《昆明市城市森林常见树种对大气氟化物的净化作用动态研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《昆明市城市森林常见树种对大气氟化物的净化作用动态研究（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、Vol. 37 No. 8 Aug. 2017第 37 卷 第 8 期 2017 年 8 月 中 南 林 业 科 技 大 学 学 报Journal of Central South University of Forestry but summer to autumn is: Yunnan pine Pinus armandii Eucalyptus Sabina chinensis. (3) atmospheric concentrations of fluoride and fluoride content of leaves from has a linear relationship.
2、 With the seasons change, Pinus armandii is the most sensitive to fluoride. Pinus armandii blade fluorine content has the highest correlation to atmospheric fluoride content in spring and autumn; but Sabina chinensis and Pinus armandii in Summer; eucalyptus in winter. In the same environment conditi
3、ons, the higher correlation of the two, can more accurately fluoride concentration in the atmosphere is the instructions of the change of high and low, accurately evaluate the quality of atmospheric environment.Keywords: urban forest; common tree species; fluoride; purification function109第 37 卷中 南
4、林 业 科 技 大 学 学 报随着工业化进程的快速发展，环境污染愈发严重，最为人们所关注的当属近几年的大气污染问题。植物是生态系统的主要成员之一，它既是环境污染的受害者，也是环境治理的改造者。植物叶片对大气污染物具有净化作用，其中最主要的就是通过叶片积聚来吸附大气污染物1。不同种类的植物生态功能有所不同，其环保功能也会显著不同。利用植物对环境污染地区的抗性和吸收净化能力， 选择适宜的绿化树种， 改善环境污染，降低环境污染程度，构建更加全面有效的城市绿化生态系统2-3。氟化物是大气污染中的主要有害气体之一。一般情况下，自然界的大气中不存在氟化物，土壤和水中的含氟量也很低，它主要来源于工业生产中的
5、烟气排放，如陶瓷厂、砖瓦厂、磷肥厂和炼铝厂等工业部门所排放的大量含氟废气4。在我国，氟化物对人类的生产活动的影响仅次于二氧化硫，但是它所具有的毒性是 SO2的 10 1 000 倍。对于一定浓度范围的氟化物，植物不仅对其具有抵抗能力，还具有相当程度的吸收能力，但是氟是植物本身不需要的元素，大气中低量的氟化物就会对植物造成危害，植物吸收氟化物后主要积累储存在叶片中，而且不会为植物代谢所利用5。因此，通过对不同植物中氟的富集情况的研究，可筛选出对氟污染敏感和抗性强的植物，作为城市环境污染的指示生物和污染严重地区的绿化树种。这对于运用植物监测环境质量以及利用植物修复技术治理氟污染具有重要意义。近年来
6、，很多的专家学者对绿化植物受氟污染后的生长情况、生理机能和叶片积累量做了相应的研究。鲁敏和李英杰6通过人工熏气法测定了部分园林植物对主要大气污染物的吸收净化能力，并指出不同树种吸收不同污染气体能力存在明显差异；贾陈忠等7通过对荆州市区多种植物叶片含氟量与大气氟污染状况进行相关性分析表明不同植物叶片含氟量有明显的差异，叶片氟累积量与大气中氟含量呈显著的正相关；孔国辉等8通过研究125种木本植物在不同污染环境的生长情况，将被评价植物对污染抗性能力进行分类；张德强等9利用在污染区盆栽园林植物的方法，筛选出14 种对二氧化硫和氟化物具有较强抗性和较高吸收净化能力的植物。也有人研究了植物叶片在高浓度的氟
7、化物环境中，从微观角度分析其生理生态的变化以及叶片中氟化物浓度的变化10。但是由于生境的不同，植物对于氟污染的抗性和敏感度也会不同，而且之前对于昆明市城市森林常见树种对氟化物抗性强弱的研究较少，所以该研究主要以昆明城区的 4 种常见树种为样本，探索其对大气中氟化物的吸收积累能力，丰富此方面的研究资料，并挑选出对氟化物抗性较强且易吸收的树种加以推广。1 材料与方法1.1 试验材料1.1.1 研究对象的选择昆 明 市 位 于 10210 10340E，2423 2622N，中国西南云贵高原中部，南濒滇池，三面环山，滇池平原，四季如春，气候宜人。随着城市化的发展，昆明市的大气环境质量愈来愈差。市区东
8、三环交通主干道车流量大，周边的开发建设项目集聚产生大量的粉尘，在对污染地区进行实地考察并对当地的植物生长状况进行广泛调查基础上，以海拔高度在 2 050 2 200 m 之间的距离昆明市东三环交通主干道 10 m 的边坡上的城市森林为研究区，以该地区的蓝桉 Eucalyptus globulus、云南松 Pinus yunnanensis、华山松 Pinus armandii、圆柏 Sabinachinensis 为实验对象，树木具体生长状况见表 1，对植物吸收大气氟化物的季节性动态变化进行分析研究。表 1 树木的生长状况 Table 1 Trees growth conditions树种胸径
