幾種典型Cd超累積植物分析

宋文平 王志強(qiáng) 林清

摘 要：隨著工業(yè)“三廢”和機(jī)動車尾氣的排放、污水灌概及農(nóng)藥、除草劑和化肥的使用，Cd土壤污染迅速蔓延，污染程度也逐漸加深。土壤Cd污染也具有一般重金屬污染的特性，即易累積、難降解和毒性大等特點(diǎn)，當(dāng)其累積一定量時(shí)，會對農(nóng)作物產(chǎn)生影響，進(jìn)而通過食物鏈進(jìn)入人體，對人體健康造成傷害。國內(nèi)外學(xué)者近年來也提出了許多Cd污染治理方法：物理化學(xué)方法、化學(xué)方法、生物方法。其中既不破壞土壤生態(tài)環(huán)境，又能保持土壤結(jié)構(gòu)和微生物活性且安全廉價(jià)的Cd污染治理方法便是植物修復(fù)技術(shù)。

關(guān)鍵詞：Cd元素；Cd污染治理方法；植物修復(fù)技術(shù)；新技術(shù)

Cd是一種動植物非必需的毒性重金屬元素。然而近年來，1955年至1972年發(fā)生在日本富山縣神通川流域的痛痛病就是因?yàn)橹亟饘貱d含量超標(biāo)所致，以及我國陜西的癌癥村也與Cd污染有關(guān)。植物修復(fù)技術(shù)的關(guān)鍵是超累積植物的篩選，Cd的超累積植物即是指地上部能超量累積Cd的植物，植物體內(nèi)地上部Cd臨界含量為100mg/kg（以干重計(jì)），且轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)S/R大于1。

1 Cd累積植物分析

常見的Cd累積植物有遏藍(lán)菜、印度芥菜、油菜的某些基因型、寶山堇菜、魚腥草、商陸以及田間雜草的某些品種。

遏藍(lán)菜，是目前世界上公認(rèn)的Cd富集植物之一[1-3]，地上部Cd含量可達(dá)1800mg/kg，但該屬植物生長緩慢、株型矮小、地上部生物量小，實(shí)際應(yīng)用有很大的局限性。印度芥菜除了能超累積Cd外，還能對Pb、Zn發(fā)揮超累積作用，雖然其生長快、生物量大，但有很強(qiáng)的地域性，難以在我國大面積種植。油菜的某些基因型如川油Ⅱ-10，當(dāng)土壤Cd含量達(dá)到80mg/kg時(shí)，其地上部鎘含量達(dá)120mg/kg，明顯高于同等條件下的印度芥菜。有研究發(fā)現(xiàn)，印度芥菜的根系有很強(qiáng)的活化能力，和油菜互作時(shí)可提高植物提取修復(fù)難溶態(tài)鎘污染土壤的能力。寶山堇菜在自然條件下地上部Cd平均含量可達(dá)1168mg/kg，在營養(yǎng)液培養(yǎng)條件下，Cd濃度為0-30mg/L時(shí)，其生物量達(dá)到最大，當(dāng)Cd濃度為30-50mg/L時(shí)，其生物量開始減少直至枯萎、死亡。而其地上部分以及根部累積Cd量隨著營養(yǎng)液濃度增加而不斷增加，當(dāng)營養(yǎng)液Cd濃度達(dá)到50mg/L時(shí)，其地上部對Cd的累積達(dá)到4825mg/L，均高于根系Cd累積量。但這種植物和遏藍(lán)菜相似，都具有生物量較小的特點(diǎn)，野外生長的干重估計(jì)只有3t/hm2。田間雜草具有生物量大，抗逆性強(qiáng)、生長迅速等特點(diǎn)，在水土保持、土壤改良和農(nóng)業(yè)生物多樣性的維持方面起著重要的作用，雜草龍葵在盆栽條件下，Cd濃度在25mg/kg以下時(shí)，龍葵地上生物量變化不明顯，當(dāng)Cd濃度超過25mg/kg時(shí)，龍葵地上生物量急劇減小。而其根、莖、葉、籽實(shí)、地上部Cd含量隨著土壤中Cd濃度的增加而增加。礦區(qū)轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)仍大于1，但由于土壤中Cd濃度介于2.7-7.3mg/kg之間，龍葵莖和葉中Cd含量均為達(dá)到100mg/kg。污灌區(qū)龍葵地上部Cd含量也未達(dá)到100mg/kg，其原因和礦區(qū)相一致。侯伶龍?jiān)趯︳~腥草進(jìn)行研究是發(fā)現(xiàn)，Cd能促進(jìn)魚腥草的生長，且魚腥草對Cd有超強(qiáng)的耐性（200mg/kg）。在Cd濃度為200mg/kg時(shí)培養(yǎng)8周，其地上部Cd含量為74.22mg/kg，根部可達(dá)338.7mg/kg，植物總體Cd含量為216.9mg/kg，相對于培養(yǎng)前的4.15mg/kg增加了40倍。根部經(jīng)菌懸液浸泡過的魚腥草在Cd含量為50mg/kg和200mg/kg條件下，其地上部富Cd量均高于未做處理的魚腥草。地下部分卻低于未做處理的魚腥草。商陸根系發(fā)達(dá)，枝葉繁茂，高可達(dá)1.3-1.5m，地上部分生物量大。最佳生長周期為3個(gè)月，一年可收割兩季。實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)土壤中Cd含量為5mg/kg時(shí)，商陸生物量達(dá)到最大，隨著Cd含量增加，商陸生物量開始減小，說明5mg/kg是商陸能夠積極接受的一個(gè)臨界濃度，但就算其生長受阻，也能保持較大生物量。土壤中Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加到最大時(shí)（200mg/kg），商陸體內(nèi)Cd質(zhì)量分?jǐn)?shù)也達(dá)到最大，地上部分Cd含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于地下部分，葉片含Cd量遠(yuǎn)高于莖和根。將商陸用于修復(fù)200mg/kg鎘污染土壤，每年可收獲鎘量為3.5kg·hm-2。

2 結(jié)束語

植物修復(fù)技術(shù)是一項(xiàng)處于迅速發(fā)展中并具有廣闊應(yīng)用前景的新技術(shù)，可廣泛地應(yīng)用于礦山恢復(fù)、改良重金屬污染的土壤。該方法具有操作簡單、環(huán)保經(jīng)濟(jì)、不易造成二次污染等優(yōu)點(diǎn)。超累積植物的發(fā)現(xiàn)更是為植物修復(fù)技術(shù)提供了可靠的保障。

參考文獻(xiàn)

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[2]Lombi E .， Zhao F .J .， Dunham S .J .， et al .Cadmium accumulation in populations of Thlaspi caerulescens and Th laspi goesingense[J].New Phytologist，2000，145（1）：11-20.

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作者簡介：宋文平（1990-），男，碩士研究生，地球化學(xué)專業(yè)。

*通訊作者：林清（1992-），女，碩士，主要研究方向?yàn)榄h(huán)境地球化學(xué)。