• 
    

    
    

      99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看 ?

      模擬酸雨對紅樹林底泥中營養(yǎng)元素及Cu、Zn分布的影響

      2016-11-28 09:04:07劉志彥楊俊興周炎武李韶山彭逸生陳桂珠
      生態(tài)學(xué)報 2016年19期
      關(guān)鍵詞:淋溶營養(yǎng)元素酸雨

      劉志彥, 楊俊興,周炎武,李韶山,彭逸生, 陳桂珠

      1 中山大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,廣東省環(huán)境污染與控制重點實驗室, 廣州 510275 2 華南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院, 廣州 510631 3 中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所環(huán)境修復(fù)中心,北京 100101 4 中國科學(xué)院南海海洋研究所, 廣州 510301

      ?

      模擬酸雨對紅樹林底泥中營養(yǎng)元素及Cu、Zn分布的影響

      劉志彥1,2, 楊俊興3,周炎武4,李韶山2,彭逸生1,*, 陳桂珠1

      1 中山大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,廣東省環(huán)境污染與控制重點實驗室, 廣州 510275 2 華南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院, 廣州 510631 3 中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所環(huán)境修復(fù)中心,北京 100101 4 中國科學(xué)院南海海洋研究所, 廣州 510301

      采用柱狀試驗,研究不同pH值酸雨對紅樹林底泥中營養(yǎng)元素(N、P及有機碳)和重金屬(Cu、Zn)空間分布的影響。結(jié)果表明,不同pH值的酸雨對底泥化學(xué)性狀指標(biāo)Eh、pH及鹽度影響不顯著(P>0.05),對底泥不同層次TN、TOC及Cu的分布具有極顯著影響(P<0.01)。酸雨對底泥上層的氮及有機碳的淋溶具有顯著促進作用(P<0.05)。在酸雨作用下,營養(yǎng)元素及Cu、Zn含量分布具有隨底泥深度增加而減小的趨勢。TN、TOC與Cu、Zn的分布均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.01),TP與Cu、Zn的分布均呈正相關(guān)關(guān)系(P<0.05),表明營養(yǎng)元素N、P和有機碳對重金屬的淋溶、沉積具有顯著促進作用。底泥中的TN是影響營養(yǎng)元素及重金屬特別是Cu分布最重要因子。

      模擬酸雨;紅樹林;營養(yǎng)元素;重金屬;分布

      酸雨是指pH 值小于5.6 的雨水、凍雨、雪、雹、露等大氣降水[1]。我國自20世紀(jì)80年代起已經(jīng)成為繼歐洲、北美之后的世界第三大酸雨區(qū),酸雨面積已占國土面積的40%[2-3]。華南地區(qū)是我國的四大酸雨區(qū)之一,2001 年至2011年以來的10年間,深圳市降水pH 值基本都低于5.0,大部分年份酸雨頻率均在50%以上,長年屬于酸雨較嚴(yán)重地區(qū)[4]。福田紅樹林保護區(qū)位于深圳灣東北部,是廣東內(nèi)伶仃福田國家自然保護區(qū)的一部分,也是全國唯一位于城市內(nèi)的自然保護區(qū),總面積約368 hm2,被稱為深圳的“綠色瑰寶”[5]。如果不加以保護,酸雨將有可能導(dǎo)致紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的退化甚至消失。

      福田保護區(qū)紅樹林緊鄰深圳市區(qū),其特殊的地理位置導(dǎo)致當(dāng)前紅樹林不僅受到酸雨的危害,同時還受到人類活動排放的污水、廢氣及固廢中重金屬的嚴(yán)重威脅[6-7]。目前福田紅樹林主要的重金屬污染物質(zhì)為Cu和Zn[8]。研究表明酸雨可以降低底泥(土壤)的pH值,加速底泥中營養(yǎng)元素的流失[9-10],增強重金屬的活性,減少磷元素的可利用性[11-12],改變微生物群落的結(jié)構(gòu),進而影響植物群落的組成[13]。到目前為止,研究野外環(huán)境條件下酸雨對紅樹林底泥中營養(yǎng)元素及重金屬分布的報道仍比較少見,本文通過柱狀試驗,在野外環(huán)境條件下人工模擬酸雨對此進行研究,旨在揭示(1)在酸雨條件下底泥中營養(yǎng)元素(N,P,有機碳)及重金屬(Cu和Zn)的分布特征;(2)在紅樹林底泥中營養(yǎng)元素(N,P及有機碳)、底泥化學(xué)特性與重金屬的潛在聯(lián)系。

