湖南省大學生研究性學習和創(chuàng)新性實驗計劃

PAGE9PAGE項目申報表項目名稱:農(nóng)村房前屋后種植果樹重金屬含量測定與分析學校名稱中南林業(yè)科技大學學生姓名學號專業(yè)性別入學年份陳松20140086林學男2014陳戰(zhàn)20140088林學男2014丁遙20140091林學男2014郭玉婧20140095林學女2014黃正大20140097林學男2014指導老師譚曉風袁軍職稱教授副教授項目所屬一級學科林學項目科類（文科/理科）理科學生曾經(jīng)參與科研的情況在指導教師的指導下，經(jīng)過《土壤學》等課程試驗，參與到了湖南省重大科技專項等課題的試驗工作之中，在經(jīng)濟林育種與栽培國家林業(yè)局重點實驗室協(xié)助博士、碩士開展油茶林地土壤重金屬檢測等工作，負責樣品收集、制樣、消化等步驟，熟練掌握了原子吸收、ICP等的使用，對試驗設計、實施等積累了經(jīng)驗，為開展本課題研究提供了基礎。指導教師承擔科研課題情況長期從事油茶、油桐、梨等經(jīng)濟樹種的栽培育種和生物技術(shù)研究。先后主持國家“十一五”科技支撐計劃、國家林業(yè)公益行業(yè)專項、國家自然科學基金等項目。近十年來，有5項成果分別獲國家科技進步二等獎、湖南省自然科學一等獎和科技進步二等獎；在國內(nèi)外發(fā)表各類學術(shù)論文240余篇，其中SCI、EI、ISTP三大檢索論文35篇，一級學報28篇。項目研究和實驗的目的、內(nèi)容和要解決的主要問題1、項目研究和實驗的目的農(nóng)民均有在村落房前屋后栽種果樹的傳統(tǒng)習慣，但多存在隨意栽種，人栽天管、雜亂無序等現(xiàn)象。除此之外，農(nóng)村居民也有將垃圾堆積在堂前屋后或者樹下的習慣。農(nóng)村垃圾不進行嚴格分類處理，垃圾中含有的重金屬元素（如Cu、Hg、Cd、Pb、Cr和As等）不斷進入土壤環(huán)境中，勢必會影響果樹品質(zhì)。為了了解農(nóng)村房前屋后果樹的果實重金屬含量是否與農(nóng)村處理垃圾等生活方式存在關(guān)系，摸清桃、梨、李、柑橘等4種常見房前屋后果樹果實的重金屬含量及來源，為美麗鄉(xiāng)村建設提供科學依據(jù)基礎。2、主要內(nèi)容選取長株潭地區(qū)城鄉(xiāng)交界處的相鄰的群居村落，且主要選取房前屋后有垃圾堆放的村落的農(nóng)戶進行調(diào)查，研究桃、李、梨、柑橘等4種常見房前屋后果實及果樹下土壤中重金屬含量，通過ICP—MS儀器主要測定Hg、Cd、Pb、Cr、As五種重金屬含量，按照國家標準進行對比。分別得到對應的數(shù)據(jù)和坐標曲線，通過對比土壤中的重金屬含量及果實中重金屬含量得出土壤中重金屬含量是否影響果實中重金屬含量及相關(guān)關(guān)系。解決的主要問題測定垃圾堆放處同非垃圾堆放處種植果樹根系、葉片和果實重金屬含量；通過對比土壤中重金屬含量和果樹果實中重金屬含量的情況，分析果實中重金屬含量來源，探明不同金屬在果實中的累積規(guī)律。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展動態(tài)目前由于全球食品污染問題嚴重和人們環(huán)保意識的提高，國內(nèi)外對于果品市場限制逐漸完善，人們越來越重視對綠色食品和無公害果品土壤質(zhì)量檢測與評價，土壤重金屬污染及其危害已成為全球熱點問題。土壤Cu過多時能抑制果樹生長。研究表明，褐土中施用過量的Cu能抑制蘋果新梢的伸長，其抑制程度與Cu素施用量呈正相關(guān)。土壤Cd過量時同樣會抑制果樹生長。Gieslibski等研究表明，隨土壤Cd濃度的增加，草莓葉片生長受到顯著抑制，由此提出：葉片干重是衡量Cd對草莓生長影響的最好指標。土壤中Hg濃度大時會使果樹的葉、花、莖變?yōu)樽厣蚝谏?。Munzurogluh等研究了Hg、Pd和Cd的硝酸鹽對森林蘋果（MalussylvestrisMiller）花粉發(fā)芽率降低和花粉管生長減慢且抑制效應與重金屬的濃度呈正相關(guān)。而Pd主要被植物的根部吸收積累，抑制植物的光合作用和蒸騰作用，影響其正常生長，Pd對植物的危害表現(xiàn)為葉綠素含量下降，植物的呼吸及光合作用受阻。AngelovaVR等在研究土壤系統(tǒng)重金屬、葡萄植株和葡糖漿果三者關(guān)系時發(fā)現(xiàn)，葡萄根中Pd、Cu、Zn和Cd含量與土壤中吸收的重金屬濃度以及根齡具有顯著相關(guān)。