毛白楊道路林帶對重金屬元素的富集特征分析

摘 要：道路重金屬污染是環(huán)境污染的主要體現(xiàn)，對周圍大氣、土壤與植物環(huán)境帶來不良影響，并且污染物質(zhì)通過食物鏈的傳遞將危害人體健康。本文針對毛白楊道路林帶對重金屬的富集特征進行分析，由于林木具有一定抗重金屬能力，使其在凈化大氣重金屬污染上起到重要作用，通過對毛白楊各部分重金屬富集特征的研究，能更好利用林木來緩解重金屬污染問題。

關(guān)鍵詞：毛白楊道路林帶;重金屬;富集特征

目前國內(nèi)公路兩側(cè)綠化帶建設(shè)，更多從景觀美化和生態(tài)保護的角度考慮，以減少土壤、大氣環(huán)境污染為目的，進行林帶配置模式的科學(xué)設(shè)計。公路交通被認為是產(chǎn)生重金屬的污染源之一，監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，道路兩側(cè)的植物和土壤都受到較嚴重的重金屬污染，因此，需要加大對行道樹在重金屬富集方面的研究，了解毛白楊的重金屬富集情況，能為林帶配置提供科學(xué)依據(jù)。

一、材料與方法

1.材料選取

調(diào)查場所內(nèi)毛白楊的平均樹高21米、平均胸徑45.5厘米，在距道路最近的毛白楊林帶中選擇三顆長勢良好、樹高、無病蟲害，同時光照、土壤條件等基本一致的樹木作為研究對象。

2.樣本采集和處理

使用直徑12mm的生長錐采集樹芯樣，分別從樹干胸徑四個方向來采集，如靠近車道一側(cè)、背離車道一側(cè)、南側(cè)、北側(cè)，用小刀采集相同高度不同方向的樹皮樣，完成采樣后封好采樣口。之后將樣品帶回實驗室，沿年輪線每隔一段距離劃分一段，將得到多個年輪段樣品。測量每段重量，在風(fēng)干后測量每段長度。用蒸餾水洗干凈樹皮并風(fēng)干，在80℃環(huán)境下烘干樣品，然后將樣品分成兩份，將三顆樹木相同方向和相同年輪段樣品粉碎、混勻，放在干燥器中存儲。

3.分析方法

取適量樣品于錐形瓶中，利用硝酸—高氯酸消解完全后放到50mL容量瓶中。采用ICP法測量樣品中的重金屬鉛、鎘、銅、鋅、鎳等元素的含量。

二、結(jié)果和分析

采用上述分析方法能準(zhǔn)確測量毛白楊林木不同部位的重金屬含量，通過分析可得出以下結(jié)論：

1.葉片重金屬元素濃度的分布特征

（1）春季葉片重金屬濃度分布特征。在對春季不同毛白楊葉片中的重金屬含量進行測量，可發(fā)現(xiàn)距離道路水平距離越遠的林木，葉片中的鉛、錳元素濃度呈下降趨勢，銅、鎳、鎘等元素濃度則是上升的，而鋅元素濃度變化是先降低后上升的。從不同元素的水平分布情況看，不同元素分布趨勢各異，鎘、銅、鎳元素的最高濃度值都出現(xiàn)在50米處，最低濃度值出現(xiàn)在距道路水平距離的15米處;錳、鉛元素最高值在35米處，最低濃度在50米處;鋅元素在水平距離100米處達到峰值，在50米處達到最大值。對比行道樹毛白楊葉片中不同重金屬元素的含量變化情況，各個重金屬元素最高值及最低值從大到小排列為：Mn（4.3）>Cr（3.14）>Ni（2.41）>Zn（1.62）>Pd（1.44）>Cu（1.23），其中錳元素、鎘元素、鎳元素變化波動較大，而銅、鉛元素的濃度值變化幅度小。進一步分析各個重金屬元素間的相關(guān)性，可發(fā)現(xiàn)鎘和銅、鉛和錳都是正相關(guān)的、鎳和銅、鎘是顯著正相關(guān)。

