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环境中的重金属污染大部分以颗粒状出现,植物由于它们较大的叶表面积及其表面的蜡质层,能够有效吸附大气颗粒物,研究植物重金属含量与滞尘的关系,对于认识重金属在环境与植物之间的迁移规律,以及环境污染的防护具有重要意义。本研究以青岛市城市道路绿化树种——圆柏(Sabinachinensis)为研究对象,分别测定距道路不同距离和高度处的叶片Pb、Zn、Cu、Cd含量,并在不同月份时进行了跟踪测定,分析了叶片重金属含量的时空变化特征,并在此基础上研究了叶片重金属含量与滞尘和土壤的关系,以及植物对重金属污染的生理响应。结果表明:
1.城市道路旁圆柏叶片重金属含量的空间分布存在差异,Pb、Zn含量在不同采样距离和高度处差异显著,Cu在不同高度处差异显著,而Cd含量的差异不显著。叶片Pb、Zn含量与采样距离和高度呈显著负相关关系,Cu与高度呈显著负相关关系,Cd含量与距离和高度的相关性均不明显。叶片各重金属元素之间的相关分析表明,Pb与Zn有着极显著正相关关系,而其他各重金属元素之间相关性不明显。
2.对不同时间的城市道路环境的圆柏叶片重金属含量进行分析,结果表明,圆柏叶片Pb、Zn、Cu、Cd含量在一年中均呈持续上升趋势,各重金属含量在每个采样时期均高于对照。
3.圆柏叶片细胞膜透性和MDA含量在不同采样时间之间差异显著,随着时间的推移呈持续增长趋势,而叶绿素含量、POD、SOD活性则呈现先上升而后下降的趋势。城市道路环境的圆柏叶片细胞膜透性、MDA含量显著高于对照,而叶绿素含量、POD、SOD活性在研究区与对照之间没有显著差异,它们在采样前期高于对照,在采样后期低于对照,叶片细胞膜透性、MDA含量与其重金属含量具有显著正相关关系,SOD、POD活性和叶绿素含量则与重金属含量之间没有明显相关性。
4.不同采样距离和高度处的叶面尘Pb、Zn含量差异显著,与距离、高度显著负相关;而Cu、Cd含量差异不显著,与距离和高度之间无明显相关性;滞尘量的差异显著,与距离和高度之间呈高度负相关关系。叶面尘Pb与Zn含量之间表现出极显著正相关关系,而其他元素之间相关性不明显。
5.5cm以上表层土壤Pb、Zn、Cu、Cd含量明显高于20-40cm深层土壤,距道路不同远近的表层土壤Pb、Zn和Cu的含量差异显著,与距离呈高度负相关关系,而深层土壤的重金属含量在距道路不同距离处差异表现不显著,重金属在深层土壤中随采样距离的变化平缓,基本保持一个相对稳定值。
6.研究滞尘对圆柏叶片重金属含量的影响,从其滞留的粉尘和生长的土壤两个角度进行分析,从而排除土壤因素的影响。叶片Pb、Zn、Cu、Cd含量与对应的叶面尘含量之间存在极显著或显著正相关关系,相关系数分别达到0.979,0.907,0.795和0.687;叶片Pb、Zn含量与滞尘量之间极显著正相关,相关系数分别为0.977和0.952。圆柏叶片Zn含量与表层、深层土壤Zn含量之间存在一定的相关性,相关系数分别为0.689和0.695,而叶片Pb、Cu、Cd的含量和土壤之间相关性均不明显。以上结果表明滞尘影响圆柏叶片的重金属含量,叶面尘对叶片重金属含量的贡献率大于土壤。叶片重金属与其滞留的粉尘重金属含量呈正比,而与其生长的土壤重金属含量相关性不明显。