湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划

PAGE9PAGE项目申报表项目名称:农村房前屋后种植果树重金属含量测定与分析学校名称中南林业科技大学学生姓名学号专业性别入学年份陈松20140086林学男2014陈战20140088林学男2014丁遥20140091林学男2014郭玉婧20140095林学女2014黄正大20140097林学男2014指导老师谭晓风袁军职称教授副教授项目所属一级学科林学项目科类（文科/理科）理科学生曾经参与科研的情况在指导教师的指导下，经过《土壤学》等课程试验，参与到了湖南省重大科技专项等课题的试验工作之中，在经济林育种与栽培国家林业局重点实验室协助博士、硕士开展油茶林地土壤重金属检测等工作，负责样品收集、制样、消化等步骤，熟练掌握了原子吸收、ICP等的使用，对试验设计、实施等积累了经验，为开展本课题研究提供了基础。指导教师承担科研课题情况长期从事油茶、油桐、梨等经济树种的栽培育种和生物技术研究。先后主持国家“十一五”科技支撑计划、国家林业公益行业专项、国家自然科学基金等项目。近十年来，有5项成果分别获国家科技进步二等奖、湖南省自然科学一等奖和科技进步二等奖；在国内外发表各类学术论文240余篇，其中SCI、EI、ISTP三大检索论文35篇，一级学报28篇。项目研究和实验的目的、内容和要解决的主要问题1、项目研究和实验的目的农民均有在村落房前屋后栽种果树的传统习惯，但多存在随意栽种，人栽天管、杂乱无序等现象。除此之外，农村居民也有将垃圾堆积在堂前屋后或者树下的习惯。农村垃圾不进行严格分类处理，垃圾中含有的重金属元素（如Cu、Hg、Cd、Pb、Cr和As等）不断进入土壤环境中，势必会影响果树品质。为了了解农村房前屋后果树的果实重金属含量是否与农村处理垃圾等生活方式存在关系，摸清桃、梨、李、柑橘等4种常见房前屋后果树果实的重金属含量及来源，为美丽乡村建设提供科学依据基础。2、主要内容选取长株潭地区城乡交界处的相邻的群居村落，且主要选取房前屋后有垃圾堆放的村落的农户进行调查，研究桃、李、梨、柑橘等4种常见房前屋后果实及果树下土壤中重金属含量，通过ICP—MS仪器主要测定Hg、Cd、Pb、Cr、As五种重金属含量，按照国家标准进行对比。分别得到对应的数据和坐标曲线，通过对比土壤中的重金属含量及果实中重金属含量得出土壤中重金属含量是否影响果实中重金属含量及相关关系。解决的主要问题测定垃圾堆放处同非垃圾堆放处种植果树根系、叶片和果实重金属含量；通过对比土壤中重金属含量和果树果实中重金属含量的情况，分析果实中重金属含量来源，探明不同金属在果实中的累积规律。国内外研究现状和发展动态目前由于全球食品污染问题严重和人们环保意识的提高，国内外对于果品市场限制逐渐完善，人们越来越重视对绿色食品和无公害果品土壤质量检测与评价，土壤重金属污染及其危害已成为全球热点问题。土壤Cu过多时能抑制果树生长。研究表明，褐土中施用过量的Cu能抑制苹果新梢的伸长，其抑制程度与Cu素施用量呈正相关。土壤Cd过量时同样会抑制果树生长。Gieslibski等研究表明，随土壤Cd浓度的增加，草莓叶片生长受到显著抑制，由此提出：叶片干重是衡量Cd对草莓生长影响的最好指标。土壤中Hg浓度大时会使果树的叶、花、茎变为棕色或黑色。Munzurogluh等研究了Hg、Pd和Cd的硝酸盐对森林苹果（MalussylvestrisMiller）花粉发芽率降低和花粉管生长减慢且抑制效应与重金属的浓度呈正相关。而Pd主要被植物的根部吸收积累，抑制植物的光合作用和蒸腾作用，影响其正常生长，Pd对植物的危害表现为叶绿素含量下降，植物的呼吸及光合作用受阻。AngelovaVR等在研究土壤系统重金属、葡萄植株和葡糖浆果三者关系时发现，葡萄根中Pd、Cu、Zn和Cd含量与土壤中吸收的重金属浓度以及根龄具有显著相关。