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树木年轮学在重建土壤重金属污染史中的应用研究

作　者: 许春雪
导　师: 王亚平
学　校: 中国地质科学院
专　业: 分析化学
关键词: 树木年轮土壤重金属环境污染
分类号: X53
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

土壤是自然生态环境的一个重要组成部分，它与人类的生活和生产活动有着密切的联系。近来土壤环境污染问题越来越受到人们的重视，土壤环境保护及可持续发展成为当今世界重要的研究课题。要研究一个地区的土壤污染状况，急需解决的一个问题就是必须要首先查明污染的历史。因为只有查清了一个地区的各个环境因素的原始状况，才能对现时的污染程度作出正确的评价，进而掌握引起污染的主要原因，以便于采取减轻或者消除环境污染的有效措施。而目前，对于土壤重金属污染历史情况的研究，却面临着很大的挑战。本文尝试利用树木年轮学研究土壤重金属的历史变迁问题。根据杨树年轮中铜、锌、砷、镉、钡、铅6种重金属元素的含量，反演研究区土壤中这6种元素含量的逐年(1982～2004年)演变状况，并分析了未来十余年的元素含量变化趋势。为了选择合适的树种进行实验，用吸收系数K_f研究了香山地区生长的松树、柳树、槐树、杨树、枫树五种树木对12种元素(P、Ca、V、Mn、Fe、Cu、Zn、As、Sr、Cd、Ba、Pb)的吸收情况。研究结果表明不同树种对元素的吸收情况不同。Zn、Cd、Pb三种元素的吸收系数比较大，其中这五种树木对Zn元素的吸收系数K_f均大于1，表明都对Zn有强富集作用。松树、杨树对Zn和Cd的吸收作用较其它树种显著。考虑到杨树在北京地区分布广泛，并且每年的生长量比较大，结合实验数据分析，选定杨树作为实验树种。从研究区的杨树2004年年轮与其根部土壤中9种化学元素(Na、K、Cu、Zn、As、Sr、Cd、Ba、Pb)的相关性研究来看，当杨树2004年年轮中元素含量高时，其根部土壤中对应元素的含量也高，两者呈正相关。杨树年轮中元素含量变化的情况可以反映出其根部土壤中对应元素的含量变化。通过实验数据分析研究区杨树2004年年轮与其根部土壤中Cu、Zn、As、Ba、Pb、Cd六种重金属元素的含量，结果表明杨树年轮中这六种重金属元素的含量与其根部土壤中对应元素的含量满足对数线性相关关系。利用对数线性相关模式1g C′=algC+b(其中C代表年轮中化学元素的含量，C′代表根部土壤中对应元素的含量。a，b的值随着元素的不同而不同，可由线性回归确定。)，可由实测杨树逐年年轮中Cu、Zn、As、Ba、Pb、Cd这六种重金属元素的含量，反演出研究区土壤中这六种元素的逐年演变情况，从而重建了研究区土壤中这六种重金属元素的历史变迁情况。结果表明，1982～2004年庑殿村土壤中Cu、Zn、As、Ba、Pb五种元素的含量都基本上呈现出上升的趋势，而Cd却出现了相反的情况，随着年份的增长，含量出现了下降的趋势。由反演的研究区土壤中Zn、As、Pb、Cd四种重金属元素的逐年(1982～2004年)演变情况，利用不同的拟合曲线，对研究区内未来11年(2005～2015年)这四种重金属元素含量的变化趋势作出了分析。在外界条件基本不变的情况下，Zn、As、Pb三种元素含量呈上升趋势，而Cd的含量却逐年下降。本研究用树木年轮学反演了土壤中重金属元素含量的历史变迁问题。该技术方法能为追溯近代城市化几十年以来的环境污染变迁历史，预测未来污染演变趋势提供更为丰富和科学的信息，对于目前开展的农业地质调查和城市地质调查中追踪环境污染的年代变迁具有重要意义，并可为未来趋势预测提供技术方法支撑。

树木年轮学在重建土壤重金属污染史中的应用研究

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