3種花卉對(duì)鉛的吸收富集能力研究

崔 爽，肖明月，劉藝蕓，張文博

(遼寧石油化工大學(xué) 化學(xué)化工與環(huán)境學(xué)院，遼寧 撫順 113001)

據(jù)文獻(xiàn)資料報(bào)道，近50年中，全球排放到環(huán)境中的鉛達(dá)到7.83×105t，其中有相當(dāng)一部分進(jìn)入土壤。目前，國(guó)內(nèi)外土壤鉛污染地區(qū)相當(dāng)普遍[1]。國(guó)內(nèi)遼寧、山東、河北、河南、江蘇、安徽等省的土壤都有不同程度和不同范圍的重金屬鉛污染。土壤鉛污染會(huì)產(chǎn)生一系列問(wèn)題，使生態(tài)系統(tǒng)的正常功能遭到破壞，對(duì)人類健康和生態(tài)系統(tǒng)造成巨大的威脅[2,3]。因此，對(duì)重金屬鉛污染土壤的治理和修復(fù)，是十分緊迫的任務(wù)。

利用植物修復(fù)污染土壤費(fèi)用低廉、不破壞場(chǎng)地結(jié)構(gòu)、不造成地下水環(huán)境二次污染[4-9]?；ɑ芸梢悦阑h(huán)境，且種植在污染土壤后不會(huì)進(jìn)入食物鏈，因此，如果對(duì)污染物耐受性良好或是能夠在體內(nèi)積累某種污染物，就可以成為比較理想的修復(fù)植物，尤其是修復(fù)中等或大面積的土壤污染[10-17]。研究花卉對(duì)鉛的抗性及對(duì)鉛的富集特性，一方面可以為鉛的毒害作用積累資料，另一方面可以為鉛污染環(huán)境的凈化和景觀化提供材料，充實(shí)耐鉛植物基因庫(kù)。

1 材料和方法

1.1 花卉種類

供試品種為多年生草本花卉，種子購(gòu)自北京中國(guó)林木種子公司，參試花卉分別為薄荷(Menthahaplocalyx)、美女櫻(Verbenahybrida)、羽扇豆(Lupinuspolyphyllus)，栽培條件明確，具有對(duì)水、肥等要求不嚴(yán)及良好的抗逆性(表1)。

表1 3種花卉及其自然屬性

1.2 盆栽試驗(yàn)方法

依據(jù)國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(表2)[18]和已有資料，設(shè)定土壤鉛污染處理濃度為1 000 mg/kg，相當(dāng)于國(guó)家土壤鉛環(huán)境質(zhì)量3級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的2倍，這一污染水平與遼寧地區(qū)土壤鉛污染平均狀況基本相符[19]。

表2 鉛的國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值

將供試土壤風(fēng)干并過(guò)4 mm篩后，與固態(tài)Pb(NO3)2分析純?cè)噭┏浞只靹?，裝入直徑20 cm，高15 cm塑料盆中，平衡半年后待用，并設(shè)對(duì)照處理CK(不加鉛土壤)。同時(shí)，進(jìn)行花卉的育苗，首先將花卉種子置于預(yù)裝未受鉛污染沙土的育苗盒中，沙∶土為1∶3，待幼苗長(zhǎng)出5～6片葉子后移栽到處理好的土壤中。選擇生長(zhǎng)一致的幼苗分別移栽入CK和鉛處理的盆中。每盆栽3棵苗，重復(fù)3次?；ɑ艹墒旌笫斋@植株[7]，將收獲的花卉樣品分為根、莖、葉和花4部分，用去離子水沖洗去除泥土和污物，瀝去水分，烘至恒重，稱出每種植物各部分干重，植物樣品粉碎備用。采用HNO3-HClO4消化法，原子吸收分光光度計(jì)(AAS，Hitachi 180-80)測(cè)定植物樣品中重金屬鉛濃度[17]。

1.3 數(shù)據(jù)分析

植物地上部重金屬濃度( M地上部)計(jì)算公式為：

M地上部=地上部各部分重金屬含量之和/地上部重量[20]。

轉(zhuǎn)移系數(shù)(TF)和富集系數(shù)(EC)按公式計(jì)算[20]

TF= M地上部/ M根

EC= M地上部/ M土壤

2 結(jié)果與分析

2.1 供試花卉各器官鉛濃度

在鉛污染土壤中生長(zhǎng)的3種花卉各器官鉛濃度的分布情況均為根>莖>葉>花，根中鉛濃度最高，花最低。鉛主要富集在植物根部，從根部向上部鉛濃度逐漸減少。花卉中美女櫻地上部吸收鉛的量最大，富集鉛能力最強(qiáng)，其次為薄荷，羽扇豆鉛富集能力最弱。薄荷和美女櫻根中鉛的濃度超過(guò)了1 000 mg/kg(表3)。

表3 3種花卉不同部位鉛積累

注：**表示與對(duì)照之間的差異達(dá)到了極顯著水平(P<0.01)

試驗(yàn)中，3種花卉根部及地上部鉛濃度均極顯著高于對(duì)照 (P<0.01)。其中，鉛污染組薄荷的根、莖、葉、花中鉛濃度分別為對(duì)照組的64.8、15.5、8.5、2.6倍，地上部整體鉛濃度為對(duì)照組的8.7倍；美女櫻的根、莖、葉、花中鉛濃度分別為對(duì)照組的81.6、101.3、33.1、11.7倍，地上部整體鉛濃度為對(duì)照組的53.6倍；羽扇豆的根、莖、葉中鉛濃度分別為對(duì)照組的159.3、5.3、4.8倍，地上部整體鉛濃度為對(duì)照組的5.0倍。

2.2 土壤鉛污染對(duì)花卉轉(zhuǎn)移系數(shù)、富集系數(shù)的影響

美女櫻鉛的富集系數(shù)最大，具有較強(qiáng)的鉛積累能力，但這些花卉植物的富集系數(shù)均小于1，對(duì)鉛超積累能力較弱；美女櫻的轉(zhuǎn)移系數(shù)最大，向地上部轉(zhuǎn)移鉛的能力最強(qiáng)，但3種花卉的轉(zhuǎn)移系數(shù)均小于1(表4)，表現(xiàn)為根部重金屬鉛濃度大于地上部鉛濃度。

2.2 土壤鉛污染對(duì)花卉生物量的影響

試驗(yàn)結(jié)果(圖1)表明，土壤鉛污染使3種花卉地上部的生長(zhǎng)受到一定的抑制，花卉污染組的地上部生物量均低于對(duì)照。羽扇豆與對(duì)照間的差異達(dá)到了極顯著水平(P<0.01)，鉛污染組植株矮小畸形，葉色變淡。美女櫻和薄荷與對(duì)照無(wú)顯著差異，對(duì)鉛的耐性較強(qiáng)，可用作鉛污染土壤的穩(wěn)定修復(fù)植物。

表4 3種花卉鉛的轉(zhuǎn)移及富集系數(shù)

圖1 鉛污染對(duì)3種花卉地上部生物量的影響

3 結(jié)論

3種花卉植物的鉛富集系數(shù)和轉(zhuǎn)移系數(shù)均小于1。美女櫻地上部富集鉛能力最強(qiáng)，其次，薄荷，羽扇豆的鉛富集能力最弱。羽扇豆對(duì)鉛污染耐性較差，美女櫻和薄荷耐性較強(qiáng)，可用作鉛污染土壤的穩(wěn)定修復(fù)植物。

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