Cr虽然是植物需要的微量元素。但过量的Cr也会使植物受害，抑制其生长发育，甚至与植物体内细胞原生质中的蛋白质结合，使细胞死亡。而As是土壤中最主要的污染物之一，AS对植物的危害主要是阻碍水分和养分的吸收，无机砷主要影响营养生长，有机砷影响生殖生长，Liebig等研究发现，生长在培养液中的柠檬扦插苗用5mg/L亚砷酸盐和10mg/L砷酸盐处理时，根尖首先受害，叶片随伤害的加重而萎蔫，砷酸盐比相同浓度的亚砷酸盐毒性小。农家的果实也多为自家食用，生活水平的提高也促使人们更加关注果品的质量问题。调查农村房屋果树重金属含量，对比土壤中重金属含量与果品中重金属含量，根据结果进行分析。本项目学生有关的研究积累和已取得的成绩先后查阅了相关资料和前期参与油茶重金属检测试验，积累了丰富的基础，并对测定土壤中离子含量有充分了解，熟悉样品收集、制样、消化等步骤，熟练掌握了原子吸收、ICP等的使用，对试验设计、实施等积累了经验，能准确分析实验结果，熟练撰写实验报告。项目的创新点和特色创新点：自古以来我国就有在房屋前后种植果树的习惯，近年来研究土壤中重金属含量与果实中重金属含量的相关性研究越来越多，但几乎都是关于果园中土壤与果实重金属含量的研究，但研究农村房前屋后垃圾堆放对种植果树与土壤中重金属含量的关系的研究处于空白阶段，本研究测定桃、梨、李、柑橘等4种常见房前屋后果树果实的重金属含量，分析其重金属来源，对于果实食用者健康及建设美丽乡村有重要意义。特色：本研究以农村房前屋后的果树为研究对象，分析种植环境对果树品质的影响，贴近生活实际，为房前屋后种植果树提供参考。项目的技术路线及预期成果项目的技术路线农村房前屋后种果树重金属含量调查与分析农村房前屋后种果树重金属含量调查与分析长沙地区株洲地区湘潭地区选取城乡交界的群居村庄各5个每个村庄选取5个在房前屋后有垃圾堆放并种植果树的农家翻去表层垃圾并在距地表20厘米处用环刀取样。并在取土壤样品处摘取成熟水果（桃、李、梨、柑橘）选取的5个村庄中在无垃圾堆放的地方且种有果树的地方相同方法取样土壤样品烘干湿法消化洗涤定容到容量瓶，水果称重消化定容到容量瓶容量瓶中溶液过滤，通过ICP—MS仪器测出Hg、Cd、Pb、Cr、As的浓度探明不同重金属在果实中的累积规律，分析种植环境对果树品质的影响具体方法为研究农村房前屋后土壤中重金属含量与果树果实中重金属含量有无关系，从长株潭城乡交界的群居村庄各五个，每个村庄选取5个在房前屋后有垃圾堆放并种植果树的农家翻去表层垃圾并在距地表20厘米处用环刀取样。并在取土壤样品处摘取成熟水果（桃李梨柑橘），这些村庄中在无垃圾堆放的地方且种有果树的地方，用相同方法取样，把土壤与水果标号带回实验室。把土壤放入烘干箱中烘干称重，水果直接称重，把每份烘干土壤研磨并过0.149mm的筛子，并称取0.25g放入银坩埚中，加入无水乙醇润湿土壤并加入2.00g固体氢氧化钠，将坩埚放入高温电炉中，以750℃处理15分钟。处理后的样品用浓盐酸洗涤。最后将坩埚内溶液和浓盐酸洗涤液一起转移到50mL容量瓶中。将容量瓶中溶液过滤，并通过ICP—MS仪器测出Hg、Cd、Pb、Cr、As这几种重金属离子的浓度。每份水果样品取5g研磨成匀浆，然后采取湿法溶解消化，用20mL浓硝酸—高氯酸（5:1，v/v)消化处理样品，转移到50mL容量瓶中，定容。最后将容量瓶中溶液用滤纸过滤，通过ICP—MS仪器测出Hg、Cd、Pb、Cr、As的浓度。最后将数据标到合理的坐标轴上对比。得出结论，在房屋前后堆放垃圾，是否会对果树果实中重金属含量有关系。预期成果形成调研报告一份，评价垃圾堆放对土壤中重金属含量及果树果实含量的关系。发表学术论文1篇，农村房前屋后果树果实中重金属含量来源及分析。年度目标和工作内容（分年度