植物重金属污染的磁学响应及机理研究

近年来，利用植物磁学来进行环境污染研究，是环境磁学领域的研究热点之一。植物磁学研究的关键问题是，植物对于环境污染磁学响应的方式和机制、植物磁学的特征、野外及室内的工作方法的创新等。申请项目拟以植物磁学为手段，研究大气环境污染。具体包括：以北京首钢地区的树叶为研究对象，监测首钢搬迁后环境状态的改变；采集南京市北京东路公路二侧三排树木不同高度、不同方位的树皮，研究交通污染物的传输、沉降规律；选择浙江天目山树轮样品，追踪工业污染的历史演化。应用岩石磁学及矿物学手段，了解植物所含磁性矿物的种类、含量、畴态等丰富信息，判别磁性矿物进入植物的途径，了解植物对于环境污染磁响应的方式和机理。通过该课题的研究，拓展环境磁学研究对象的范围，加深对植物中污染颗粒吸附、储存、迁移规律的认识，探索并完善快速、经济的植物磁学应用于环境污染的野外及室内研究的创新方法，服务于现代化经济可持续发展的需求。

本课题以植物磁学为手段，研究大气环境污染。在研究中，我们致力于探索植物对环境污染磁学响应的方式和机制、植物磁学的特征、野外及室内的工作方法的创新等关键问题。研究中涉及到树叶、树皮、树轮等不同的植物研究对象。.以数年北京首钢地区的树叶为研究对象，监测首钢搬迁后环境状态的改变。岩石磁学研究表明低矫顽力的铁磁性矿物占主导地位。多年采自首钢工业区的树叶样品的磁化率、ARM和SIRM分布均显示其高值区都出现在首钢厂区及其邻近区域。通过对上述磁学指标对比研究，发现首钢搬迁后，该地区的磁学指标均有不同程度的降低，表明植物磁学方法对于工业重金属污染指示的敏感性，可用于环境保护的监测。.采集南京市北京东路公路二侧三排树木不同高度、不同方位的树皮，研究交通污染物的传输、沉降规律。树皮典型样品的高温试验、等温剩磁获得曲线和磁滞回线等岩石磁学试验表明: 赋存于树皮中的磁性矿物主要为低矫顽力的磁铁矿。道路两侧树皮的磁化率分布呈现为: 路两侧的第一排树皮磁化率背路一面明显高于其向路一面的磁化率值。其背路一面的树皮的磁化率平均值基本值维持在其向路一面的2倍左右。而路二侧的第二排树的磁化率值在向路的一面较低, 而背路一面的值明显较高。磁化率的这种分布模式, 可能主要受交通尾气排放空气动力学的控制。树皮磁化率与Fe, Mn, Pb, Zn和Cu均呈显著的相关关系(0.48<r2<0.79), 表明磁化率可以作为上述重金属污染的替代指标, 用以指示交通污染状况。我们的研究表明磁化率可以揭示繁忙的交通对于周边的植物表面的显著影响。.选择浙江天目山树轮样品，追踪工业污染的历史演化。研究表明，磁化率和饱和等温剩磁指标在上世纪50和80年代附近有二处急剧的上升。推测这对应于建国和改革开放后，经济飞速发展，污染增强的历史记录。更令人感兴趣的是，过去近200年的S比值与C13有着很好的相关性。这表明，树轮的磁指标有可能记载了古气候的信息。这是原来课题申请中所没有预料到的。在下一步的研究中，将会关注树轮磁指标变化与气候关系的探讨。 .通过该课题的研究，拓展了环境磁学研究对象的范围，加深了对植物不同研究对象中污染颗粒吸附、储存、迁移规律的认识，探索并完善了快速、经济的植物磁学应用于环境污染的野外及室内研究的创新方法。研究成果也可服务于现代化经济可持续发展的需求。