重金属污染胁迫下土壤生态功能修复机制研究开题报告

1. 研究目的与意义

背景：

随着城市化和工业化的快速推进、人口的不断增长和土地开发利用强度的不断加大引发了环境污染问题，其中大规模的生态系统结构和功能的恢复重建已提上议事日程，土壤作为生态系统中重要的组成部分，吸引了众多的国际组织和研究机构的关注。不同污染物引起的土壤污染问题日益严重，而重金属已成为不可忽视的一种污染物。目前我国耕地土壤重金属点位超标率高达12.1%，且重金属因其不可降解性导致土壤重金属污染仅靠自然净化需要很长的时间才能完成，此外又因重金属在土壤中具有较强的可移动性，易于向水体和大气迁移，导致环境的连锁反应，引起食物链污染。重金属的以上两个特性导致重金属污染土壤面广量多，严重威胁食品安全及人体健康，从影响人类的生存和发展。因此，土壤重金属污染修复机制的研究工作迫在眉睫。

目的：

本研究在全国范围内选取24种土壤样品，建立重金属胁迫下不同类型的土壤与土壤生态功能稳定性之间的模型，定量描述影响土壤质量的理化因素；筛选前期实验中典型性区域的不同类型的土壤样品进行实验检测分析，通过对土壤添加重金属物质，测定土壤受到胁迫后其呼吸强度的变化，以此来判断在胁迫过程中土壤生态功能的具体变化情况；通过微生物群落结构分析(香浓指数\聚类分析) 判断在胁迫过程中土壤生态功能的具体变化情况。本研究旨在通过突出“多样性与稳定性间关系”这一关键科学问题，综合考虑物理、化学和微生物学因素，全面客观地回答各要素对土壤功能稳定性是否有影响以及影响程度，深入阐明重金属胁迫下微生物活性对于土壤生态功能变化的作用机理，以便能更有效地实现污染土壤的微生物修复。

2. 研究内容和预期目标

内容：

本研究前期筛选全国范围内24个不同省份地区、不同质地类型的土壤作为研究对象，并选取有代表性的重金属cu作为胁迫，对土壤的理化性质指标与土壤抵抗力、恢复力及稳定性进行了相关性分析，并通过构建数学模型，实现了对土壤抵抗力和恢复力的量化表征，客观地回答各要素对土壤功能稳定性是否有影响以及影响程度。

后期通过选取前期实验中恢复曲线呈先下降后上升、持续下降以及持续上升的三种土壤样品进行底物诱导呼吸速率实验，并通过微生物群落结构分析(香浓指数\聚类分析)，深入阐明重金属胁迫下微生物活性对于土壤生态功能变化的作用机理，以便能更有效地实现污染土壤的微生物修复。

3. 研究的方法与步骤

方法：

底物诱导呼吸速率实验；

plfa测定微生物群落结构；

4. 参考文献

[1]. winding a, hund-rinke k, rutgers m. the use of microorganisms in ecological soil classification and assessment concepts. eco tox environ safe, 2005, 62:230～248.

[2]. cairns j. balancing ecological destruction and restoration: the only hope for sustainable use of the planet. aquat ecosyst health manag, 1999, 2: 91～ 95

[3]. harris j a.measurements of the soil micro bialcommunity for estimating the success of restoration. eur j soil sci, 2003, 54: 801～ 808.

5. 计划与进度安排