      1 材料和方法

      1.1 樣地概況

      試驗樣地福田紅樹林保護區(qū)位于廣東省深圳市內(nèi),東經(jīng)114°0′09.66″,北緯22°31′43.31″。樣地內(nèi)灘涂淤泥深厚,潮汐屬于不規(guī)則半日潮,平均潮差約為1.5至1.6m。選擇了潮汐、地貌狀況、地化特性比較接近的區(qū)域設(shè)立樣地,在試驗開始前,對樣地的水位、淹水時間、鹽度進行了觀測和測試,盡量保持了在同一重復(fù)區(qū)域的樣地條件一致。由于野外試驗樣地范圍較大,為使試驗樣地本底值具有較高的一致性,選擇3塊植物群落種類及樹齡相似,且距離比較相近的紅樹林群落下的底泥進行試驗。3塊樣地表層底泥化學(xué)性狀本底值如表1所示。每塊樣地大小為10 m × 5 m,每塊樣地作為一個平行,共3個平行。3塊樣地彼此間的距離約為100 m。3塊樣地優(yōu)勢植物種群均為秋茄(Kandeliacandel)和白骨壤(Avicenniamarina)。平均樹齡為50a,平均樹高和胸徑分別為5.34 m,17.51 cm。

      表1 試驗樣地表層底泥化學(xué)性狀本底值

      1.2 試驗設(shè)計

      試驗共設(shè)置3個pH值酸雨處理(pH 4.0,3.0,2.0),同時采用蒸餾水(pH6.5)作為對照(CK),共4個處理,每個處理3次重復(fù)(每個樣地算作1次重復(fù))。上述模擬酸雨的配制方法為:按華南地區(qū)現(xiàn)有的酸雨類型,用分析純硫酸和硝酸按摩爾比3∶1 配成人工酸雨母液后,加蒸餾水調(diào)配成pH 4.0,3.0,2.0的酸性水溶液,用S1 (pH 4.0), S2 (pH 3.0) 和S3 (pH 2.0)表示[14]。

      將高度150 cm、直徑15cm的PVC管插入底泥,其中50cm插入底泥中,100 cm留在底泥之上用以酸雨淋溶。PVC管子在露出沉積物表面處10 cm的管壁上,鉆4個1 cm直徑的小孔。根據(jù)深圳地區(qū)1980年至2012年30年間的平均月降雨量156.4 mL,于每月大潮日(農(nóng)歷十五至十八)低潮時實施淋溶試驗:將150 mL處理液通過漏斗和玻璃管注入管底沉積物表面,使其逐漸下滲。按照樣地灘涂高程位置,在下一個漲潮時間前,酸溶液淹浸、下滲時間大于3 h,一個月內(nèi)每次潮汐進入PVC管的平均海水深度為45 cm左右。酸雨淋溶試驗于2012年4月至2012年11月進行。

      1.3 樣品采集和處理

      底泥經(jīng)過半年酸雨淋溶試驗后,于2012年11月進行樣品的采集并帶回實驗室進行測定。PVC管中的底泥按照距離樣地表面10 cm,20 cm,30 cm,40 cm和50 cm的距離平均分成5份,即H1 (0—10 cm), H2 (10—20 cm), H3 (20—30 cm), H4 (30—40 cm), H5 (40—50 cm)。底泥樣品帶回實驗室進行風(fēng)干,過100目篩測定其總氮(TN)、總磷(TP)[15]和總有機碳(TOC)[16]的含量。底泥樣品pH值用玻璃電極進行測定,Eh值用Eh計進行測定,土水比為1∶5[17]。底泥中Cu、Zn總量采用濃硝酸在160°C消化后,用原子吸收分光光度計進行測定。為了進行質(zhì)量控制,測試樣品中包含空白和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW(0763)(地礦部物化探研究所)。

      1.4 數(shù)據(jù)處理及分析

      試驗數(shù)據(jù)采用SAS 8.0及Excel進行統(tǒng)計分析。

      2 結(jié)果與分析

      2.1 底泥Eh、pH和鹽度的變化

      不同酸雨處理條件下底泥Eh、pH和鹽度的變化如表2所示。紅樹林底泥H1至H5層化學(xué)性狀指標(biāo)Eh、pH和鹽度在CK、S1、S2和S3處理條件下差異均不顯著(P>0.05)。表明在CK及酸雨處理下,底泥Eh、pH和鹽度的變化分布格局差異不大。本試驗中,雖然底泥Eh、pH和鹽度的變化主要受到酸雨影響,但同時還受到紅樹林濕地的潮汐、地貌狀況、地化特性及底泥中微生物等的影響,因此是一個較為復(fù)雜的相互關(guān)聯(lián)的變化,其更深層次的原因仍待探討。

