阿克苏市5种常见园林树种叶片重金属含量分析

阿克苏市5种常见园林树种叶片重金属含量分析

影响城市生态系统、生活环境和可持续发展的主要环境污染物之一。城市空气中重金属元素主要以大气颗粒物的形式,在城市生态环境系统中迁移、富集和转化［１］。城市园林树种可以通过呼吸作用,吸收大气中的重金属元素,是空气中重金属的有效清洁器。因此,可以根据园林树种叶片的重金属含量来估测大气中的重金属污染状况,鉴别城市环境污染程度,判断污染等级和评价环境质量［２］。近年来,对园林树种吸收重金属能力方面的研究日渐增多［３－７］,主要集中在沿海城市的园林树种对空气中重金属的吸收规律上。然而,对西部干旱区绿洲城市园林树种叶片重金属含量的相关研究尚为欠缺。阿克苏市地处新疆南部塔克拉玛干沙漠北缘,降水稀少,气候干燥,大气中的沙尘颗粒物含量较高,全年干旱多风伴有沙尘天气［８］。煤炭、石油天然气和有色金属等矿产资源的不断开采和煤化工企业的增多,并以原煤为主的城市能源消费量的不断上升,使得城市空气污染程度更为严重。因此需要采取有效的防治措施防止重金属污染区域的扩大和污染程度的加深,逐步解决当前严峻的重金属污染问题。分析园林树种叶片重金属污染物含量及其分布特征,对如何选用园林树种并有效减轻城市空气污染,提高人居环境质量有着重要意义。本研究以阿克苏市主要园林树种叶片为材料,通过原子吸收光谱法,对城市不同功能区的不同园林树种叶片重金属含量进行测定和分析,旨在探明城市园林树种叶片重金属分布特征,为阿克苏市选择抗污、吸污能力强的园林树种提供科学依据。1材料和方法1.1叶片的采集和采集选择阿克苏市建成区范围内5个不同功能区,即公园休闲区(刀郎公园)、交通枢纽带(西大街)、居民生活区(电视台家属院)、工业区(水泥厂、西工业园)及城郊林区(柯柯牙)。每个采样点选择生长良好的新疆杨(Populusbolleana)、圆冠榆(Ulmusdensa)、垂柳(Salixbabylonica)、大叶白蜡(Fraxi-nusrhynchophylla)和法国梧桐(Platanusoriental-is)5种常见园林树种。叶片样本于2012年8月10-22日(晴朗无雨)连续采集。在不同功能区选择同一种胸径、树高和生长情况基本保持一致的树木(表1),在树冠的东、西、南、北方位的不同树高处(2、3m和4m)采集无病虫害的叶片,将叶片小心置于塑料袋中,编号带回实验室处理。1.2叶片处理及热裂解叶片样本用蒸馏水清洗3~5次,去除表面泥土、灰尘和杂物,然后用去离子水漂洗3~5次,晾干,在75℃条件下烘36h,用粉碎机粉碎,过60目尼龙筛,装于样品袋中,储于干燥器中以备消解。称取已粉碎研磨成粉的叶片样本0.5g置于消解管中,加入8mL混合酸HClO４-HNO３-H２SO４(6∶1∶1),震荡均匀,用带孔管塞塞严,放置过夜。隔天在消解炉上加热至80℃,保持3~4h以至溶液变绿,继续加热至140℃,保持30min,再继续加热至180℃,持续1h。取出消化管,冷却至室温,每管加入lmL浓硝酸,升温至180℃,保持1~2h,至溶液变清亮,产生白烟,反应达到终点。取出消化管,冷却至室温,过滤,定容到50mL。分别各取10mL配液,用原子分光光度计测定溶液中的重金属含量,每个样本重复3次。1.3数据分析利用SPSS17.0统计软件,对5种园林树种叶片重金属含量进行多重比较分析,用Excel2010软件来处理数据并绘图。2结果与分析2.1指标含量的pb和cu含量利用5种园林树种叶片中的Pb、Cd、Cu和Zn含量数据,并对其进行单因素方差分析(表2),可以看出,不同树种的叶片重金属的含量存在显著差异(p<0.05)。法国梧桐和大叶白蜡叶片的Pb含量明显高于其他3种,前者在电视台家属院达7.27mg·kg－１,后者在西工业园达6.12mg·kg－１。所调查5个功能区平均含量为4.1mg·kg－１。综合各区5个树种叶片中的Pb含量平均值依次为法国梧桐>大叶白蜡>新疆杨>垂柳>圆冠榆;对Cd而言,新疆杨叶片Cd含量明显高于其他4种,在西大街达0.71mg·kg－１。所调查5个功能区平均含量为0.35mg·kg－１,综合各区5个树种叶片中的Cd含量平均值依次为新疆杨>法国梧桐>大叶白蜡>圆冠榆>垂柳;新疆杨叶片的Cu含量最高,在西工业园达27.23mg·kg－１,所调查5个功能区平均含量为14.19mg·kg－１,综合各区5个树种叶片中的Cu含量平均值依次为新疆杨>法国梧桐>大叶白蜡>垂柳>圆冠榆;法国梧桐和新疆杨叶片的Zn含量明显高于其他3种,分别为76.03mg·kg－１和61.54mg·kg－１,所调查5个功能区Zn平均含量为39.65mg·kg－１。