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4种城市绿化树种叶片解剖与PAHs含量特征的研究

作　者: 彭钢
导　师: 田大伦
学　校: 中南林业科技大学
专　业: 生态学
关键词: 城市绿化树种环境污染 PAHs含量特征叶片解剖叶片结构叶形态特征长沙市湖南省
分类号: S718.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbon,简称PAHs)是指含有两个或两个以上的苯环,按角形、线形及簇装方式连接在一起的碳氢化合物以及由它们衍生出的各种化合物的总称。它是一类生物累积性强的持久性亲脂有机污染物,广泛分布于环境介质中,对人类健康和生态环境构成潜在的威胁,逐渐引起了各国科学家的极大重视。城市绿化树种是城市森林生态系统的重要组成部分,是城市环境的天然净化器。而城市绿化树种叶片对PAHs吸附具有良好的能力,主要表现在对气态和颗粒态PAHs的富集上。发挥城市绿化树种在改善城市方面的重要作用已经成为现代都市建设的主体之一。本研究采用了现代分析仪器-气质联用仪对4种城市绿化树种樟树(Cinnamomum camphora)、桂花(Opsmanthus fragrans)、广玉兰(Magnolia grandiflora)、红檵木(Redrlowered loropetalum)叶片的PAHs含量进行检测,同时测定了叶片解剖结构、表面结构和形态学指标等结构特征值,探讨了结构与叶片PAHs含量的关系。主要研究结果如下：冬春两季4种城市绿化树种叶片PAHs总含量在0.987-11.522mg·kg-1之间,樟树、桂花、广玉兰、红檵木分别为4.513 mg·kg-1、3.540 mg·kg-1、2.798mg·kg-1、3.992 mg·kg-1,樟树叶片显著高于桂花和广玉兰。从月动态变化和季节特性来看,4种绿化树种叶片PAHs总含量均表现为5月显著低于1月,樟树、广玉兰和红檵木叶片PAHs总量在冬季显著高于春季。叶片检出的PAHs化合物中,无论是在冬季还是春季,无论是哪个树种,均以3、4环PAHs为主,占总量的75%以上,而5-6环的PAHs却占总量的13%以内,6环PAHs仅占总量的4%以下,叶片吸附低环PAHs的量大于高环PAHs的量。叶片16种优先控制的PAHs组分中,除春季桂花和广玉兰叶片部分高环化合物未检出外,其余均有不同程度的检出。被检出的PAHs组分,在叶片中也不是等量分配的,其中菲(Phe)的含量在两季4种植物叶片中均是最高的。不同树种之间叶片解剖结构与PAHs含量的关系最为密切,其中栅栏组织厚度、海绵组织厚度和叶片总厚度与PAHs含量呈负相关,而种间其它叶片结构上的差异对PAHs的含量多少不敏感。樟树叶片随栅栏组织厚度、气孔宽度和栅栏-海绵组织比值的增大,PAHs含量有上升的趋势,而随海绵组织和叶面宽长比的增大,PAHs含量呈减小的趋势。桂花叶片随栅栏-海绵组织比值的增大PAHs含量有减小的趋势。广玉兰叶片随栅栏组织厚度、栅栏-海绵组织比值、叶片总厚度、气孔长度和气孔宽度这些相关结构的增大,PAHs含量呈上升的趋势。红檵木叶片随角质层厚度、海绵组织厚度、叶片总厚度和气孔长宽比的增大PAHs含量有上升的趋势,而随气孔密度和叶面积的增大,PAHs含量呈减小的趋势。本研究结果揭示了4种城市绿化树种叶片解剖与PAHs含量间的关系,不仅对深入探讨环境中PAHs的传输途径,不同植物PAHs含量的种间、种内差异,以及环境质量预报提供科学参考数据,而且可为城市绿化抗污树种的合理选择和配置提供科学依据。