      2.2 底泥中TOC,TN,TP的分布

      不同酸雨處理條件下底泥中營養(yǎng)元素TN、TP和TOC含量如表3所示。由表3可知,在H1層CK處理的TN值均高于酸雨處理(P>0.05),TN值含量大小排序為CK>S3>S1>S2;在H2層,CK處理的TN含量均高于酸雨處理(P<0.05),TN值含量大小排序與H1層相同,即CK>S3>S1>S2,說明酸雨對底泥上層氮素的淋溶具有顯著促進作用。如表5雙因素多元方差分析結(jié)果表明底泥不同層次TN含量差異極顯著(F=10.95,P<0.01),表明酸雨對不同層次的TN分布產(chǎn)生較大影響;CK、S1和S3處理條件下,在底泥H1層至H5層,酸雨對不同層次底泥中氮素含量影響極顯著(P<0.01),TN含量隨底泥深度增加均不斷減小。

      表2 不同pH值酸雨處理條件下底泥各層Eh、pH和鹽度的變化

      表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤;數(shù)字后字母為鄧肯多重比較結(jié)果,小寫字母abc表示相同pH值SAR處理不同底泥深度各指標(biāo)差異性,大寫字母ABC表示相同底泥深度不同pH酸雨處理各指標(biāo)差異性,字母相同者表示差異性不顯著(P> 0.05),字母不同者表示差異性顯著(P<0.05)

      表3 不同pH值酸雨處理條件下底泥各層TN, TP, TOC含量

      底泥中TP含量在CK處理,S1、S2和S3處理條件下差異均不顯著(P>0.05),表明不同pH值酸雨未對底泥中磷素含量變化產(chǎn)生顯著影響。CK處理中不同層次的TP含量差異顯著(P<0.05); S1處理中不同層次的TP含量差異極顯著(P<0.01),TP含量隨底泥深度加深不斷減小。

      底泥中TOC含量在H1至H5層,大部分CK處理的TOC值均高于酸雨處理:在H1及H2層TOC含量大小排序均為CK>S3>S1>S2(P>0.05),在H3層TOC含量CK>S2>S1>S3(P>0.05),說明酸雨具有加速底泥上層有機碳的淋溶的作用。如表5所示底泥不同層次TOC含量差異極顯著(F=8.14,P<0.01),表明酸雨對不同層次的TOC分布產(chǎn)生較大影響;CK和S3處理條件下,底泥不同層次的TOC含量差異顯著(P<0.05),S1處理中底泥不同層次的TOC含量差異極顯著(P<0.01);在S1和S3處理中,TOC含量隨深度增加不斷減小。

      2.3 底泥中Cu和Zn的分布

      不同酸雨處理條件下底泥中Cu和Zn的含量分布如表4所示。由表4可以看出,紅樹林底泥H1至H5層重金屬Cu及Zn含量在CK、S1、S2和S3處理條件下,差異均不顯著(P>0.05),表明不同pH值的酸雨處理對底泥中Cu和Zn的含量變化并未產(chǎn)生顯著影響。雙因素多元方差分析結(jié)果(表5)表明,底泥不同層次Cu含量差異極顯著(F=6.88,P<0.01);在CK及S1處理中,底泥的H1至H5層中Cu含量隨深度增加均顯著降低(P<0.05)。底泥中Zn含量在CK處理條件下差異顯著(P<0.05),從H1至H5層Zn含量隨深度增加逐漸降低;在S1處理中的H1至H4層底泥中Zn含量隨深度增加也基本呈降低趨勢。

