准东地区降尘—土壤—植物重金属迁移过程及生态效应研究

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1、博士研究生学位论文新疆大学论文题目(中文)：准东地区降尘-土壤-植物重金属迁移过程及生态效应研究论文题目(外文)：StudyontheTransportProcessesandEcologicalEffectofHeavyMetalsinDust-soil-plantintheEastJunggarRegion研究生姓名：侯艳军学科、专业：理学生态学研究方向：生态规划与管理导师姓名、职称：塔西甫拉提·特依拜教授论文答辩日期2015年5月29日学位授予日期年月日摘要摘要大气环境污染是当今科学界和社会比较关心的热点问题，大气降尘通过重力落在土壤上、植物上，然后通过淋溶过程输入到土壤中，增加了土壤重

2、金属污染。植物的根系会从土壤中吸收重金属元素及茎叶吸收降尘中的重金属而受到污染，影响到植物的生长。因而本研究以正在进行大规模露天煤炭开采和工业活动的准东地区为靶区，从大气降尘为切入点，分析大气降尘、土壤、植物中的重金属含量、来源，污染程度，并找出大气降尘的重金属对土壤、植物的生态效应，以期为区域生态环境修复提供科学依据。得出了以下结论：（1）通过大气降尘5-12月间通量的分析时间变化趋势相一致，空间上高值出现在工业区附近和西侧的荒漠区，低值在研究区东北和东南部。研究区大气降尘重金属Hg、Pb、As、Cr、Cu、Zn变异强，受人为活动影响大。大气降尘重金属中Hg、As、Pb元素相关性高，Cr、C

3、u、Zn元素相关性高。大气降尘重金属的第一主成分因子为Cu、Cr和Zn元素，第二主成分因子为Hg、As、Pb元素。（2）大气降尘中Hg元素空间分布特征与As元素的空间分布特征较相似，工业区附近为高浓度区、较高浓度区分布区域，西部荒漠地区为低浓度区分布区域。Pb的高浓度区分布工业区及附近，较高浓度值分布在主要交通道路附近，低浓度区分布分散而面积不大。Cr和Cu的空间分布特征较相似，高浓度区、较高浓度区分布在工业区及附近，低浓度区分布在研究区远离工业活动的西部荒漠及研究东南区域。Zn的高浓度区分布工业区附近，同时较高浓度值分布在主要交通道路附近，低浓度区分布在研究区西部荒漠带和五彩湾煤电化工带北部

4、及研究区东南部。（3）大气降尘重金属污染从单因子指数法来看:轻污染元素为As和Pb，中污染元素为Hg和Cu，重污染元素为Cr和Zn。从综合污染指数法来看：中污染程度为区域大气降尘的6重金属综合污染状况。从内梅罗综合污染指数法来看：中污染元素为Pb，重污染元素为Hg、As、Cr、Cu、Zn。从地累指数法评来看：无污染元素Hg、As，轻-中度污染元素为Pb，中度污染元素为Cr、Cu，极强度污染元素为Zn。从潜在生态危害法来看：轻微潜在生态危害元素为Pb、As、Cr、Cu；较高潜在生态危害元素为HgI新疆大学博士研究生学位论文和Zn，中等潜在生态危险为区域大气降尘重金属潜在生态危害状况。（4）3层土

5、壤Hg元素为强变异，其他5种元素为中等变异。3层土壤中Hg与Cr，Cu与Zn相关性高。土壤重金属第一主成分因子为Cu、Cr和Zn元素，第二主成分因子为Hg、As、Pb元素。（5）3层土壤Hg、Pb、As、Cr元素的分布特征不同，但总体来讲高浓度区及较高浓度区分布在工业区之间及附近区域，低值区分布研究区煤田开采和工业活动、交通不便利的荒漠地区。Cu和Zn的空间分布特征较相似，高浓度区出现在五彩湾煤电化工带内及附近西部区域、及将军庙煤化工产业区附近西北区域，较高浓度区分布在高浓度区周边，低浓度区分布在研究区远离工业活动的西部荒漠，及研究东南区域。（6）土壤重金属污染从单因子指数法来看：0~10、1

6、0~20、20~30cm土壤中的重金属，清洁元素为Hg、Cu和Zn，轻污染元素为Pb和Cr，中污染元素为As。从综合污染指数评价来看：轻污染程度为0~10、10~20、20~30cm土壤6种重金属综合污染状况，呈现土壤深度增加重金属污染程度降低的特征，贡献较大的元素为Hg、Cr、As，贡献小的元素Pb、Cu、Zn。从内梅罗综合污染指数法来看：在0~10、10~20、20~30cm土壤中，重污染元素为Hg、As，中污染元素均为Pb，轻污染元素均为Cu。从地积累指数评价来看：0~10、10~20、20~30cm土壤中，轻-中度污染元素为As和Cr，无污染元素为Hg、Pb、Cu、Zn。从潜在生态危害

7、指数法来看：在0~10、10~20、20~30cm土壤中，轻微潜在生态危害元素为Hg、Pb、As、Cr、Cu、Zn为轻微潜在生态危害，轻微潜在生态危险为区域土壤重金属潜在生态危害状况。（7）采样不同植物中重金属元素的为变异系数不同，总的来讲Hg元素变异系数为强变异，其他元素为中等变异。不同植物中重金属元素的相关性也有差异，不同部位的重金属的相关性也有差异。琵琶柴地上部分重金属的PC1因子是Cr、A