综合各区5个树种叶片中的Zn含量平均值依次为新疆杨>法国梧桐>大叶白蜡>垂柳>圆冠榆。总的来看,在所调查的5种园林树种中,法国梧桐叶片的Zn和Pb含量最高,而新疆杨叶片的Cd和Cu含量最高。其可能与不同树种叶片的外部结构,内部生理生化以及基因［１０－１２］不同而造成的。2.2各功能区园林树种叶片cd和zn含量情况不同功能区树种叶片中的重金属含量差异分析结果表明,不同功能区树种叶片Pb的含量差异不显著,区平均含量为4.10mg·kg－１,Pb含量在电视台家属院和西大街为最高,其含量为5.18mg·kg－１和5.03mg·kg－１。各功能区树叶中Pb平均含量依次为电视台家属院>西大街>西工业园>水泥厂>刀郎公园>柯柯牙。由此可以看出,人类活动(居民生活)是阿克苏市树叶Pb积累的重要来源,其次汽车也产生了一定影响,因为机动车尾气是大气中Pb的主要污染来源,尾气中Pb的含量占城市大气污染总排放量的88%,车流量大时,加速、减速停止等行为更频繁,会排放更多尾气［１３］。各功能区园林树种叶片Cd含量变化幅度较小,差异不显著,区平均含量0.35mg·kg－１。西工业园和水泥厂树种叶片的Cd含量为较高,其含量分别为0.44mg·kg－１和0.42mg·kg－１。各功能区树种叶片Cd的平均含量依次为西工业园>水泥厂>西大街>电视台家属院>刀郎公园>柯柯牙。大气中的Cd主要来源于汽车尾气和与Cd生产有关的矿业和冶金业［１０，１２］,由此可以确定工业活动和交通对叶片Cd的积累贡献较大。各功能区园林树种叶片Cu含量存在显著差异,区平均含量为14.29mg·kg－１,其中,西工业园Cu含量最高,为18.49mg·kg－１。各功能区树种叶片Cu的平均含量依次为西工业园>西大街>水泥厂>电视台家属院>刀郎公园>柯柯牙。各功能区树种叶片的Zn含量明显高于其他重金属元素,其区平均含量39.95mg·kg－１,各功能区之间差异显著,西大街树种叶片的Zn含量最高,为53.53mg·kg－１。各功能区树种叶片Zn的平均含量依次为西大街>西工业园>水泥厂>电视台家属院>刀郎公园>柯柯牙。综上所述,各功能区的重金属含量有差异,即工业区树木叶片的Cu和Cd含量最高,交通枢纽带叶片的Zn含量最高,而居民生活区叶片的Pb含量最高。2.3叶片重金属含量通过分析各树种2、3m和4m高度叶片的重金属含量可知,不同高度叶片重金属含量有差异。新疆杨、垂柳和法国梧桐叶片中Pb、Cd和Zn含量存在显著差异,而Cu含量差异不显著(图1);圆冠榆叶片的Pb、Cu和Zn含量表现出显著差异,而Cd含量差异不显著(图1);大叶白蜡叶片Pb和Zn含量表现为显著差异,而Cd和Cu含量差异不显著(图1)。总体上,2m高度的叶片重金属含量>3m和4m处的叶片,其含量随着高度的增加而减少。这可能是由于车辆和人类活动引起二次扬尘,导致2m处叶片受到更多的重金属污染有关［１４］。3树种叶片重金属含量随高度的变化和来源指标分布采用原子吸收光谱法,测定阿克苏市不同功能区5种常见园林树种叶片的重金属含量,运用多重比较法对其分布特征进行分析,并得出以下结论。5种树种叶片重金属含量存在显著差异(p<0.05)。即法国梧桐叶片Pb和Zn含量最高,而新疆杨叶片Cd和Cu的含量最高;综合各功能区总重金属平均值依次为法国梧桐>新疆杨>大叶白蜡>垂柳>圆冠榆;不同功能区的树种叶片平均重金属含量也存在差异(Pb、Cd差异不显著,Cu、Zn差异显著)。其中,工业区树种叶片Cu和Cd含量最高,交通枢纽带叶片Zn含量最高,而居民生活区叶片Pb含量最高;不同功能区树木叶片的总重金属平均值依次为西工业园>西大街>水泥厂>电视台家属院>刀郎公园>柯柯牙;这结果由于各种园林树种生理生态学特性不同,各功能区的污染程度和类型不同,导致不同树种叶片中各重金属含量的不同;同株树不同高度叶片重金属含量存在差异,2m高度的叶片重金属含量>3m和4m处的叶片,其重金属含量随高度的增加呈降低的趋势。不同高度叶片Pb和Zn含量差异显著(p<0.05),而Cu和Cd含量与树高未表现出显著差异,因此可以初步确定阿克苏市园林树种叶片的Pb和Zn主要源于交通污染,即汽车尾气的排放。有关研究