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城市植物叶片PAHs特性及对土壤微生物与酶的影响

黄勇

  多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbon,简称PAHs)是含有两个及两个以上苯环的持久性亲脂有机污染物,它生物累积性强,存在于环境介质中,对人类健康构成潜在的威胁,引起了各国科学家的极大重视。城市森林是城市生态系统的重要组成部分,一方面植物叶片对环境中PAHs具有一定的吞噬能力,另一方面土壤微生物和酶活性受地上植物的影响,能降解土壤中的PAHs。因此,城市森林建设在改善环境发挥重要作用。但目前缺乏定量分析和研究城市森林冠层叶片与地下土壤的PAHs行为及变化规律。研究PAHs大气中的传输途径、各植物的吸收差异和土壤降解能力,为城市绿化植物选择和合理配置提供科学依据。 利用气质联用仪对樟树(Cinnamomum camphora)、桂花(Opsmanthus fragrans)、广玉兰(Magnolia grandiflora)、红檵木(Redrlowered loropetalum)4种绿化植物叶片的PAHs含量进行测定,分析其节律变化、叶片结构与富集之间的关系。同时研究不同PAHs浓度下土壤微生物和酶的变化。主要研究结果为: 1、四种植物叶片中PAHs含量特征 樟树、桂花、广玉兰和红繼木4种植物叶片中的PAHs总含量的差异性显著(p<0.05),分别为7.58mg·kg-1、4.34mg·kg-1、3.66 mg·kg-1、11.13mg·kg-1。其中樟树、桂花和红檵木3种植物叶片中菲(PHE)的含量最高,其次为荧蒽(FLA),第三为芘(PYR);广玉兰叶片中浓度较高的前三位PAHs分别为菲(PHE)、荧蒽(FLA)和萘(NAP)。4种植物叶片中,2-4环的中低环芳烃均占PAHs总含量的90%以上,而5~6环的高环芳烃小于10%,6环的仅占4%以下。 2、叶片中PAHs含量节律变化规律 4种植物叶片中PAHs,总含量表现出显著的季节性差异(P<0.05)。4月和7月,樟树叶片中PAHs,总平均含量最高,1月和10月红檵木叶片中PAHs总平均含量最高,广玉兰叶片中PAHs总的平均含量最低。其中1月份樟树、桂花和广玉兰叶片中PAHs总含量日变化规律基本一致,最大值出现在下午14点,最小值出现在晚上20点。红檵木叶片中的PAHs总含量最小值出现上午8点,最大值出现在下午14点。4月份樟树、桂花和红檵木叶片中的PAHs总含量最大值出现在下午15点,但樟树叶片中PAHs总含量在上午9点和次日凌晨3点较低,而桂花和红檵木叶片中PAHs总含量均在晚上21点达到最低。广玉兰4月份的PAHs总含量变化不大。7月份4种植物各时间段叶片中PAHs总含量变化趋势基本一致,呈显著的单峰曲线,最大值出现在晚上20点,最小值出现在下午14点。10月份樟树、桂花和广玉兰叶片中PAHs总含量日变化规律基本一致,最大值出现在晚上20点,最小值出现在下午14点。红檵木叶片中PAHs,总含量日变化规律与其它3种植物相反,最大值出现在14点,最小值出现在晚上20点。 3、叶片结构特征与富集PAHs能力的关系 4种植物叶片解剖结构与富集PAHs能力的相关关系均达到显著(P<0.05)。其中栅栏组织厚度、海绵组织厚度和叶片总厚度均与PAHs含量呈负相关,叶片栅栏组织、海绵组织和叶片总厚度越小,气态和颗粒态PAHs吸附量越多,对气态和颗粒态PAHs的富集作用较强。而种间其他叶片结构与PAHs含量间相关关系不显著(P>0.05),可能是因为生理特性的差异,表现为某些结构上的差异对PAHs的吸附不敏感,如有的角质层可能较难穿透、不同植物间气孔能力不一致、不同树种叶片气孔对PAHs粒径的选择不一致等。 4、PAHs对土壤微生物的影响 樟树、桂花、广玉兰和红檵木4种绿化植物和土壤不同PAHs水平0 g·kg-1(CK),2 g·kg-1(L1),10 g-kg-1(L2)和50 g.kg-1(L3)模拟结果表明,栽植樟树、广玉兰和红檵木3中植物幼苗的土壤中,受PAHS处理后细菌、真菌、放线菌和微生物总数都低于对照,栽植桂花幼苗的土壤中,PAHs处理后细菌和微生物总数高于对照。栽植桂花和红檵木幼苗的土壤中,PAHs处理后真菌数量高于对照。放线菌数量都表现为L1>CK>L2>L3。 5、PAHs对土壤酶的影响 广玉兰、桂花、红檵木3种绿化植物土壤中过氧化氢酶活性年均值均表现为3种污染处理高于对照。只有樟树L3处理与对照过氧化氢酶活性年均值基本相等,L1和L2则低于对照。4种绿化植物土壤中磷酸酶活性年均值表现为高于对照。广玉兰和桂花3种PAHs污染浓度的土壤中多酚氧化酶活性年均值低于对照。樟树表现为L1>CK>L2>L3,红檵木则表现为L2>L1>CK>L3。……   
[关键词]:城市植物;PAHs;叶片结构;土壤微生物;土壤酶活性
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:中南林业科技大学2011年