9、 /cm树高 /m林龄 /a郁闭度蓝桉35.20 35.7527.15 28.34260.90云南松25.63 26.1125.85 26.04250.75华山松24.55 24.7424.20 26.40250.73圆柏18.60 19.2319.70 20.10200.601.1.2 样品的采集植物吸收大气中的氟化物后一般积累储存于叶片中，植物根系吸收的土壤中的氟很少向叶片转移11-13，而且植物体内的氟化物积累分布规律是叶茎根14，因此，对叶片中所含的氟化物进行分析测定，这样可以更加可靠、准确的反映大气中氟污染状况11。分别在 2014 年 12 月，2015 年 3 月，2015 年
10、7 月，2015 年 10 月进行采样，我们共布设 22 个采样点，交通主干道上 2 个采样点，采集大气氟化物的样本，蓝桉、云南松、华山松、圆柏各 5 个采样点，每个采样点每隔 5 m选取 3 棵树木对其进行叶片、土壤和大气的采样。为了保证采样的充分混合且具有代表性、统一性和连续性，样品采集时采用每物种固定植株采样刘佩琪，等：昆明市城市森林常见树种对大气氟化物的净化作用动态研究110第 8 期的方式，同时注意每次采样保证叶龄、着生部位的一致，采集的样品编号装入纸袋。1.2 试验方法1.2.1 植被样品的制备和测定将采集的叶片先用蒸馏水清洗干净，置于 80 下鼓风干燥 48 h，并经过冷却后研磨
11、，过 250 m筛孔，得到粉末状样品，储存于密封袋中备用。准确称取各过筛样品 1.0 g，置 100 mL 烧杯中，加入20 mL 0.05 mol/L 硝酸静置过夜，然后加入 20 mL 0.1 molL-1 的 KOH，搅拌 20 min 后，加入离子轻度缓冲液（pH 5.5）略加搅拌，直接测电势值，从标准曲线上查得所测样品的氟离子浓度。 1.2.2 土壤、大气样品的采集、制备及测定在采集植物的区域同时进行土壤样品的采集，将样本经 NaOH 熔融后，用水浸提，以离子强度络合缓冲液调整浸出液的 pH，并掩蔽干扰离子，利用氟电极进行测定。大气氟化物采样及分析按石灰滤纸氟离子选择电极法15，把经
12、过石灰处理的滤纸片悬挂在百叶箱中，大气中的氟化物与石灰滤纸上的石灰反应生成 CaF2、氟硅酸盐在滤纸上固定下来采样结束后，用氟离子选择电极法分析测定滤纸上氟含量，即为大气中氟的平均水平。 1.2.3 数据处理所有数据采用 Excel 软件进行统计处理，采用SPSS 21.0 进行处理间差异显著性及相关性分析。2 结果与分析2.1 研究区土壤含氟量的水平对土壤的氟含量数据经过 SPSS 21.0 的处理，得到表 2，春季土壤中的氟含量最低，夏季土壤中的氟含量最高，但是表 2 中的数据差异不显著（d=3，P=0.374 0.05）。表 2 土壤的氟含量 Table 2 The fluoride c
13、ontent of the natural soil监测月份37912氟含量 /(mgkg-1)423.391.02 458.112.62 448.772.15 432.332.03说明在植物采样的 4 个季节中，土壤中的氟含量不存在明显差异。植物根系从土壤中吸收的氟很少会转移到叶片，植物根系中的氟化物和土壤中所含的氟化物存在一定的平衡关系11-13。这就可以保证在土壤特性相同的条件下，植物叶片中的氟化物来自于大气中。2.2 大气氟化物及叶片累积特点2.2.1 大气氟化物在各季节的分布通过 2.1 的判断，植物叶片中的氟化物来自于大气中，大气中氟化物含量的季节性变化如图 1。图 1 各采样季节
14、的大气氟化物含量 Fig.1 The atmospheric fluoride content in each season从图 1 可见，大气中氟化物含量有明显的季节性变化，大气氟化物含量在春季和冬季相对较高，最高值出现在冬季为 58 g(dm2d)-1，最低值出现在夏季为 26 g(dm2d)-1，冬季大气氟化物的含量是夏季的 2.23 倍，秋季大气氟化物的含量仅次于冬季，是 47 g(dm2d)-1，大气氟化物含量的季节性变化从高到低依次为：冬季春季秋季夏季。昆明的气候比较特殊，夏季和秋季是昆明的雨季，降雨较频繁，雨水对大气中氟化物具有一定的稀释作用16，所以夏季和秋季大气中氟化物的含量
15、相对较少，春季和冬季昆明气候干燥，风力较小，大气中的氟化物容易聚集不易散开，大气中的氟化物浓度较高。 2.2.2 植物叶片的氟化物累积特征植物叶片中的氟化物含量的季节性变化如图2。蓝桉、云南松、华山松、圆柏这 4 种植物都属于常绿树种，所以这 4 种植物不存在枯叶期对大气氟化物吸收的影响。由图 2 可见，这 4 种植物叶片中氟化物的含量随着时间的推移呈逐渐递增的趋势，说明随着时间的推移，植物叶片的含氟量也在逐渐累积增加17。其中蓝桉叶片的氟化物含量最高， 较之其他 3 种植物蓝桉的代谢强度大、生长速度快，比其他树种的叶片大很多，对氟化物的吸收量最高，从春季到夏季，蓝桉叶片所吸收氟化物含量增加了 22.85 mgkg-1，从夏季到秋季过程中，增加了 43.32 mgkg-1，从秋季到冬季的过程中蓝桉叶片氟化物的积累量上升幅度最大，111第 37 卷中 南 林 业 科 技 大 学 学 报上升了 148.37 mgkg-1，上升量是春季到夏季的6.49 倍，是夏季到秋季的 3.42 倍；云南松和华山松都属于针叶树种，叶子形态相似且生长特性相近，所以随着季节的变化，他们对大气氟化物的吸收量也很相近，春季到夏季过程中氟化物的积累量变化很微小，从夏季开始叶片中氟化物的积累量开始直线上升，夏季到秋季期间，云南松和华山松分别增加了 70.26 mgkg-1、54.71 mgkg-1，从秋