全文目录

摘要  6-8
ABSTRACT  8-11
1 文献综述  11-23
  1.1 PAHS概述  11-15
    1.1.1 研究背景  11
    1.1.2 PAHs的来源与成因  11-12
    1.1.3 PAHs的组分组成与理化性质  12-13
    1.1.4 PAHs对人类的负面影响  13-14
    1.1.5 PAHs的提取测定方法  14-15
  1.2 植物叶片中PAHs含量的相关性研究  15-19
    1.2.1 植物叶片中PAHs的来源  15
    1.2.2 叶片吸附气态PAHs  15-17
    1.2.3 叶片吸附颗粒态PAHs  17-18
    1.2.4 不同植物叶片吸附PAHs的差异  18-19
  1.3 植物叶片结构与叶片PAHs含量的关系  19-21
    1.3.1 植物叶片结构的相关研究  19-20
    1.3.2 叶片结构与PAHs含量的关系  20-21
  1.4 研究4种城市绿化树种叶片解剖与PAHs含量特征关系的目的和意义  21-23
2 试验地概况与研究方法  23-27
  2.1 试验地自然地理概况  23
  2.2 研究树种  23
  2.3 样品采集  23-24
  2.4 指标值测定及方法  24-26
    2.4.1 PAHs含量  24-25
      2.4.1.1 试验主要试剂  24
      2.4.1.2 试验仪器和器皿  24
      2.4.1.3 样品前处理  24-25
      2.4.1.4 样品上机处理  25
    2.4.2 叶片解剖结构  25
    2.4.3 叶片表面结构  25
    2.4.4 叶片形态学指标  25-26
  2.5 数据处理  26-27
3 结果与分析  27-49
  3.1 4种城市绿化树种叶片PAHs含间的关系  27-32
    3.1.1 4种城市绿化树种叶片的PAHs总含量  27-29
    3.1.2 不同环数PAHs在不同树种叶片PAHs总含量中所占的比例  29-30
    3.1.3 城市绿化树种叶片中16种PAHs的含量特征  30-32
  3.2 城市绿化树种叶片结构的种间差异分析  32-34
    3.2.1 叶片解剖结构的种间差异分析  32-33
    3.2.2 叶面结构的种间差异分析  33-34
    3.2.3 叶片形态学指标的种间差异分析  34
  3.3 叶片结构与PAHs含量的种间相关关系  34-35
  3.4 各树种叶片解剖结构与PAHs含量间的关系  35-42
    3.4.1 叶片上表皮角质层厚度与PAHs含量间的关系  36-37
    3.4.2 叶片栅栏组织厚度与PAHs含量间的关系  37-38
    3.4.3 叶片海绵组织厚度与PAHs含量间的关系  38-39
    3.4.4 叶片栅栏、海绵组织比值与PAHs含量间的关系  39-41
    3.4.5 叶片总厚度与PAHs含量间的关系  41-42
  3.5 各树种叶片叶面结构与PAHs含量间的关系  42-46
    3.5.1 叶片气孔密度与PAHs含量间的关系  42-43
    3.5.2 叶片气孔长度与PAHs含量间的关系  43-44
    3.5.3 叶片气孔宽度与PAHs含量间的关系  44-45
    3.5.4 叶片气孔长宽比与PAHs含量间的关系  45-46
  3.6 叶片形态学特征与PAHs含量间的关系  46-49
    3.6.1 叶片面积与PAHs含量间的关系  46-47
    3.6.2 叶片叶面宽长比与PAHs含量间的关系  47-49
4 结论与讨论  49-54
  4.1 植物叶片中PAHs的含量特征  49-50
  4.2 不同树种之间叶片结构与PAHs含量特征的关系  50-51
  4.3 影响各树种叶片PAHs含量的结构  51
  4.4 叶片对PAHs吸附的过程探讨  51-52
  4.5 城市绿化树种在城市生态环境和绿化建设中的应用  52-54
5 研究展望  54-55
6 创新点  55-56
参考文献  56-64
附录  64-65
致谢  65

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