      表4 不同pH值酸雨處理條件下底泥各層Cu和Zn含量

      表5 底泥中各指標(biāo)雙因素(不同pH值酸雨及不同深度底泥)方差分析

      2.4 底泥化學(xué)特性、營養(yǎng)元素與Cu和Zn的相關(guān)性分析

      底泥的化學(xué)特性指標(biāo)(Eh、pH、鹽度)與營養(yǎng)元素(TN、TP、TOC)、Cu和Zn的相關(guān)性分析結(jié)果如表6所示:鹽度的分布格局與Eh值呈負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.01); TN的分布格局與底泥的pH值具有負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.05),然而TOC的分布格局與pH值具有極顯著正相關(guān)性關(guān)系(P<0.01)。TP(P<0.05)、TOC(P<0.01)、Cu(P<0.01)、Zn(P<0.01)的分布格局與TN均呈正相關(guān)關(guān)系;Cu和Zn的分布格局均與TOC含量呈正相關(guān)關(guān)系(P<0.01);Cu與Zn具有極顯著正相關(guān)性(P<0.01),表明Cu和Zn的分布格局具有協(xié)同作用。

      表6 底泥中Eh,pH,鹽度,TN,TP,TOC,Cu,Zn的泊松積矩相關(guān)系數(shù) (n=20)

      * 在0.05水平上相關(guān)性顯著;** 在0.01水平上相關(guān)性顯著

      典型相關(guān)性分析(canonical correlation analysis)可以用來研究兩組隨機變量的相關(guān)關(guān)系,即利用綜合變量對之間的相關(guān)關(guān)系來反映兩組指標(biāo)之間的整體相關(guān)性的多元統(tǒng)計分析方法。本試驗中,選取兩個綜合變量——底泥(Sediments)和重金屬(Heavy metal),其中Sediments代表底泥化學(xué)性狀指標(biāo)(Eh、pH、salinity)及營養(yǎng)元素指標(biāo)(TN、TP和TOC)的綜合環(huán)境因子變量,Heavy metal是代表Cu和Zn的綜合重金屬因子變量,利用綜合環(huán)境因子變量(Sediments)和綜合重金屬因子變量(Heavy metal)的相關(guān)關(guān)系反應(yīng)兩組指標(biāo)之間的整體相關(guān)性。本研究典型相關(guān)性分析結(jié)果表明,綜合環(huán)境因子變量(Sediments)對綜合重金屬因子變量(Heavy metal)影響顯著(F=4.22,P<0.01)。兩個綜合變量標(biāo)準(zhǔn)化的典型變量如下:

      Sediments=0.0034Eh-0.0004pH-0.2145salinity+2.0137TN+0.0182TP-1.0957TOC

      (1)

      Heavymetal=1.3944Cu-0.4797Zn

      (2)

      從公式(1)可看出在酸雨處理條件下,底泥綜合環(huán)境因子變量中各指標(biāo)受影響程度為TN > TOC > salinity > TP > Eh > pH,即TN對綜合環(huán)境因子變量sediments的影響最大。公式(2)表明本試驗中Cu受到的影響比Zn大。綜合公式(1)和(2)可知,在酸雨影響下,TN含量可能是影響Cu分布的重要因子。其更深層次的機理需要進一步的驗證和探討。

      3 討論

      3.1 酸雨對福田紅樹林系統(tǒng)營養(yǎng)元素的影響

      本文結(jié)果表明酸雨可以加速底泥上層氮元素及有機碳的淋溶,此結(jié)論與Makarov和Kiseleva[10]的研究結(jié)果一致,即酸雨可以加速營養(yǎng)元素的流失。磷元素對水生生態(tài)系統(tǒng)中生物生產(chǎn)力的形成具有重要作用。全球范圍紅樹林底泥中TP的含量范圍為(0.1—16 mg/g)[18],本文測得福田紅樹林保護區(qū)底泥CK處理中TP的含量為0.60—0.89 mg/g,從底泥表層至底層,CK處理中TP含量呈逐漸下降的趨勢。由于受到多種因素的影響,磷元素在底泥中的分布情況較為復(fù)雜,磷元素在底泥中的分布趨勢結(jié)果不盡相同,如Prasad等人[19]測定的印度東海岸Pichavaram紅樹林底泥中TP含量(0.46—0.92 mg/g)分布趨勢正好相反。

      本文結(jié)果表明S1及S3處理對底泥不同層次的TN和TOC含量影響顯著(P<0.05),TN及TOC含量均隨底泥深度增加而減少;S1處理中TP含量隨底泥深度增加也呈降低趨勢(P<0.05)。本文中的對照(CK),即沒有酸雨的情況下,表層的TN、TP及TOC含量較高,隨著底泥深度的加深,氮、磷及有機碳元素含量也呈逐漸降低趨勢。表層底泥較深層底泥更容易受到外界環(huán)境如光照、潮汐、微生物等的影響,其上的枯枝落葉腐敗后導(dǎo)致表層底泥N、P及TOC含量較高;在酸雨處理條件下,由于酸雨對植物具有較強的腐蝕性,加速了底泥表層枯枝落葉的腐敗與分解[20],使得其中的氮、磷及有機碳等物質(zhì)沉積于底泥表層,從而導(dǎo)致酸雨處理中底泥表層的TN、TP及TOC含量也較高。

