合肥臭椿树木年轮δ13C及铅含量动态研究

论文摘要

稳定碳同位素研究是当今世界环境科学领域的一个热点和前沿,更是我国林学进一步发展的一个方向。本文以生长在合肥地区的臭椿树木年轮为对象,从树木年轮稳定碳同位素测定入手,应用植物稳定碳同位素分馏原理,根据所测定臭椿树木年轮中的δ13C反映出当时可能的大气二氧化碳浓度。铅含量与年降水量关系的研究是植物铅含量累积原理应用于实践的基础。根据铅含量与年降水量的相关性分析结果,可以判定植物铅含量累积原理应用于实践的科学性:根据铅含量与年降水量的关系建模,可以进行铅含量与年降水量关系的回归分析,以便达到模型改进的目的。所以,研究铅含量与年降水量的关系首先得从铅含量与年降水量的相关性分析出发。我国在这方面的研究开展得比较少,做为全球环境系统的一部分有必要进行进一步地研究。铅含量与年降水量关系的研究是植物铅含量累积原理应用于实践的基础。根据铅含量与年降水量的相关性分析结果,可以判定植物铅含量累积原理应用于实践的科学性:根据铅含量与年降水量的关系建模,可以进行铅含量与年降水量关系的回归分析,以便达到模型改进的目的。所以,研究铅含量与年降水量的关系首先得从铅含量与年降水量的相关性分析出发。本文通过对生长在合肥老城区Ailanthus altissima树木60年年轮序列中重金属元素Pb含量分析,研究年轮中Pb元素积累的动态分布特点。该树木年轮中Pb平均浓度为0.668 mg.kg,明显高于自然环境中黄山松的年轮的铅平均浓度,表明城市地区受重金属污染的程度高;年轮序列中Pb积累量出现明显的波动、差值达到14.5倍:47%的年轮Pb含量低于6 mg.kg-;出现峰值的年轮段分别为1951-1960,1973-1978及1985年-1990,恰好是城市经济增长、城市规模快速发展时期,显示工业及城市发展是导致年轮Pb含量增加的主要原因,但Pb在年轮中积累的总趋势则是呈下降的态势,显示合肥城市内部Pb污染问题得到一定程度的改善。年轮中Pb含量与树龄及年轮宽度无相关性,而与当地的年平均降水有较显著的相关性。同时本文通过对生长在合肥老城区Ailanthus altissima树木60年年轮序列中δ13C值的分析,研究年轮中δ13C值的动态分布特点。该树木年轮中δ13C的平均值为-22.85,且多数δ13C值位于平均值之下,出现峰值的年轮段分别为1945-1948及1965-1982,恰好是城市经济衰退、城市生产缓慢发展甚至发生倒退的历史时期,表明城市经济生产发展是导致年轮δ13C值增加的一个原因,但δ13C值随树龄增大表现出的变化趋势很不明显,只表现出极微弱的减小趋势,几乎可以忽略不计,说明城市地区δ13C值不仅受大气二氧化碳浓度影响还与其它因素有关,反映了城市局部环境的独特性。年轮中δ13C值与树龄、年轮宽度及当地的年平均降水无相关性,而一些明显波峰与波谷的δ13C值与对应年轮段的年轮宽度及当地的年平均降水甚至Pb含量,根据稳定碳同位素分馏模式原理,可以分析出具有一定的联系,而对于有些不符合一般情况的地方需要作出合理的解释,并值得进一步的探讨。本文的一个重点是首次测量出了合肥市城区臭椿树木年轮的年轮宽度,并根据年轮指数的定义计算出了年轮指数,为以后进一步研究工作的开展积累了资料。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 目录
• 1 文献综述
• 1.1 碳同位素与稳定同位素（stable isotopes）
• 1.2 碳同位素理论
• 13C研究进展'>1.3 δ¹³C研究进展
• p¹³的季节性差异'>1.4 δ_p¹³的季节性差异
• p¹³的季节性差异'>1.5 δ_p¹³的季节性差异
• p¹³与轮宽,温度'>1.6 δ_p¹³与轮宽,温度
• p¹³差异'>1.7 树木中的δ_p¹³差异
• 13C的非化石燃料性还原'>1.8 森林中¹³C的非化石燃料性还原
• p¹³趋势的地区性差异'>1.9 长期δ_p¹³趋势的地区性差异
• 1.10 黄山松年轮中Pb的积累
• 2 引言
• 3 材料与方法
• 3.1 试材
• 3.2 试材定年及取样
• 3.3 年轮指数计算
• 3.4 稳定碳同位素组成分析流程与铅含量分析流程
• 3.4.1 稳定碳同位素测定
• 3.4.2 铅含量测定
• 3.5 统计方法
• 4 结果与分析
• 4.1 年轮宽度
• 4.2 年轮中的铅含量特征及动态分析
• 4.2.1 年轮中的铅含量特征
• 4.2.2 年轮中的铅含量的波动特点
• 4.2.3 年轮中铅含量的分布特点
• 4.2.4 60年年轮中铅含量的变化趋势
• 4.2.5 年轮铅含量与年平均降水的关系
• 13C（‰）值的测定结果与动态分析'>4.3 年轮δ¹³C（‰）值的测定结果与动态分析
• 13C（‰）值的测定结果'>4.3.1 年轮δ¹³C（‰）值的测定结果
• 4.3.2 年轮中铅含量的波动特点
• 13C的分布特点'>4.3.3 年轮中δ¹³C的分布特点
• 13C的变化趋势'>4.3.4 60年年轮中δ¹³C的变化趋势
• 5 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 在读期间发表的学术论文