近10年来渝东南3种典型树种树轮重金属积累序列与环境意义及其EKC分析

摘要

本文选择酉阳县不同生长环境（居民点附近、公路附近）的马尾松（苍岭、麻旺）、柏树（板溪、官清）、杉树（木叶、板桥）三种常见树种，剥取2000-2012年以来的树轮以及相对应的树皮作为研究对象，在野外调查、采样、室内分析的基础上，对酉阳县这两个不同环境渝东南典型植被树轮中的Cu、Zn、Cr、Cd、As、Fe、Al、Pb的含量水平、动态变化、树种树轮中重金属元素与酉阳县近10多年来的气候记录（降水、气温）之间的关系，以及重金属含量的环境库茨涅兹曲线(EKC)分析等展开了研究。
　　本论文作了如下研究:主要介绍了树轮化学研究的背景、意义、现状和发展趋势，提出本文的研究内容和意义。全面介绍了重庆市酉阳县的自然环境特征、社会经济状况及其城市发展情况等。主要介绍了本研究的样点选取、树轮及树轮样品采集、预处理、实验项目和测定方法。对酉阳县不同生长环境树轮重金属含量积累序列、时间序列分析、近年来气候记录响应分析、环境库茨涅兹曲线分析等进行分析与讨论。
　　通过以上研究，得出如下主要结论:
　　(1)从变异性来分析，酉阳县不同环境下近10年来树轮重金属的变异性分为中等强变异性和强变异性(Cr、As、Cd、Fe、Al)、中等强度变异性(Zn、Pb)。其中Al表现为样品中一半为中等强一半为强变异性。从平均值来看，Cr、As、Fe最大值都是在公路附近的树轮样品中，Cd、Al、Zn、Pb最大值则是在居民点附近的树轮中。就不同环境不同树种来看，Cr、As、Fe在公路附近的样品中表现为强变异性，Cd、Al则在居民点附近的样品表现为强变异性，Zn和Pb在两个不同环境中都表现为中等强度变异性;在平均值方面，Cr、As、Al的平均含量公路附近大于居民点附近，而Cd、Fe、Zn、Pb则表现为居民点附近的平均含量大于公路附近。不同树种重金属平均含量的高低顺序为:Cr、As:杉树＞柏树＞马尾松;Cd、Fe、Al、Zn:杉树＞马尾松＞柏树;Pb:杉树=马尾松＞柏树。从中可以看出杉树对重金属元素具有比其他两种树更强的富集性。树轮中重金属主要来源于交通污染、农业化学污染、人们日常生活产生的废弃物、农村建设产生的污染以及矿产开采污染。
　　(2)对酉阳县近10年来树轮重金属的时序分析发现，酉阳县近10年来树轮重金属含量大部分都是在树皮处或接近树轮的轮层达到峰值或最大值，这说明树皮是重金属元素进入树木中的主要通道之一。测试的7个重金属元素中近10年来都呈现出波动升降变化。Fe、Zn、Pb近10来变化强烈，呈现大起大落的变化趋势。
　　(3)将所有树轮重金属元素含量与近10年来气候记录做相关性分析及历年趋势图，可以看出树轮重金属与温度关联性关系较为复杂，除Cd与温度有较好的对应关系外，其他重金属元素与温度之间在不同的阶段出现不同的正反相关性变化。大部分样品重金属变化与温度之间都有1-2a的滞后期变化，并且较多年份是出现温度波谷与重金属元素含量峰值同时出现，说明低温可以促进重金属元素的富集。Cd与降水量之间在居民点附近为反相关性，而公路附近则有较好的正对应关系。Al和Zn与降水量之间有较好的对应关系，Pb正好相反，以负相关性为主。Fe出现一头一尾为负变化，中间为较好的对应性。Cr、As多出现多个阶段的正反相关性变化。降水量对重金属的富集具有抑制作用，较多的年份出现波谷与峰值同现的情况。
　　(4)树轮重金属元素平均含量与酉阳县人均GDP之间的环境库兹涅茨曲线分析表明:树轮中Cr、Cd、Zn、Pb元素含量变化与人均GDP之间的EKC演替轨迹呈现三次多同式相关，表现出一定的环境库兹涅茨曲线特征。Cd、Pb含量变化与人均GDP回归曲线为“U”型曲线的左侧，尚未达到拐点。而Zn和Cr与人均GDP的拟合曲线形态分别为倒“N”型和正“N”型，属于EKC曲线的变异形态。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

第2章 研究区概况

2．1 地理位置及范围

2．2 自然地理概况

2．2．1 地质构造

2．2．2 地形地貌

2．2．3 水文和水文地质

2．2．4 矿产资源

2．2．5 土壤

2．2．6 气候特点

2．3 社会经济状况

第3章 材料与方法

3．1 样品树种的筛选

3．2 树轮样品的采集与制备

3．2．1 样品的采集

3．2．2 样品的处理与制备

3．3 实验项目及方法

3．3．1 树轮重金属元素测定方法

3．3．2 主要仪器参数条件

3．3．3 质量控制

第4章 近10年来树轮重金属元素的积累序列与时间序列

4．1 近10年来树轮重金属积累统计分析

4．1．1 近10年来树轮重金属Cr积累统计分析

4．1．2 近10年来树轮重金属As积累统计分析

4．1．3 近10年来树轮重金属Cd积累统计分析

4．1．4 近10年来树轮重金属Fe积累统计分析

4．1．5 近10年来树轮重金属Al积累统计分析

4．1．6 近10年来树轮重金属Zn积累统计分析

4．1．7 近10年来树轮重金属Pb积累统计分析

4．2 近10来树轮重金属含量的时序变化分析

4．2．1 近10年来树轮重金属Cr含量的时序变化

4．2．2 近10年来树轮重金属As含量的时序变化

4．2．3 近10年来树轮重金属Cd含量的时序变化

4．2．4 近10年来树轮重金属Fe含量的时序变化

4．2．5 近10年来树轮重金属Al含量的时序变化

4．2．6 近10年来树轮重金属Zn含量的时序变化

4．2．7 近10年来树轮重金属Pb含量的时序变化

4．3 本章小结

第5章 酉阳县近10年来树轮重金属与气候记录的关系研究

5．1 树轮重金属与近10年来气温的关系研究

5．1．1 树轮重金属Cr与近10年来气温的关系

5．1．2 树轮重金属As与近10年来气温的关系

5．1．3 树轮重金属Cd与近10年来气温的关系

5．1．4 树轮重金属Fe与近10年来气温的关系

5．1．5 树轮重金属Al与近10年来气温的关系

5．1．6 树轮重金属Zn与近10年来气温的关系

5．1．7 树轮重金属Pb与近10年来气温的关系

5．2 树轮重金属与近10年来降水的关系研究

5．2．1 树轮重金属Cr与近10年来降水的关系

5．2．2 树轮重金属As与近10年来降水的关系

5．2．3 树轮重金属Cd与近10年来降水的关系

5．2．4 树轮重金属Fe与近10年来降水的关系

5．2．5 树轮重金属Al与近10年来降水的关系

5．2．6 树轮重金属Zn与近10年来降水的关系

5．2．7 树轮重金属Pb与近10年来降水的关系

5．3 本章小结

第6章 近10来的树轮重金属时间序列的EKC研究

6．1 环境库兹涅茨曲线理论概述

6．2 数据选择

6．3 环境库兹涅茨模型建立

6．4 分析与讨论

第7章 结论与不足

7．1 主要结论

7．2 存在不足

参考文献

致谢

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