      3.2 底泥營養(yǎng)元素、理化特性與重金屬相關(guān)關(guān)系

      3.2.1 有機碳與重金屬

      研究表明由于底泥中的水和底泥以及懸浮物間存在密切的化學(xué)交換,底泥中的營養(yǎng)元素與重金屬及底泥理化特性之間存在密切的聯(lián)系[21],營養(yǎng)元素中的有機碳是眾多學(xué)者關(guān)注的熱點,這不僅由于土壤中的有機碳是營養(yǎng)元素的“庫”[22],同時有機碳對重金屬具有較高的親和力,可以吸附大量的重金屬[23]。Marchand等人[24]研究南太平洋的新喀里多尼亞(New Caledonia)紅樹林底泥中重金屬分布與有機物質(zhì)循環(huán)的試驗也表明,在死去的白骨壤(Avicenniamarina)紅樹林地底泥和無植被覆蓋的底泥中,有機質(zhì)含量越高重金屬含量越高。Wang等[25]認(rèn)為在亞熱帶森林系統(tǒng)中,長期持續(xù)的酸雨條件可以增加有機碳的累積,從而改變生態(tài)系統(tǒng)中碳流、腐殖質(zhì)的構(gòu)成以及營養(yǎng)元素的循環(huán)[24],這種變化會對重金屬的淋溶、累積造成較大影響,進而對整個紅樹林生態(tài)系統(tǒng)造成多方位、多層次的影響。本文結(jié)論中TOC與N、Cu和Zn均具有顯著正相關(guān)關(guān)系,支持以上觀點。

      3.2.2 底泥理化特性與重金屬

      綜上,根據(jù)底泥的化學(xué)特性、營養(yǎng)元素水平及Cu、Zn的分布相關(guān)性分析,氮、磷及有機碳對于重金屬Cu和Zn的淋溶、沉積具有重要作用。有研究顯示底泥可以累積大量重金屬,可以作為水生環(huán)境的指示器[7]。本文的研究結(jié)果顯示酸雨環(huán)境下,在紅樹林生態(tài)系統(tǒng)中,底泥中的TN是影響營養(yǎng)元素及重金屬特別是Cu分布最重要因子,因此底泥中的N素水平可以作為評價Cu分布的有效指示劑。

      4 結(jié)論

      本文結(jié)論可以總結(jié)為(1)酸雨對底泥化學(xué)性狀指標(biāo)影響不顯著(P>0.05);底泥中不同層次TN、TOC及Cu的含量差異極顯著(P<0.01),說明酸雨對不同層次TN、TOC及Cu的分布影響較大,酸雨 對底泥上層TN及TOC的淋溶具有顯著促進作用。(2)氮、磷及有機碳之間均具有顯著的正相關(guān)性(P<0.05),表明三者的淋溶、沉積均具有協(xié)同作用,同時氮、磷及有機碳與重金屬Cu和Zn的淋溶、沉積具有顯著的正相關(guān)關(guān)系(P<0.05)。(3)底泥中的N素水平可以作為評價Cu分布的有效指示劑。

      [1] 單運峰. 酸雨、大氣污染與植物. 北京: 中國環(huán)境科學(xué)出版社, 1993: 1- 2.

      [2] 吳丹, 王式功, 尚可政. 中國酸雨研究綜述. 干旱氣象, 2006, 24(2): 70- 77.

      [3] Zhang J E, Ouyang Y, Ling D J. Impacts of simulated acid rain on cation leaching from the Latosol in south China. Chemosphere, 2007, 67(11): 2131- 2137.

      [4] 顏敏, 喻本德, 鄭卓云, 李煥承, 麥有全, 林楚雄. 深圳市酸雨變化特征及形成原因分析. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報, 2013, 22(11): 1814- 1818.

      [5] 張倬綸, 侯霄霖, 梁文釗, 章瑩穎, 黃騰龍, 彭逸生. 深圳現(xiàn)存紅樹林群落的生境及保護對策. 濕地科學(xué)與管理, 2012, 8(4): 49- 52.

