碱蓬对土壤中重金属的富集作用及在湿地污染修复中的应用研究

摘要

湿地作为一种具有多种功能和蕴含丰富资源的生态系统，是人类重要的生存环境之一，同时也是野生动植物的主要栖息地。由于工业化进程的加快以及城市的快速发展，人类的生产活动产生的废弃物不断的进入湿地，对湿地的生态环境造成破坏。重金属作为一种不可被降解的污染物能够通过水体以及大气的运输进入湿地并不断累积，其毒性以及可通过食物链放大的特点是对生态环境以及人类健康的潜在威胁，因此，对重金属污染的治理刻不容缓。目前，重金属污染的主要修复方法有物理淋洗法、化学沉淀法以及植物修复法等，植物修复法由于具有实施成本低、修复过程绿色环保等优点受到国内外学者的广泛关注。 本文选取秦皇岛湿地为研究区域，通过对比耐高盐碱蓬体内重金属含量以及种植碱蓬后不同月份的表层沉积物和柱状沉积物中重金属浓度的变化，分析耐高盐碱蓬对不同重金属的富集能力以及重金属在碱蓬体内的分布与迁移；探讨碱蓬种植后表层沉积物与柱状沉积物中重金属浓度变化，以期为耐盐植物进行湿地修复提供理论基础。主要研究结果如下： （1）耐高盐碱蓬体内，Fe(0.4~2.1g·kg-1)、Zn(11.69~23.32mg·kg-1)、Cu(5.08~9.21mg·kg-1)的含量较高，这些元素都是植物自身生长发育的必须元素。碱蓬对除Cr外的所有重金属生物富集系数最高值均出现在9月，说明碱蓬在7月至9月间根系与土壤活动剧烈，根部对重金属的吸收能力提高，同时碱蓬对Cd、Mo、Cu、Zn、As的生物富集系数大于1，对Mo、Zn、Cd的转移系数大于1，表明碱蓬主要吸收土壤中的Cd、Mo、Cu、Zn、As，并将其中的Cd、Mo、Zn转移到叶片中储存；富集系数的研究表明，碱蓬对土壤中的Cd、Mo、Zn、Cu具有一定的移除能力。 （2）对研究区域的背景调查显示，土壤中重金属的平均浓度由高到低依次为Fe＞Zn＞Cr＞Pb＞Ni＞Cu＞As＞Mo＞Cd，所有重金属的浓度偏低，处于较清洁的水平，重金属浓度较高的站位分别位于河流与陆地附近，可能受到来自水体与陆地污染的影响。种植碱蓬后种植区表层土壤中Cu、Zn、As、Mo和Cd的浓度在2月至9月间分别降低了13.11%、11.63%、15.32%、49.40%和30.59%，同时柱状土壤中Cu、Zn、As、Cd在（0~5cm）层浓度低于或近似于（5~10cm）层浓度，表明碱蓬对这些元素的吸收富集；Cr、Ni、Mo的表层浓度高于次表层，说明碱蓬对这些元素具有固定作用，能够防止其向深层土壤中迁移。 （3）种植区中Cu、Zn、Mo、As可提取态的含量在5月至7月间均有所降低，Cu的可提取态浓度在5月至7月间降低了64.45%，这与Cu的可交换态与碳酸盐结合态浓度较高有关，Mo、Cr的有机物结合态含量升高同时可交换态含量降低，体现出碱蓬根部对重金属的固定，Cd的可提取态含量升高可能是受外来污染的影响。Fe的可提取态的含量降低可能是向残渣态转化，而Ni、Pb的可提取态以及各形态所占的比例变化不大。

目录

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 植物修复技术概述

1.2.1 植物修复技术的提出

1.2.2 重金属超累积植物

1.3 植物修复技术分类

1.4 国内外对植物修复技术的研究

1.4.1 植物修复技术的应用

1.4.2 对超积累植物的研究

1.5 植物修复技术的优势与发展

1.6 研究区域概况

第二章 湿地土壤中重金属在碱蓬体内的富集及传输研究

2.1 引言

2.2 材料与方法

2.3 结果与讨论

2.3.1 碱蓬体内重金属浓度的研究

2.3.2 碱蓬对重金属的生物富集系数与转移系数的研究

2.3.3 碱蓬的富集系数的研究

小结

第三章 湿地土壤中重金属的分布特征与污染状况评价分析

3.1 引言

3.2 材料与方法

3.3 结果与讨论

3.3.1 湿地中土壤背景调查

3.3.2 湿地中重金属污染评价

小结

第四章 湿地土壤内重金属在碱蓬修复过程中的分布变化

4.1 引言

4.2 材料和方法

4.3 结果与讨论

4.3.1 湿地表层土壤中重金属浓度随时间变化分析

4.3.2 湿地柱状土壤中重金属浓度随时间变化分析

小结

第五章 碱蓬种植对湿地土壤中金属形态分布特征影响分析

5.1 引言

5.2 材料与方法

5.3 结果与讨论

小结

结论

研究结论

创新点

研究展望

参考文献

致谢

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