多環芳烴在城市森林乾濕沉降中的生態過程研究

《多環芳烴在城市森林乾濕沉降中的生態過程研究》是閆文德為項目負責人，中南林業科技大學為依託單位的面上項目。

基本介紹

• 中文名：多環芳烴在城市森林乾濕沉降中的生態過程研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：閆文德
• 依託單位：中南林業科技大學

項目摘要

隨著城市化進程的加快，大量的燃煤和機動車燃油釋放的PAHs已成為城市生態系統中最具代表性的持久性有機污染物，嚴重危害著城市生態系統的服務功能和人居環境。發揮森林在改善城市生態環境的重要作用已成為現代城市建設的基本要求。本項目以長沙市主要森林類型-樟樹、楓香、馬尾松和杉木林生態系統為研究對象，採用野外定點和室內控制實驗，在測定大氣-植物-土壤中PAHs的時空分布、分析PAHs在城市森林乾、濕沉降中的環境行為、土壤微生物和酶對PAHs分布的影響以及城市植物-土壤系統對PAHs吸收和降解的貢獻基礎上，評價和比較不同森林類型排減PAHs的效率，揭示PAHs在城市森林生態系統乾濕沉降中的生態過程機理。對城市綠化樹種的篩選和土壤PAHs污染的植物修復提供理論依據。為進一步揭示持久性有機污染物在大氣-植物-土壤系統中的降解、固持和封存機制提供研究方法。

結題摘要

本項目按資助項目計畫書基本要求，針對長沙市主要城市森林生態系統—樟樹（Cinnamomu camphora）、楓香（Liquidambar formosana）、馬尾松（Pinus massoniana）和杉木（Cunninghamia lanceolata）林生態系統，採用野外定點和室內控制實驗，在4個方面進行了卓有成效的研究工作：（1）城市森林不同層次PAHs 時空分布特徵：喬木層、灌木層、草本層、枯枝落葉層PAHs含量分別為5995µg•kg-1、245µg•kg-1、3731µg•kg-1、9235µg•kg-1。林地土壤中的PAHs主要富集在表層土壤中，含量為1688µg•kg-1。PAHs時間變化規律表現出季節性差異。（2）PAHs在城市森林大氣沉降中的環境行為：大氣降水中攜帶的多環芳烴有10種，總含量為288.662µg•L-1；林內穿透水中有6種，總含量為101.901µg•L-1；樹幹莖流中有5種，總含量為82.069µg•L-1；灌木層和草本層穿透水中有4種，總含量分別為49.049µg•L-1和74.938µg•L-1；地表徑流中有5種，含量為36.866µg•L-1。可見城市森林對多環芳烴有較強的淨化作用。（3）土壤微生物和酶對PAHs分布的影響：4個樹種土壤微生物區系組成以細菌占優勢，放線菌次之，真菌最少。對照土壤中微生物總數隨時間的變化都是從10月逐漸增加至翌年4月，然後不斷減少至10月; 污染處理土壤微生物總數呈現峰值提前或滯後現象，主要出現在1月或7月。真菌是控制 PAHs 降解的重要因素。土壤酶活性在4個樹種間有明顯差異。不同PAHs水平下的多酚氧化酶活性呈極顯著差異 (P＜0.01) ，過氧化氫酶活性呈顯著差異 (P＜0.05)，而磷酸酶活性變化率受污染物濃度影響不顯著。土壤過氧化氫酶和多酚氧化酶可以作為土壤污染程度的評價指標。（4）城市植物-土壤系統對 PAHs 吸收和降解的貢獻：1年後栽培植物土壤中PAHs含量污染處理比對照平均降低51.9%，且在3~6個月內PAHs含量減少最快；PAHs組分中以苯並蒽、蒽、芘減少最多，分別達74.8%、69.6%、58.1%。不同樹種對PAHs含量影響無顯著差異。高污染水平下植物處理中PAHs組分芴、菲、芘的生態風險仍然很高，說明治理PAHs污染最根本的辦法是控制PAHs的排放量。