21種園林植物對(duì)大氣重金屬污染物的吸收能力比較

楊瑞卿 楊學(xué)民 申晨

摘要：選擇徐州市21種主要園林植物，測(cè)定并分析了它們對(duì)大氣重金屬的吸收能力。測(cè)定和分析結(jié)果表明：在徐州市主要園林植物中，吸收鎘（Cd）能力強(qiáng)的樹(shù)種有楊樹(shù)、三球懸鈴木、銀杏；吸收鉻（Cr）能力強(qiáng)的樹(shù)種有枇杷、側(cè)柏、銀杏；吸收銅（Cu）能力強(qiáng)的樹(shù)種有石榴、紫薇、國(guó)槐；吸收鉛（Pb）能力強(qiáng)的樹(shù)種有雪松、烏桕、紅葉石楠、木槿；吸收鋅（Zn）能力強(qiáng)的樹(shù)種有紫薇、楊樹(shù)、重陽(yáng)木；吸收錳（Mn）能力強(qiáng)的樹(shù)種有烏桕、楊樹(shù)、女貞；對(duì)重金屬綜合吸收能力強(qiáng)的園林植物種類有楊樹(shù)、烏桕、枇杷、紫薇、雪松。

關(guān)鍵詞：園林植物；重金屬；大氣污染；吸收能力；測(cè)定

中圖分類號(hào)：S181；X53 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：

文章編號(hào)：1002-1302（2016）08-0515-04

徐州市位于江蘇省西北部，地理坐標(biāo)為116°22′～118°40′E、33°43′～34°58′N，地處暖溫帶，屬華北大陸性季風(fēng)氣候，年平均溫度為14 ℃，歷年最高溫度為40.6 ℃，霜期從11月2日至翌年4月3日，無(wú)霜期212 d；全年日照總時(shí)間為 2 402.9 h，光照較充足，風(fēng)向以偏東風(fēng)最多，約占16個(gè)方位的1/3；自然植被以暖溫帶落葉闊葉林為主。

《2013年徐州市環(huán)境空氣質(zhì)量分析報(bào)告》顯示，2013年徐州市全社會(huì)煤炭消耗量約為5 200萬(wàn)t，其中規(guī)模以上工業(yè)燃煤量約為4 800萬(wàn)t，占總消耗量的92%左右，比2012年略有增加。工業(yè)廢氣污染物二氧化硫年排放量達(dá)13萬(wàn)～14萬(wàn)t，排放的煙（粉）塵超過(guò)4萬(wàn)t[1]。

除二氧化硫、煙（粉）塵外，市區(qū)，尤其是北部工業(yè)區(qū)大氣總懸浮顆粒（TSP）中重金屬污染也較為嚴(yán)重，主要重金屬為鉛（Pb）、鋅（Zn）、鎘（Cd）、鉻（Cr）、銅（Cu）、錳（Mn）等[2]。

本研究選擇徐州市21種主要園林植物，測(cè)定并分析它們對(duì)大氣重金屬的吸收能力。

1材料與方法

1.1植物種類的選擇

為確定測(cè)定的植物種類，對(duì)徐州市園林植物進(jìn)行普查，在此基礎(chǔ)上將出現(xiàn)頻率排在前21位的植物種類作為研究對(duì)象[3]。21種植物中，常綠喬木有5種，分別為雪松[Cedrus deodara （Roxburgh） G. Don]、廣玉蘭（Magnolia grandiflora Linn）、女貞（Ligustrum lucidum Ait.）、枇杷[Eriobotrya japonica （Thunb.） Lindl]、側(cè)柏[Platycladus orientalis （Linn.） Franco]；落葉喬木有7種，分別為銀杏（Ginkgo biloba L.）、國(guó)槐（Sophora japoniva）、烏桕[Sapium sebiferum （L.） Roxb]、欒樹(shù)（Koelreuteria paniculata Laxm.）、楊樹(shù)（Populus tomentosa Carr）、重陽(yáng)木[Bischofia polycarpa （Levl.） Airy Shaw）]、三球懸鈴木（Platanus orientalis L.）；常綠灌木有4種，分別為海桐[Pittosporum tobira （Thunb.） Ait]、紅葉石楠（Photinia serrulata）、法國(guó)冬青（Viburnum odoratissimum var. awabuki.），金邊黃楊（Euonymus Japonicus cv. Aureo-ma）；落葉灌木有5種，分別為紫薇（Lagerstroemia indica Linn.）、櫻花（Prunus serrulata）、紫葉李（Prunus cerasifera f. atropurpurea.）、木槿（Hibiscus syriacus Linn.）、石榴（Punica granatum Linn.）。

1.2采樣地點(diǎn)的選擇

在徐州市綠化現(xiàn)狀普查的基礎(chǔ)上，選擇三環(huán)路為測(cè)定植物的采樣地點(diǎn)。主要原因如下：（1）三環(huán)路是環(huán)繞徐州市區(qū)的1條主干道，沿途經(jīng)過(guò)工業(yè)區(qū)、商業(yè)區(qū)、文教衛(wèi)生和行政區(qū)，代表性強(qiáng)；（2）植物種類豐富，擬測(cè)定樹(shù)種在該路均有分布，便于在環(huán)境背景值基本相同的地段采集測(cè)定樣本，并進(jìn)行分析比較。

