肥料中 的 Cu含量彼此各异。磷肥中含 Cu量最高，而人工合成的氮肥， Cu含量甚低。总的 来说，肥料中 Cu浓度很少超过 100mg/kg， 即便长期施用化肥也不会对土壤中 Cu作 出实质性贡献。直接向土壤施用铜肥，矫治植物缺 Cu症状也是土壤 Cu的来源。 畜禽粪便和厩肥中的 Cu是土壤 Cu另一个来源。有机肥中 Cu含量与动物种类、

34、 年龄和进食饲料类型有关，畜禽饲料大多为植物性物质，是土壤 Cu的再利用。 最初作为有机质来源和氮磷钾肥料施入土壤的城市垃圾（污泥、污水和废弃物的 总称），也含有一定量的 Cu， 土壤 Cu的又一个来源。垃圾中的 Cu无疑会危害植物生 长，造成植物中毒，因此施用垃圾时应格外注意 Cu的含量和有效性。 喷洒含 Cu农药如波尔多液也是土壤 Cu的一个来源。 大气微粒沉降也是土壤 Cu来源之一。钢铁厂和燃煤电厂周围空气的点源污染更 为严重。加拿大安大略地区熔炼厂 3km内土壤 Cu含量较 50km处的土壤 Cu含量高出 100 倍。 进入土壤中的水也可能成为土壤 Cu的重要来源，这取决于水中 Cu的含量。洞庭 湖大气清洁区雨水 Cu含量甚微，仅为 0.34 4.04 y g/kg， 大多数水中 Cu含量也很 低，但城市污水和泉水中 Cu含量可能很高。加拿大新不伦瑞克地区的泥炭土，表层