劉慶倩, 石 婕, 安海龍, 曹學(xué)慧, 劉 超, 尹偉倫, 夏新莉, 郭惠紅

北京林業(yè)大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院, 北京 100083

劉慶倩, 石 婕, 安海龍, 曹學(xué)慧, 劉 超, 尹偉倫, 夏新莉, 郭惠紅*

北京林業(yè)大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院, 北京 100083

工業(yè)化和城市化的迅猛發(fā)展使得大氣顆粒物污染愈發(fā)嚴(yán)重。大氣中的顆粒物可以降低能見(jiàn)度、影響氣候變化[1-2]，還會(huì)影響人及其它生物的生命健康，其中PM2.5因其粒徑小、易富集有毒有害物質(zhì)、可直接經(jīng)由呼吸進(jìn)入人的肺泡和血液等特點(diǎn)，極易誘發(fā)呼吸系統(tǒng)疾病甚至死亡[3]，已經(jīng)成為國(guó)際社會(huì)和人民群眾關(guān)注的焦點(diǎn)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料為長(zhǎng)勢(shì)一致的歐美楊107 (PopuluseuramericanaNeva.)扦插苗，平均株高83 cm，平均基徑0.88 cm，每株葉片數(shù)目20片左右。2013年4月中旬扦插，8月中旬取材。供試材料共5組(4個(gè)處理組，1個(gè)對(duì)照組)，每組3株。

1.2 PM2.5發(fā)生裝置

氣溶膠發(fā)生系統(tǒng)可產(chǎn)生固態(tài)氣溶膠，是校準(zhǔn)大氣顆粒物測(cè)定的有效工具[12]。本研究利用氣溶膠發(fā)生系統(tǒng)將實(shí)驗(yàn)溶液形成直徑≤2.5 μm的微粒，模擬PM2.5顆粒。

圖1 PM2.5發(fā)生裝置示意圖Fig.1 Illustration of the PM2.5 generation system

將15NH4NO3和NH415NO3(購(gòu)自上?；ぱ芯吭?，豐度為10%)分別配制成2 g/L的溶液，以穩(wěn)定的流速加入氣溶膠發(fā)生器(TSI3076，臺(tái)灣章嘉企業(yè)有限公司)。當(dāng)植物生長(zhǎng)室(100 cm×50 cm×100 cm)的氣溶膠顆粒濃度達(dá)到所需實(shí)驗(yàn)濃度后，將歐美楊放入植物生長(zhǎng)室，并通過(guò)調(diào)節(jié)流量計(jì)流速來(lái)維持實(shí)驗(yàn)濃度，每天處理2 h，處理完畢后將植物移出植物生長(zhǎng)室，共處理7 d。植物生長(zhǎng)室內(nèi)PM2.5濃度通過(guò)Dustmate(DM1781，Turnkey Instruments Ltd Northwich England)測(cè)定獲得。PM2.5發(fā)生裝置參照麥華俊等[12]的方法加以改進(jìn)，如圖1所示。

1.3 15N同位素處理方法

當(dāng)植物生長(zhǎng)室內(nèi)的PM2.5濃度達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求后，將歐美楊植株放入植物生長(zhǎng)室。放入前花盆上口用保鮮膜嚴(yán)密覆蓋，以避免室內(nèi)空氣中PM2.5與土壤接觸。實(shí)驗(yàn)分3組：

(1)15NH4NO3處理 設(shè)置輕度污染濃度(100 μg/m3)和重度污染濃度(200 μg/m3)兩個(gè)濃度梯度，每個(gè)濃度梯度設(shè)3個(gè)重復(fù)。PM2.5濃度梯度的設(shè)置根據(jù)《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3095—2012)。

(2)NH415NO3處理 PM2.5濃度設(shè)置同上，每個(gè)濃度梯度設(shè)3個(gè)重復(fù)。

(3)對(duì)照組 與處理組同時(shí)進(jìn)行，不做通氣處理。目的是與PM2.5處理的植株進(jìn)行對(duì)照分析。

處理于每天10:00—12:00進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)周期為1周。

1.4 樣品處理與測(cè)定指標(biāo)

在處理前及處理后的1—6d，每組樣品于每日10:00分別從植株頂端向下第7片功能葉開始取樣，每天取1片，共取6片。葉片按清水→洗滌劑→清水→1%鹽酸→3次去離子水順序沖洗后，于105 ℃下殺青30 min，隨后在80 ℃下烘干至恒重，電磨粉碎后過(guò)60目篩混勻。樣品送至中國(guó)科學(xué)院植物研究所生態(tài)與環(huán)境科學(xué)穩(wěn)定同位素實(shí)驗(yàn)室，采用同位素比率質(zhì)譜儀(型號(hào)為DELTA V Advantage, Thermo Fisher Scientific, Inc., USA)測(cè)定15N豐度和全氮含量(N%)。

處理7d后(第7天處理的次日，即第8天)，10:00整株收獲歐美楊植株。單株樣品解析為葉片、葉柄、樹皮、木質(zhì)部(莖)、髓(莖)、粗根(≥2 mm)、細(xì)根(<2 mm)，按上述方法測(cè)定各組織器官15N豐度和全氮含量(N%)。

有關(guān)計(jì)算公式[13]為：

15N吸收量(mg/g,干重)=全氮含量(mg/g,干重)×Ndff(%)

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 20.0軟件進(jìn)行差異顯著性分析，應(yīng)用Microsoft Excel 2007繪制圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理?xiàng)l件下歐美楊葉片15N吸收速率和15N含量的動(dòng)態(tài)變化

圖2 不同處理?xiàng)l件下歐美楊葉片15N吸收速率的動(dòng)態(tài)變化Fig.2 Dynamics of 15N absorption rate in P. euramericana leaves under different treatments

圖3 不同處理?xiàng)l件下歐美楊葉片15N含量的動(dòng)態(tài)變化Fig.3 Dynamics of 15N content in P.euramericana leaves under different treatments

2.2 歐美楊不同組織器官對(duì)PM2.5中和的吸收與分配

2.2.1 不同處理?xiàng)l件下歐美楊不同組織器官中的15N含量(mg/g,干重)

圖4 處理7d后不同處理?xiàng)l件下歐美楊組織器官中的15N含量Fig.4 15N content of P. euramericana tissues and organs 7 days after different treatments誤差線表示標(biāo)準(zhǔn)差，不同字母表示差異性顯著(P<0.05)，相同字母表示差異性不顯著(P≥0.05)，小寫字母代表同一器官不同處理間的差異性，大寫字母代表同一處理不同器官間的差異性

2.2.2 不同處理?xiàng)l件下歐美楊不同組織器官的Ndff(%)和15N分配率(%)

3 討論

表1 處理7d后不同處理?xiàng)l件下歐美楊組織器官的Ndff和15N分配率

4 結(jié)論

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Absorption and Distribution of PM2．5NH+4and NO－3in Populus euramericana Neva．

國(guó)家林業(yè)公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(201304301)

2014-03-21; < class="emphasis_bold">網(wǎng)絡(luò)出版日期:

日期:2014-12-04

10.5846/stxb201403210510

*通訊作者Corresponding author.E-mail: guohh@bjfu.edu.cn

LIU Qingqian, SHI Jie, AN Hailong, CAO Xuehui, LIU Chao, YIN Weilun, XIA Xinli, GUO Huihong*

CollegeofBiologicalScienceandBiotechnology,BeijingForestryUniversity,Beijing100083,China