德興銅礦區(qū)優(yōu)勢物種苧麻(Boehmeria nivea)對重金屬的富集與積累特性

簡敏菲，楊葉萍，余厚平，葉嘉敏，金　聰

(1.江西師范大學(xué)鄱陽湖濕地與流域研究教育部重點實驗室，江西 南昌　330022;2.江西師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院/ 江西省亞熱帶植物資源保護(hù)與利用重點實驗室,江西 南昌　330022)

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德興銅礦區(qū)優(yōu)勢物種苧麻(Boehmeria nivea)對重金屬的富集與積累特性

簡敏菲1,2，楊葉萍2，余厚平1，葉嘉敏2，金聰2

(1.江西師范大學(xué)鄱陽湖濕地與流域研究教育部重點實驗室，江西 南昌330022;2.江西師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院/ 江西省亞熱帶植物資源保護(hù)與利用重點實驗室,江西 南昌330022)

摘要：選取江西省德興銅礦區(qū)8個采樣點，對土壤和苧麻植株Cd、Pb和Cu含量進(jìn)行測定分析。結(jié)果表明，銅礦區(qū)土壤中Cu污染嚴(yán)重并伴有輕微的Cd污染， Pb含量則在江西省土壤背景值范圍之內(nèi)。8個樣點土壤Cd、Pb和Cu含量均值分別為0.51、9.36和1 058.21 mg·kg-1。大部分樣點苧麻植株葉片中重金屬含量最低，根最高，最高值與最低值差距達(dá)數(shù)十倍，地上部重金屬含量低于地下部。苧麻對上述3種重金屬的富集系數(shù)和轉(zhuǎn)運系數(shù)從大到小依次為Cd、Pb和Cu；苧麻對Cd的富集系數(shù)和轉(zhuǎn)移系數(shù)最高值分別為1.42和0.54，對Pb的富集系數(shù)和轉(zhuǎn)移系數(shù)最高值分別為0.63和0.53，對Cu的富集系數(shù)和轉(zhuǎn)移系數(shù)最高值分別為0.08和0.37。8個樣點苧麻的地上部生物量均值為1.41 t·hm-2，最高值達(dá)2.18 t·hm-2。苧麻對Cd、Pb和Cu的累積量均值分別為0.2、1.1、24 g·hm-2。因此，苧麻對Cu和Cd具有一定的耐性，在礦區(qū)種植苧麻可作為植物修復(fù)的先鋒物種，促進(jìn)礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)。

關(guān)鍵詞：德興銅礦；苧麻；重金屬污染；生物富集作用；植物修復(fù)

礦山開采造成大規(guī)模的土地破壞,植物資源減少,嚴(yán)重影響生態(tài)環(huán)境[1-2]。由于礦區(qū)土壤中重金屬含量高,組成成分復(fù)雜,不僅影響農(nóng)作物生長,而且可通過食物鏈對人類健康產(chǎn)生極大危害。礦區(qū)植被恢復(fù)和土地修復(fù)是目前備受關(guān)注的研究領(lǐng)域[3]。有些自然生長在重金屬污染土壤中的植物能夠富集積累較多的重金屬污染物并正常生長(超富集型植物),可利用其修復(fù)重金屬污染土壤并改善生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境質(zhì)量[4-6]。因此,在礦區(qū)尋找重金屬富集和耐性的優(yōu)勢植物具有十分重要的意義[7]。

3.1 改善環(huán)境 保持室內(nèi)清潔、整齊、舒適、安靜、溫濕度適宜(溫度18～22℃，濕度50% ～60%)，設(shè)備應(yīng)擺放整齊，燈光可使用柔和光線，不要直接對著患者的眼睛，房間設(shè)有窗戶和鐘表置于患者視野范圍。妥善安排治療操作時間，盡量保持患者白天清醒，夜晚睡眠，為患者創(chuàng)造一個良好的休養(yǎng)環(huán)境?；颊咧g用屏風(fēng)或窗簾隔開，以避開搶救對患者心理感應(yīng)帶來的消極影響。Kahn等［18］將噪聲按其來源分為兩類:一類與機(jī)器有關(guān)，不可控;另一類與人的行為有關(guān)，可控。并且認(rèn)為50%以上的噪聲屬于后者，是可控的。醫(yī)務(wù)人員盡量避免在患者床邊討論病情，大聲喧嘩，呼吸機(jī)、監(jiān)護(hù)儀等儀器設(shè)備發(fā)出的聲音調(diào)至合適大小。