1.3采樣時(shí)間及方法

1.3.1采樣時(shí)間研究表明，在落葉前，樹(shù)木葉片的重金屬積累量達(dá)到最高值[4]，為研究植物的最大累積量，本采樣時(shí)間選擇在樹(shù)木落葉前，具體時(shí)間為2014年11月18日。

1.3.2采樣方法有研究表明，重金屬在植物葉片中的累積量與其生長(zhǎng)的土壤重金屬含量無(wú)太大相關(guān)性[5]，而與大氣中污染物的濃度成正比，因此通過(guò)對(duì)葉片某污染元素的化學(xué)分析便可了解植物對(duì)大氣中該元素的累積能力[6-10]。本研究的主要目的是研究植物對(duì)大氣重金屬污染物的吸收能力，因此主要采摘植物的葉片，具體方法：選擇道路兩側(cè)橫向距離距路面0、5、10 m 3個(gè)距離綠化帶的植物；采樣位置為樹(shù)冠東、南、西、北4個(gè)方向的枝條，同時(shí)兼顧上、中、下各部位；依據(jù)植物葉片大小不同，每種植物采集20～40張葉片不等，將所采樣本封存于塑料袋中，帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行處理分析。

1.4測(cè)定方法

樣品用去離子水清洗并晾干后，放入烘箱中，先于95 ℃殺青30 min，后于65 ℃烘至恒質(zhì)量。將已烘干的葉片在粉碎機(jī)中粉碎，用2 mm尼龍篩過(guò)篩。用萬(wàn)分之一天平稱取0.5 g左右樣品（精確到0.000 1 g），放入50 mL錐形瓶中，滴2～3滴去離子水潤(rùn)濕樣品，加入10 mL 15 ∶[KG-3]1的HNO3-HClO4（ρHNO3≈1.42 g/cm3，ρHClO4≈1.60 g/cm3，優(yōu)級(jí)純）的混合溶液。在錐形瓶口放置彎形漏斗，并在漏斗口放1粒小玻璃珠。然后將錐形瓶置于消煮儀上低溫（約100 ℃左右）消煮12 h。隨后增加消煮溫度，直到瓶?jī)?nèi)冒白煙，液體變透明（同時(shí)注意防止液體蒸干）。當(dāng)白煙冒盡并冷卻后，再向瓶中加入2 mL 1 ∶[KG-3]1的HNO3-H2O（濃硝酸與去離子水）混合溶液，加熱溶解殘留物。最后，將錐形瓶中液體用去離子水洗入25 mL容量瓶中，冷卻后定容，同時(shí)做空白試驗(yàn)。用美國(guó)PE公司的電感耦合等離子儀（ICP）測(cè)定重金屬Cd、Cr、Cu、Pb、Zn、Mn含量。

為保證測(cè)定結(jié)果的相對(duì)可靠性，每種植物進(jìn)行3次重復(fù)測(cè)定，取其平均值作為測(cè)定結(jié)果。

2結(jié)果與分析

2.1徐州市主要園林植物吸收Cd能力

由圖1可以看出，徐州市園林植物對(duì)Cd的吸收能力總體偏低。楊樹(shù)、三球懸鈴木、銀杏的吸收能力相對(duì)較高，其葉片中Cd含量分別為0.225、0.146、0.125 mg/kg；而紅葉石楠、重陽(yáng)木、珊瑚樹(shù)葉片中Cd含量均不足0.05 mg/kg，在一定程度上說(shuō)明這3種植物吸收Cd的能力很低。

2.2徐州市主要園林植物吸收Cr能力的分析

由圖2、表1可以看出，不同植物葉片Cr含量差異明顯，Cr含量最高的3種植物分別是枇杷、側(cè)柏、銀杏，Cr含量分別為8.769、6.612、2.250 mg/kg；含量最低的3種植物分別為楊樹(shù)、金邊黃楊、石楠，Cr含量分別為0.125、0.063、0.042 mg/kg。最大值、最小值相差207倍，這說(shuō)明不同植物對(duì)Cr的凈化能力差別非常明顯。

2.3徐州市主要園林植物吸收Cu能力的分析

3結(jié)論與討論

園林植物對(duì)城市大氣中的重金屬污染物不僅有一定的抵抗[CM（25]能力，而且也有相當(dāng)程度的吸收凈化能力，不同植物種類，

由于其生理等特征的差異，吸收能力也有明顯不同。在徐州市21種主要園林植物中，吸收Cd能力強(qiáng)的樹(shù)種有楊樹(shù)、三球懸鈴木、銀杏；吸收Cr能力強(qiáng)的樹(shù)種有枇杷、側(cè)柏、銀杏；吸收Cu能力強(qiáng)的樹(shù)種有石榴、紫薇、國(guó)槐；吸收Pb能力強(qiáng)的樹(shù)種有雪松、烏桕、紅葉石楠、木槿；吸收Z(yǔ)n能力強(qiáng)的樹(shù)種有紫薇、楊樹(shù)、重陽(yáng)木；吸收Mn能力強(qiáng)的樹(shù)種有烏桕、楊樹(shù)、女貞；對(duì)重金屬綜合吸收能力強(qiáng)的園林植物種類有楊樹(shù)、烏桕、枇杷、紫薇、雪松。在城市園林建設(shè)中，應(yīng)針對(duì)城市不同功能區(qū)的重金屬污染情況，有針對(duì)性地選擇不同的植物種類，并進(jìn)行合理配置，以最大限度地吸收環(huán)境中的重金屬污染物，有效改善生態(tài)環(huán)境。

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