      [6] 王裕東, 羅華銘. 深圳市酸雨污染現(xiàn)狀與發(fā)展分析. 城市環(huán)境與城市生態(tài), 2007, 20(4): 38- 41.

      [7] Wang X Q, Liu Z, Niu L, Fu B. Long-term effects of simulated acid rain stress on a staple forest plant,PinusmassonianaLamb: a proteomic analysis. Tress, 2013, 27(1): 297- 309.

      [8] Wang Y T, Qiu Q, Xin G R, Yang Z Y, Zheng J, Ye Z H, Li S S. Heavy metal contamination in a vulnerable mangrove swamp in South China. Environmental Monitoring and Assessment, 2013, 185(7): 5775- 5787.

      [9] Reddy G B, Reinert R A, Eason G. Enzymatic changes in the rhizosphere of loblolly pine exposed to ozone and acid rain. Soil Biology and Biochemistry, 1991, 23(12): 1115- 1119.

      [10] Makarov M I, Kiseleva V V. Acidification and nutrient imbalance in forest soils subjected to nitrogen deposition. Water Air and Soil Pollution, 1995, 85(3): 1137- 1142.

      [11] Derome J, Lindroos A J. Effects of heavy metal contamination on macronutrient availability and acidification parameters in forest soil in the vicinity of the Harjavlta Cu-Ni smelter, SW Finland. Environmental Pollution, 1998, 99(2): 225- 232.

      [12] Menz F C, Seip H M. Acid rain in Europe and the United States: an update. Environmental Science & Policy, 2004, 7(4): 253- 265.

      [13] Schaberg P G, DeHayes D H, Hawley G J. Anthropogenic calcium depletion: a unique threat to forest ecosystem health?. Ecosystem Health, 2001, 7(4): 214- 228.

      [14] 林琳, 章家恩, 徐華勤, 白文娟, 劉文. 模擬酸雨淋溶對赤紅壤團聚體穩(wěn)定性的影響. 土壤通報, 2013, 44(4): 799- 806.

      [15] Wang Y T, Qiu Q, Yang Z T, Hu Z J, Tam N F Y, Xin G R. Arbuscular mycorrhizal fungi in two mangroves in South China. Plant and Soil, 2010, 331(1/2): 181- 191.

      [16] Walkley A, Black I A. An examination of the Degtjareff method for determining soil organic matter, and a proposed modification of the chromic acid titration method. Soil Science, 1934, 37(1): 29- 38.

      [17] Tam N F Y, Li S H, Lan C Y, Chen G Z, Li M S, Wong Y S. Nutrients and heavy metal contamination of plants and sediments in Futian mangrove forest. Hydrobiologia, 1995, 295(1/3): 149- 158.

      [18] Alongi D M, Boto K G, Robertson A I. Nitrogen and phosphorus cycles // Robertson A I, Alongi D M, eds. Tropical Mangrove Ecosystems.Washington D C: American Geophysical Union, 1992.

      [19] Prasad M B K, Ramanathan A L. Sedimentary nutrient dynamics in a tropical estuarine mangrove ecosystem. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 2008, 80(1): 60- 66.

      [20] Percy K E, Baker E A. Effects of simulated acid rain on epicuticular wax production, morphology, chemical composition and on cuticular membrane thickness in two clones of Sitka spruce [Piceasitchensis(Bong.)Carr. ]. New Phytologist, 1990, 116(1): 79- 87.

      [21] Fu J, Zhao C P, Luo Y P, Liu C S, Kyzas G Z, Luo Y, Zhao D Y, An S Q, Zhu H L. Heavy metals in surface sediments of the Jialu River, China: Their relations to environmental factors. Journal of Hazardous Materials, 2014, 270: 102- 109.

      [22] Liu L, Song C Y, Yang Z G, Li F S. Characterizing the release of different composition of dissolved organic matter in soil under acid rain leaching using three-dimensional excitation-emission matrix spectroscopy. Chemosphere, 2009, 77(1): 15- 21.

      [23] Tam N F Y, Wong Y S. Retention and distribution of heavy metals in mangrove soils receiving wastewater. Environmental Pollution, 1996, 94(3): 283- 291.

      [24] Marchand C, Allenbach M, Lallier-Vergès E. Relationships between heavy metals distribution and organic matter cycling in mangrove sediments (Conception Bay, New Caledonia). Geoderma, 2011, 160(3/4): 444- 456.