江西省礦產(chǎn)資源極其豐富,享有銅、鎢、鈾、鉭、稀土、金、銀“七朵金花之鄉(xiāng)”之稱。德興銅礦是中國超大型露天開采銅礦區(qū),也是中國有色金屬工業(yè)基地[8]。自1958年開采以來,德興銅礦已形成5.76 km2裸地和207 km2尾礦堆積區(qū)[9]。隨著江西省境內(nèi)礦山開采及其他重工業(yè)的建設(shè),土壤重金屬污染問題也日益突出,并對鄱陽湖生態(tài)建設(shè)與可持續(xù)發(fā)展帶來嚴(yán)峻考驗與挑戰(zhàn)。長期以來,德興銅礦地區(qū)的重金屬污染問題受到眾多學(xué)者的關(guān)注[10-12]。國內(nèi)外學(xué)者針對不同礦區(qū)的重金屬污染問題及優(yōu)勢植物的富集、積累特征進(jìn)行了廣泛研究[13-16],如鴨跖草(Commelinacommunis)是Cu超富集植物,空心泡(Rubusrosaefolius)和酸模(Rumexacetosa)則屬于Cu耐性植物[17];海州香薷(Elsholtziahaichowensis)能耐受高濃度銅并對銅礦具有指示作用[18]。

苧麻(Boehmerianivea)是耐重金屬能力較強(qiáng)的物種之一,且不會通過食物鏈危害人類健康,在極度污染的土壤中生長旺盛,為礦區(qū)的優(yōu)勢植物[14],具備根系發(fā)達(dá)、生物量大、固土能力強(qiáng)、生命力旺盛等特點。為進(jìn)一步研究德興銅礦區(qū)苧麻對不同重金屬的耐性和富集能力,對德興銅礦區(qū)苧麻的生長情況、苧麻體內(nèi)重金屬含量及其與土壤重金屬含量之間的關(guān)系進(jìn)行調(diào)查研究,為銅礦區(qū)污染土壤的環(huán)境治理和生態(tài)修復(fù)提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1研究區(qū)概況

德興銅礦位于贛東北地區(qū),為亞洲露天開發(fā)規(guī)模最大的銅礦[19]。自1958年8月開采以來,每年排放大量的含銅、鐵等多種重金屬離子的酸性廢水,礦區(qū)受到不同程度的As、Hg、Cd、Zn、Cu和Pb污染,礦區(qū)土壤重金屬污染問題已極其嚴(yán)重[19],尤其以德興銅礦區(qū)為中心的區(qū)域污染最嚴(yán)重[20]。江西省山江湖開發(fā)治理委員會調(diào)查結(jié)果顯示,戴村、洺口、流芳村等地的青壯年因長期飲用樂安河水,導(dǎo)致肝腫大、肝癌患病率高;流經(jīng)礦區(qū)的樂安河流域受到嚴(yán)重影響,給當(dāng)?shù)鼐用竦纳a(chǎn)生活帶來嚴(yán)重危害[9]。

1.2樣品采集

據(jù)了解，大自然家居新總部地處粵港澳大灣區(qū)“南方智谷”。作為從“制造”轉(zhuǎn)型為“智造”的全球化代表企業(yè)之一，在粵港澳大灣區(qū)發(fā)展風(fēng)口下，大自然家居借勢科技創(chuàng)新、人才匯集、交通樞紐等多重集結(jié)，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級轉(zhuǎn)型以及全球化發(fā)展，引領(lǐng)家居行業(yè)邁向新征程。

2014年10月調(diào)查德興銅礦區(qū)生態(tài)環(huán)境,記錄優(yōu)勢物種,并沿著礦區(qū)周邊的村莊、道路、農(nóng)田及大塢河流向樂安河方向選取8個苧麻為優(yōu)勢植物的典型采樣點(北緯29°00′58″～29°03′34″,東經(jīng)117°41′47″～117°42′42″，海拔58～103 m),采用手持式GPS儀(麥哲倫Explorist 500型)定位(圖1)。

