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珠江三角洲典型森林凋落物分解过程中多环芳烃的淋滤与微生物降解研究
  • 项目名称:珠江三角洲典型森林凋落物分解过程中多环芳烃的淋滤与微生物降解研究
  • 项目类别:青年科学基金项目
  • 批准号:41001322
  • 申请代码:D010901
  • 项目来源:国家自然科学基金
  • 研究期限:2011-01-01-2013-12-31
  • 项目负责人:杨秀虹
  • 负责人职称:讲师
  • 依托单位:中山大学
  • 批准年度:2010
中文摘要:

因森林冠层对大气中多环芳烃(PAHs)的过滤效应,森林土壤常有较高的PAHs污染负荷;而森林凋落物是PAHs从植被层向土壤层转移的重要载体。目前多数研究仅停留在估算凋落物中PAHs向土壤的输入通量及随降水的淋溶量,缺乏系统研究凋落物分解过程中PAHs的迁移转化行为。鉴于珠江三角洲环境中PAHs污染的普遍性,本项目拟摸清该地区主要森林类型凋落物中PAHs的污染特征及季节变化规律,估算凋落物中PAHs向土壤层的输入量;研究典型森林凋落物分解过程PAHs的淋滤及微生物降解规律,并从PAHs含量和特性、凋落物种类和性质、微生物特性、淋洗条件等方面深入探讨影响PAHs淋滤和微生物降解的关键因素。本研究结果有助于揭示引起PAHs在森林地表层的自然分异和衰减的主要调控机制和了解林地PAHs污染的历史变化,为更合理评估森林凋落物层对PAHs的储存、净化作用提供科学依据,具有重要的理论和现实意义。

结论摘要:

植物凋落物既是森林生态系统物质循环与能量流动的重要环节、森林土壤DOM的重要来源,同时也是环境中PAHs的重要载体。本项目较系统研究了珠江三角洲不同森林类型凋落物层及土壤中PAHs的含量水平与分布特征;凋落叶分解过程溶出DOM的变化,以及不同种类凋落叶DOM对PAHs的溶解、吸附解吸及迁移的影响;凋落叶分解对土壤PAHs污染的响应及其对PAHs生物降解的影响。结果表明,各研究林地中,从凋落物未分解层→凋落物分解层→矿质土壤表层,PAHs的含量呈下降趋势,其分布由低中环(3-4环)PAHs为主逐渐变为中高环(4-5环)PAHs为主;松林凋落物层对PAHs的富集量比木荷林高。湿地松和木荷凋落叶DOM的含量及性质在分解初期的变化最显著。随着分解的进行,凋落叶溶出DOM的芳香化程度变高、分子量变大。木荷凋落叶DOM随不同分解阶段的变化比松针明显。在8个月分解期,两种凋落叶对下层土壤DOM的影响不明显。凋落叶DOM的芳香化程度越高,分子量越大,可溶性糖和可溶性酚所占比例越高,其对PAHs(菲)的増溶效果越明显。松针DOM的输入能显著抑制土壤中PAHs(菲和荧蒽)吸附和促进PAHs解吸,增大了PAHs在液相中的分配。添加松针显著促进了土柱中TOC的淋出,使菲的迁移性明显增大,但短期淋溶对芘迁移性的影响不明显。由3个月的室内分解试验可知,土壤PAHs污染可明显改变木荷凋落叶的可分解程度及部分分解酶的活性,显著加快其分解速率,但对松针短期分解过程的影响则不明显。另一方面,凋落叶的短期分解对3环和5环PAHs去除的影响不明显,但对4环PAHs的降解存在一定的抑制作用。 综上可知,凋落物不仅是珠江三角洲地区森林生态系统中PAHs的重要载体,也是其重要的储存库;典型针叶树种马尾松和湿地松林凋落物层对PAHs的截留与富集作用大于以木荷为优势树种的常绿阔叶林。凋落物可向土壤输入大量DOM,增大土壤中PAHs的溶解性与迁移性,从而可能增加森林地区周边水体或地下水受PAHs污染的风险。此外,PAHs污染也可能对凋落物的分解产生影响,从而改变森林生态系统营养物质的循环过程。本项研究有助于更好地认识珠江三角洲地区不同森林类型生态系统对PAHs的储存和净化作用,为更合理评估森林地表层PAHs的潜在迁移活性及生态风险提供科学依据。


成果综合统计
成果类型
数量
  • 期刊论文
  • 会议论文
  • 专利
  • 获奖
  • 著作
  • 4
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