      [25] Wang C Y, Guo P, Han G M, Feng X G, Zhang P, Tian X J. Effect of simulated acid rain on the litter decomposition ofQuercusacutissimaandPinusmassonianain forest soil microcosms and the relationship with soil enzyme activities. Science of the Total Environment, 2010, 408(13): 2706- 2713.

      [26] Krishnamurti T N, Kishtawa C M, LaRow T E, Bachioch D R, Zhang Z, Williford C E, Gadgil S, Surendran S. Improved Weather and Seasonal Climate Forecasts from Multimodel Superensemble. Science, 1999, 285(5433): 1548- 1550.

      [27] Usman H, Osuji J C. Phytochemical andinvitroantimicrobial assay of the leaf extract ofNewbouldialaevis. African Journal of Traditional, Complementary and Alternative Medicines, 2007, 4(4): 476- 480

      [28] Mühlbachová G,imon T, Pechová M. The availability of Cd, Pb and Zn and their relationships with soil pH and microbial biomass in soils amended by natural clinoptilolite. Plant and Soil Environment, 2005, 51(1): 26- 33.

      [29] Sukreeyapongse O, Holm P E, Strobel B W, Panichsakpatana S, Magid J, Hansen H C B. pH-Dependent release of cadmium, copper, and lead from natural and sludge-amended soils. Journal of Environmental Quality, 2002, 31(6): 1901- 1909.

      [30] Hernandez L, Probst A, Probst J L, Erwin U. Heavy metal distribution in some French forest soils: evidence for atmospheric contamination. Science of the Total Environment, 2003, 312(1/3): 195- 219.

      [31] Zhang X Y, Jiang H, Jin J X, Xu X H, Zhang Q X. Analysis of acid rain patterns in northeastern China using a decision tree method. Atmospheric Environment, 2012, 46: 590- 596.

      [32] Rahman M A, Ishiga H. Trace metal concentrations in tidal flat coastal sediments, Yamaguchi Prefecture, southwest Japan. Environmental Monitoring and Assessment, 2012, 184(9): 5755- 5771.

      [33] 孟范平, 李桂芳. 酸雨對土壤元素化學(xué)行為的影響. 中南林學(xué)院學(xué)報, 1998, 18(1): 27- 34.

      [34] 王新, 吳燕玉. 改性措施對復(fù)合污染土壤重金屬行為影響的研究. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報, 1995, 6(4): 440- 444.

      Influence of simulated acid rain on the spatial distribution of nutrients, Cu, and Zn in mangrove sediments

      LIU Zhiyan1,2, YANG Junxing3, ZHOU Yanwu4, LI Shaoshan2, PENG Yisheng1,*, CHEN Guizhu1

      1SchoolofEnvironmentalScienceandEngineering,SunYat-SenUniversity/GuangdongProvincialKeyLaboratoryofEnvironmentalPollutionControlandRemediationTechnology,Guangzhou510275,China2SchoolofLifeSciences,SouthChinaNormalUniversity,Guangzhou510631,China3CenterforEnvironmentalRemediation,InstituteofGeographicalSciencesandNaturalResourcesResearch,ChineseAcademyofSciences,Beijing100101,China4MarineEnvironmentalEngineeringCenter,SouthChinaSeaInstituteofOceanology,ChineseAcademyofSciences,Guangzhou510301,China