Cr雖然是植物需要的微量元素。但過量的Cr也會使植物受害，抑制其生長發(fā)育，甚至與植物體內(nèi)細胞原生質(zhì)中的蛋白質(zhì)結(jié)合，使細胞死亡。而As是土壤中最主要的污染物之一，AS對植物的危害主要是阻礙水分和養(yǎng)分的吸收，無機砷主要影響營養(yǎng)生長，有機砷影響生殖生長，Liebig等研究發(fā)現(xiàn)，生長在培養(yǎng)液中的檸檬扦插苗用5mg/L亞砷酸鹽和10mg/L砷酸鹽處理時，根尖首先受害，葉片隨傷害的加重而萎蔫，砷酸鹽比相同濃度的亞砷酸鹽毒性小。農(nóng)家的果實也多為自家食用，生活水平的提高也促使人們更加關(guān)注果品的質(zhì)量問題。調(diào)查農(nóng)村房屋果樹重金屬含量，對比土壤中重金屬含量與果品中重金屬含量，根據(jù)結(jié)果進行分析。本項目學生有關(guān)的研究積累和已取得的成績先后查閱了相關(guān)資料和前期參與油茶重金屬檢測試驗，積累了豐富的基礎，并對測定土壤中離子含量有充分了解，熟悉樣品收集、制樣、消化等步驟，熟練掌握了原子吸收、ICP等的使用，對試驗設計、實施等積累了經(jīng)驗，能準確分析實驗結(jié)果，熟練撰寫實驗報告。項目的創(chuàng)新點和特色創(chuàng)新點：自古以來我國就有在房屋前后種植果樹的習慣，近年來研究土壤中重金屬含量與果實中重金屬含量的相關(guān)性研究越來越多，但幾乎都是關(guān)于果園中土壤與果實重金屬含量的研究，但研究農(nóng)村房前屋后垃圾堆放對種植果樹與土壤中重金屬含量的關(guān)系的研究處于空白階段，本研究測定桃、梨、李、柑橘等4種常見房前屋后果樹果實的重金屬含量，分析其重金屬來源，對于果實食用者健康及建設美麗鄉(xiāng)村有重要意義。特色：本研究以農(nóng)村房前屋后的果樹為研究對象，分析種植環(huán)境對果樹品質(zhì)的影響，貼近生活實際，為房前屋后種植果樹提供參考。項目的技術(shù)路線及預期成果項目的技術(shù)路線農(nóng)村房前屋后種果樹重金屬含量調(diào)查與分析農(nóng)村房前屋后種果樹重金屬含量調(diào)查與分析長沙地區(qū)株洲地區(qū)湘潭地區(qū)選取城鄉(xiāng)交界的群居村莊各5個每個村莊選取5個在房前屋后有垃圾堆放并種植果樹的農(nóng)家翻去表層垃圾并在距地表20厘米處用環(huán)刀取樣。并在取土壤樣品處摘取成熟水果（桃、李、梨、柑橘）選取的5個村莊中在無垃圾堆放的地方且種有果樹的地方相同方法取樣土壤樣品烘干濕法消化洗滌定容到容量瓶，水果稱重消化定容到容量瓶容量瓶中溶液過濾，通過ICP—MS儀器測出Hg、Cd、Pb、Cr、As的濃度探明不同重金屬在果實中的累積規(guī)律，分析種植環(huán)境對果樹品質(zhì)的影響具體方法為研究農(nóng)村房前屋后土壤中重金屬含量與果樹果實中重金屬含量有無關(guān)系，從長株潭城鄉(xiāng)交界的群居村莊各五個，每個村莊選取5個在房前屋后有垃圾堆放并種植果樹的農(nóng)家翻去表層垃圾并在距地表20厘米處用環(huán)刀取樣。并在取土壤樣品處摘取成熟水果（桃李梨柑橘），這些村莊中在無垃圾堆放的地方且種有果樹的地方，用相同方法取樣，把土壤與水果標號帶回實驗室。把土壤放入烘干箱中烘干稱重，水果直接稱重，把每份烘干土壤研磨并過0.149mm的篩子，并稱取0.25g放入銀坩堝中，加入無水乙醇潤濕土壤并加入2.00g固體氫氧化鈉，將坩堝放入高溫電爐中，以750℃處理15分鐘。處理后的樣品用濃鹽酸洗滌。最后將坩堝內(nèi)溶液和濃鹽酸洗滌液一起轉(zhuǎn)移到50mL容量瓶中。將容量瓶中溶液過濾，并通過ICP—MS儀器測出Hg、Cd、Pb、Cr、As這幾種重金屬離子的濃度。每份水果樣品取5g研磨成勻漿，然后采取濕法溶解消化，用20mL濃硝酸—高氯酸（5:1，v/v)消化處理樣品，轉(zhuǎn)移到50mL容量瓶中，定容。最后將容量瓶中溶液用濾紙過濾，通過ICP—MS儀器測出Hg、Cd、Pb、Cr、As的濃度。最后將數(shù)據(jù)標到合理的坐標軸上對比。得出結(jié)論，在房屋前后堆放垃圾，是否會對果樹果實中重金屬含量有關(guān)系。預期成果形成調(diào)研報告一份，評價垃圾堆放對土壤中重金屬含量及果樹果實含量的關(guān)系。發(fā)表學術(shù)論文1篇，農(nóng)村房前屋后果樹果實中重金屬含量來源及分析。年度目標和工作內(nèi)容（分年度