黄河兰州段重金属和多环芳烃污染对土壤线虫生态多样性影响的研究

摘要

本论文以土壤线虫作为土壤健康指示生物，结合土壤重金属和有机物污染程度，评估黄河兰州段污染对农田土壤健康的危害程度，从生态功能上揭示农田土壤环境的健康状况。本研究在黄河兰州段设立7个采样点(A样点：甘肃省白银市强湾村西大沟边土壤；B样点：甘肃省兰州市马滩村菜地；C样点：甘肃省白银市强湾村菜地；D样点：甘肃省榆中县建亭村菜地；E样点：甘肃省兰州市青白石村菜地；F样点：兰州大学花园土壤；G样点：甘肃省永靖县刘家峡村菜地)，采集土壤，检测土样的基本性质；同时用原子吸收光谱法检测土样中重金属镉(Cd)、铅(Pb)、铜(Cu)、铬(Cr)和锌(Zn)的含量，并计算重金属污染指数(Pi)；用气相色谱-质谱法(GC/MS)检测有机物多环芳烃(PAHs)的含量：并分离土壤样本的线虫，计数并鉴定种类，计算土壤线虫生态指数。实验结果如下： 1.各样点的土壤湿度、pH值、总氮、C/N和有机质之间存在显著性差异(p<0.05)，土壤呈弱碱性，pH值范围从7.70到7.96；土壤平均湿度范围10.33％-19.30％。 2.调查的7个样点的土壤受到被检测重金属Cd、Cr、Pb、Cu和Zn等不同程度的污染，且含量有明显的地理位置差异(p<0.05)；A样点土壤的Cd、Pb、Cu和Zn的含量都明显高于其他采样点(p<0.05)；而G样点土样被检测的重金属含量明显低于其他样点(p<0.05)。 3.根据各样本重金属污染指数，除了G样点，其他样点都受到Cd的污染(Cd污染指数Pi>1)，A样点受到Cd(Cd Pi=40.35)的污染最严重。A、C和F样点都受到Pb的污染；A和B样点受到Cu的污染；A、B和F样点都受到Zn的污染：各样点没有发现Cr的污染。G样点没有受到被检测重金属的污染。 4.各土壤样本多环芳烃的浓度较低，仅有6种PAH被检测到，包括苯并a蒽、屈、荧蒽、萘、菲及笓等PAHs化合物。A、B和F样点多环芳烃含量高于其它样点(p<0.05)。 5.在7个土样里，总共有29科、53属的土壤线虫被识别。A样点的线虫总数量达到1555.48条/100g土壤，明显高于其它各样点(p<0.05)，在A样点仅检出6科6属线虫；在G样点的线虫数量仅次于A样点，共检出13科20属线虫；B、D、E和F样点线虫总数没有显著性差异(p>0.05)：而c样点线虫总数为177条/100g土壤，明显低于其他样本(p<0.05)。 6.食细菌线虫是各样点中最占优势的食性种群，其在A、B、C、D和E样点等土样中占线虫总数50％以上；A样点的食细菌线虫达到93.30％，明显高于其他样点(p<0.05)；G样点土壤中食植物线虫所占比例最高(p<0.05)；在E和G样点杂食性/捕食性线虫的比例明显高于其他样本(p<0.05)；各样本食真菌线虫的比例较其他食性线虫比例低。 7.在所调查的所有土样中，c-p1-2线虫占各样点线虫总数的比例在50％以上；A样点的c-p1-2线虫比例明显高于其他样点(p<0.05)；c-p1线虫在G样点占的比例仅为5.92％，而c-p3～5的线虫占G样点线虫总数的50％以上，明显高于其他样点(p<0.05)。 8.污染严重的样点，其MI、∑MI和H'指数低，反之则高。G样点的MI、∑MI和H'指数明显高于其它样点(p<0.05)； A样点的MI、∑MI、PPI和H'值低于其它样点，但WI高于其他样点(p<0.05)。在B样点，植物线虫指数(PPI)高于其它样点(p<0.05)。 9.Pi的Cd、Pb、Cu及PAHs含量与∑MI、MI和H'间呈负相关性(p<0.01)，但与WI和PPI呈正相关。 本论文结果显示黄河兰州段若干样点土壤受到了重金属和多环芳烃不同程度的污染，但多环芳烃类的污染较轻。土壤污染物在不同程度上影响或改变了土壤线虫的种类、数量、取食性和生态多样性。在土壤污染物胁迫下，线虫的数量、线虫食性结构和线虫土壤定居方式都发生了明显的波动。线虫生态指数与土壤重金属及多环芳烃浓度呈现一定的相关性。因此，线虫群落及其指数可以作为土壤生态健康监测的敏感指标。

目录

文摘

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声明

第一部分前言

1.概述

2.土壤污染

3.黄河兰州段水污染概况

4.土壤线虫的分类及其在土壤生态系统中的作用

5.土壤线虫对土壤污染的指示作用

6.土壤重金属污染对土壤线虫群落和生态多样性的影响

7.土壤多环芳烃污染对土壤线虫群落和生态多样性的影响

8.土壤线虫生态指数

9.研究目的和意义

第二部分实验材料和方法

1.实验材料

2.实验仪器和设备

3.实验试剂

4.实验方法

4.1样本采集

4.2土样基本性质的检测

4.3土壤样本重金属的分析

4.4土壤样本多环芳烃(PAHs)的分析

4.5土壤样本线虫检测

4.6线虫生态指数

5.统计分析

第三部分实验结果

1.土壤样本的基本性质

2.土壤样本重金属含量

3.土壤样本重金属污染指数

4.土壤样本多环芳烃(PAHs)的含量

5.土壤线虫多样性

6.土壤线虫c-p值

7.土壤线虫生态指数

8.线虫生态指数与土壤污染物的相关性

第四部分讨论

1.兰州黄河段土壤重金属和多环芳烃(PAHs)的污染

2.兰州黄河段土壤线虫的多样性

3.兰州黄河段重金属和PAHs对土壤线虫的影响

4.土壤线虫生态指数

第五部分结论

参考文献

在读期间发表的论文

致 谢