【摘要】：植物修復是近年來發(fā)展起來的土壤重金屬污染整治的重要手段之一,受到國內(nèi)外眾多學者的關注。本文基于淮南煤礦復墾區(qū)的復墾特點,選取大通生態(tài)濕地(Datong ecological wetland, DTEW)-.潘一礦復墾區(qū)(Panyi mine reclamation area, PYRA)和新莊孜礦復墾區(qū)(Xinzhuangzi mine reclamation are, XZRA)為研究對象,分析研究了復墾區(qū)土壤重金屬污染特點,表明復墾區(qū)土壤受到重金屬元素的不同程度污染,其中Cd是復墾區(qū)土壤重金屬污染最主要的誘發(fā)因子。在此基礎上,篩選不同樹種的木本植物,通過趨勢模擬與數(shù)學建模,探尋重金屬在煤矸石—土壤—木本植物系統(tǒng)中的遷移規(guī)律。 (1)通過不同復墾區(qū)內(nèi)同種木本植物對不同重金屬的吸收富集能力的研究,表明復墾類型的不同,同種植物發(fā)生了不同種群之間的差異和分化,形成了不同生態(tài)型,從而影響了同種木本植物對同種重金屬的吸收積累能力差異。 (2)根據(jù)不同復墾區(qū)內(nèi)不同時間段采集的復墾煤矸石中的重金屬含量,通過趨勢分析,探尋煤矸石在覆土狀態(tài)下重金屬釋放規(guī)律。結果表明覆土狀態(tài)下煤矸石重金屬元素釋放規(guī)律遵循負指數(shù)方程,且以木本植物修復為主的復墾區(qū)內(nèi)煤矸石中重金屬釋放速率大于以草本植物修復為主的煤矸石中重金屬的釋放速率,證明了植物根系能夠加速復墾煤矸石中重金屬元素的釋放。 (3)通過覆土底層土壤中重金屬與復土厚度、pH、含水率、總孔度、有機質、速效鉀、速效磷和CEC等影響因子的相關性分析,確定主要影響因子,采用多元線性回歸,移除異常因子,建立了煤矸石—上層覆土界面之間不同重金屬遷移影響因子模型。 (4)根據(jù)木本植物根系吸收、富集土壤中重金屬的特點,提出了新的采樣布點方案,以探尋重金屬在土壤—根區(qū)系統(tǒng)中的遷移規(guī)律。結果表明：木本植物根系對重金屬吸收富集能力強,其遷移能力就較強,且遷移規(guī)律沿著根系遵循三次曲線模型；隨著根系對重金屬的吸收富集能力降低,其遷移能力也逐漸降低,且遷移規(guī)律沿著根系由三次曲線模型向直線模型趨勢過渡。同時采用克里格方法,建立了具有植物富集特點的不同范圍內(nèi)不同剖面的克里格模型。并通過大量的土壤與木本植物中重金屬含量數(shù)據(jù),采用趨勢擬合的方法,發(fā)現(xiàn)重金屬在根際土—根區(qū),以及在木本植物系統(tǒng)的分布規(guī)律遵循三次曲線模型：y=a3X3＋a2x2＋a1x＋a0,。 (5)依據(jù)木本植物從復墾區(qū)土壤中吸收和富集重金屬的過程,結合重金屬在木本植物體內(nèi)的積累機理,細化木本植物的生理結構特點,運用藥物動力學的“房室模型”思想,建立了木本植物吸收、富集重金屬的二室、三室數(shù)學模型,以及莖桿的時空模型,即：二室模型：(由土壤進入根系的速率為常數(shù))；(土壤中重金屬含量為定值)；三室模型：莖桿的時空模型： (6)論文從采樣方法上,根據(jù)木本植物根系吸收、富集土壤中重金屬的特點,提出了一種確定土壤中重金屬遷移趨勢的方法和系統(tǒng)。并針對煤礦復墾區(qū)特點,系統(tǒng)、全面地探討了煤矸石—土壤—木本植物系統(tǒng)中的重金屬遷移規(guī)律,運用藥物動力學的思想,從理論上構建了重金屬在木本植物系統(tǒng)的遷移模型,從而為定量研究重金屬在木本植物系統(tǒng)中的遷移、積累過程和定量計算模型的合理選擇提供思路和方法。
【學位授予單位】：安徽理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：X173;X752

【參考文獻】

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本文編號：2722650