（2）夏季葉片中的重金屬濃度分布特征。對毛白楊葉片中各個重金屬元素濃度進行測量，可發(fā)現(xiàn)除了鋅元素外，其余重金屬元素的濃度值都是隨著距道路水平距離的增加而逐漸下降的，鎳元素最高值在5米處，隨著距離增加而呈現(xiàn)遞減趨勢，其余銅、錳、鉛元素的峰值在15米處，最低值在50或100米處。

（3）秋季葉片中的重金屬濃度分布特征。秋季道路兩側(cè)毛白楊葉片重金屬濃度分布特征表現(xiàn)為：鉛、錳、鎳元素隨水平距離的增加而呈現(xiàn)下降趨勢，其余元素呈先下降后升高的趨勢。而距離的增加，使得葉片中的鎳元素水平分布特征是單調(diào)遞減的，最高值和最低值間的差距顯著。鉛元素在100米處濃度最低，濃度值波動幅度小，峰值約是谷值的1.5倍。錳元素峰值在15米處，最低值在100米處。從各個元素間的相關(guān)性來說，鎳元素和錳元素、鉛元素和銅元素間是顯著正相關(guān)的。

2.樹干中的重金屬元素分布特征

（1）樹干中的重金屬元素濃度分布特征。取道路兩側(cè)毛白楊胸徑高度的樹芯樣，以5年為年齡組將樹芯樣分成5段，對每段樣品進行重金屬濃度的測定。從整體趨勢看，銅、鉛、鋅元素的濃度分布特征表現(xiàn)為沿著髓心到樹皮的方向不斷降低，重金屬錳、鎳、鎘則出現(xiàn)升高趨勢。鋅元素濃度最大值處于1992-1996年段，約為42.65mg/kg，然后急劇下降，谷值出現(xiàn)在2002-2006年段，約為4.51mg/kg，峰值約為谷值的9.44倍。鉛是植物必需元素，而汽油燃燒是造成土壤和大氣污染中重金屬鉛污染的主要原因。近年來道路車流量逐年增多，但年輪中的鉛濃度沒有逐年增加，隨著無鉛汽油的推廣，使年輪中的鉛濃度逐漸減少。銅元素濃度隨著時間推移，從4.43mg/kg降低到1.81mg/kg，又在2007-2011年段升高至2.26mg/kg。

（2）垂直分布特征。對樣品中的重金屬濃度進行測量，結(jié)果顯示，重金屬元素在毛白楊林木中的垂直分布呈現(xiàn)一定分布趨勢。隨著樹干高度上升，錳、鉛、鋅元素濃度呈現(xiàn)上升趨勢，鉛元素濃度范圍為0.18-0.32mg/kg，錳元素濃度范圍為73.12-105.51mg/kg，鋅元素濃度范圍為16.72-56.48mg/kg，上述三種元素最高濃度在5.5米處，最低濃度在1.3米處。銅元素和鉛元素在樹基部分濃度最高，在胸徑處明顯降低。鎘元素最高濃度和最高濃度值分別在9.5米處和7.5米處，在0.3-7.5米范圍內(nèi)，隨高度上升鎘元素濃度值逐漸降低。鎳元素整體呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢，最低濃度在7.5米處。

三、結(jié)語

綜上所述，在對道路兩側(cè)毛白楊林帶的重金屬富集特征進行研究，能了解到林木對重金屬鎘、銅、鉛、錳、鎳等元素的吸收程度不是簡單的線性關(guān)系，不同元素在林木中的分布趨勢不同。其中鋅元素呈現(xiàn)出先下降后升高的趨勢，錳元素、鋅元素在土壤和葉片中是正相關(guān)的。不同距離的葉片中同種重金屬濃度隨季節(jié)改變的變化趨勢相似，其中鋅、鉛、錳等元素等元素隨生長季節(jié)改變而不斷增加，且春季的濃度最低。

參考文獻：

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作者簡介：李建華（1964-10-）男，籍貫：山東省高密市密水街道東三里居委會，民族：漢，學(xué)歷：大專，目前職稱：助理工程師，研究方向：林業(yè)工程管理。