      Mangrove ecosystems are important for providing habitat, primary productivity, and protection against coastal erosion. The Futian mangrove wetland (22°32′N, 114°03′E) is located in a Nature Reserve of the Shenzhen Special Economic Zone, Guangdong Province, China. Acid rain emerged in the late 1970s as an important environmental problem in China. The average pH of precipitation in Shenzhen City and nearby suburban areas is less than 5.0, and the frequency of acid rain events has reached 82%. Acid deposition has had a wide range of harmful effects on mangroves. Sediments and plants in the Futian mangrove ecosystem are moderately contaminated by heavy metals (primarily Cu and Zn). Acid rain leads to a reduction in sediment pH and an increase in metal cation leaching intensity, and these effects are closely related to sediment properties. Although acid rain could eventually lead to the loss of mangrove forests, the effects of acid rain on heavy metal and nutrient transport in mangrove sediments are largely unknown. In this study, a field column experiment was conducted to analyze the effects of simulated acid rain on the spatial distribution of heavy metals (Cu and Zn) and nutrients (N, P, and organic C) in mangrove sediments at different depths. The pH treatments were as follows: S1 (pH 4.0), S2 (pH 3.0), and S3 (pH 2.0); deionized water (pH 6.7) was applied in the control (CK) treatment. Sediment depths were H1 (0—10 cm), H2 (10—20 cm), H3 (20—30 cm), H4 (30—40 cm), and H5 (40—50 cm). Acid rain had no significant (P> 0.05) effect on overall of Eh, pH, or salinity, but it significantly (P<0.01) influenced the distribution of Eh and pH among the sediment depths. Total nitrogen in H2 differed significantly (P<0.05) among the simulated acid rain (SAR) treatments. The CK, S1, and S3 treatments significantly (P<0.01) affected the distribution of TN among sediment depths, and CK (P<0.05) and S1 (P<0.01) significantly affected the distribution of TP. The CK (P<0.05), S1 (P<0.01), and S3 (P<0.05) treatments significantly affected TOC content in the sediments, and CK (P<0.05) and S1 (P<0.05) significantly affected Cu concentrations. In addition, the CK treatment (P<0.05) significantly affected the distribution of Zn. Acid rain significantly (P<0.05) accelerated the leaching of N and organic C to upper sediment layers, and nutrient and heavy metal concentrations decreased with depth. The distribution patterns of N, P, and organic C were significantly (P<0.05) positively related to patterns of Cu and Zn, implying that nutrients can influence the accumulation or leaching of heavy metals in mangrove sediments. Soil N concentration was the most significant factor affecting the distribution of the other nutrients and heavy metals, indicating that soil N level may be an effective indicator of the effects of acid deposition on sediment nutrients and heavy metals.

      simulated acid rain; mangrove; nutrient; heavy metal; distribution

      國家自然科學(xué)基金項目(40901278, 41371109, 31070242, 41201312);中央高?;究蒲袠I(yè)務(wù)費項目(38000- 3161548);廣東省林業(yè)科技創(chuàng)新專項資金項目(2013KJCX011-05);廣東省科技計劃項目(2010B030800003)

      2015- 01- 30;

      日期:2016- 01- 15

      10.5846/stxb201501300250

      *通訊作者Corresponding author.E-mail: sonneratia@126.com

      劉志彥, 楊俊興,周炎武,李韶山,彭逸生, 陳桂珠.模擬酸雨對紅樹林底泥中營養(yǎng)元素及Cu、Zn分布的影響.生態(tài)學(xué)報,2016,36(19):6209- 6217.

      Liu Z Y, Yang J X, Zhou Y W, Li S S, Peng Y S, Chen G Z.Influence of simulated acid rain on the spatial distribution of nutrients, Cu, and Zn in mangrove sediments.Acta Ecologica Sinica,2016,36(19):6209- 6217.

      猜你喜歡
      淋溶營養(yǎng)元素酸雨
      長期施肥對砂姜黑土可溶性碳淋溶的影響
      不同淋溶方式對二甲戊靈藥效的影響
      衡水市不同功能區(qū)土壤營養(yǎng)元素的比較
      近10年漢臺區(qū)酸雨變化特征及氣象條件分析
      陜西氣象(2017年4期)2017-08-02 01:41:14
      酸雨的形成、危害及防治
      酸雨狀況:酸雨城市占全部城市數(shù)69.6%
      X射線熒光光譜法測定奶粉中的營養(yǎng)元素
      模擬酸雨大氣環(huán)境中Cl-濃度對鍍鋅鋼腐蝕行為的影響
      武漢市城郊區(qū)集約化露天菜地生產(chǎn)系統(tǒng)硝態(tài)氮淋溶遷移規(guī)律研究
      兩種棗樹礦質(zhì)營養(yǎng)元素累積特性研究
      岳西县| 湘乡市| 来宾市| 长武县| 建瓯市| 肃北| 依安县| 承德市| 麻城市| 石台县| 榆中县| 桦南县| 浪卡子县| 长春市| 嘉禾县| 阳西县| 苏尼特左旗| 龙门县| 井冈山市| 措美县| 邢台市| 余江县| 赤壁市| 章丘市| 遂川县| 水城县| 新龙县| 若尔盖县| 盐亭县| 肇庆市| 夏河县| 三都| 阿勒泰市| 中超| 陇南市| 交口县| 屏东市| 疏附县| 萨迦县| 株洲县| 临澧县|