圖1　研究區(qū)采樣點分布

1、3、4號樣點位于農(nóng)村居民區(qū),6、7號樣點位于城鎮(zhèn)居民區(qū),2、5、8號樣點分別位于大塢河上、中、下游河岸。每個樣點隨機(jī)平行選取3塊1 m2的樣方,每個樣方中收獲苧麻植株地上部和地下部根系樣品。樣方內(nèi)土壤采用5點取樣法,用內(nèi)徑2.5 cm的土鉆取0～20 cm根系土樣,將采集的同一樣方的樣品混勻帶回實驗室備用。

富集系數(shù)能有效反映植物吸收重金屬能力大小,轉(zhuǎn)移系數(shù)則反映植物由地下部向地上部轉(zhuǎn)移重金屬能力大小。如表2所示,在8個樣點中,樣點1苧麻對Cd的富集系數(shù)和轉(zhuǎn)移系數(shù)均最大,分別為1.42和0.54;其余各樣點苧麻對重金屬Cd、Pb、Cu的富集系數(shù)和轉(zhuǎn)移系數(shù)均小于1。樣點3苧麻對Pb的富集和轉(zhuǎn)移系數(shù)均最大,分別為0.63和0.53;樣點8苧麻對Cu的轉(zhuǎn)移系數(shù)最大,為0.37。苧麻對Cd、Pb、Cu的富集系數(shù)均值分別為0.59、0.22、0.03,對Cd、Pb、Cu的轉(zhuǎn)移系數(shù)均值分別為0.38、0.35、0.27。

(1)購置經(jīng)費渠道多樣化。對于貴重儀器的購置，英國高校接受政府資助、企業(yè)合作、個人捐贈等多種形式的資金來源。

要想促進(jìn)水環(huán)境監(jiān)測工作的順利進(jìn)行，必須要采用相應(yīng)的水環(huán)境監(jiān)測方法。在具體監(jiān)測工作中，要使用統(tǒng)一的方法和程序，遵循國家相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)方法。如果規(guī)定的方法和程序比較粗略、籠統(tǒng)，實驗室要從自身實際情況出發(fā)，做好作業(yè)指導(dǎo)書的編制工作，保證較高的操作性和可行性，從而實現(xiàn)監(jiān)測全過程規(guī)范化操作目標(biāo)，避免出現(xiàn)監(jiān)測結(jié)果失真現(xiàn)象，從而確保水環(huán)境監(jiān)測工作質(zhì)量的穩(wěn)步提升。

參考江西省土壤類型的劃分[24],經(jīng)鑒定樣點2、5、8的土壤類型為偏堿性石灰土,其余樣點土壤類型為偏酸性黃棕壤。礦區(qū)土壤基本理化指標(biāo)測定結(jié)果如表1所示。銅礦區(qū)土壤中Cu為主要污染物,土壤中Cu含量為GB 15618—2008《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(修訂)》中3級標(biāo)準(zhǔn)的1.25～5.92倍;除樣點2 土壤中Cd含量超出3級標(biāo)準(zhǔn)值(1.00 mg·kg-1)外,其余樣點均低于1.00 mg·kg-1,但超出江西省或全國土壤背景值;Pb含量均低于江西省或全國土壤背景值。8個土壤樣點w(Cd)、w(Pb)和w(Cu)均值分別為0.51、9.36和1 058.21 mg·kg-1。銅礦區(qū)Cu污染較嚴(yán)重,且伴有輕微的Cd污染。

2結(jié)果與分析

2.1礦區(qū)植被特征和土壤重金屬含量

植株地上部重金屬含量=(麻骨生物量×麻骨重金屬含量+葉生物量×葉重金屬含量+莖皮生物量×莖皮重金屬含量+種子生物量×種子重金屬含量)/(麻骨生物量+葉生物量+莖皮生物量+種子生物量);富集系數(shù)=地上部重金屬含量/土壤重金屬含量;轉(zhuǎn)移系數(shù)=地上部重金屬含量/地下部重金屬含量;植株地上部重金屬累積量=植株地上部重金屬含量×植株地上部生物量。

礦區(qū)的自然定居植物約20余種,植被分布主要以草本植物為主,伴生有少量木本植物。8個采樣點共同分布的草本植物主要有苧麻(Boehmerianivea)、芒草(Miscanthussinensis)、淡竹葉(Lophatherumgracile)等多年生草本植物和狗尾草(Setariaviridis)等一年生草本植物,其中苧麻為優(yōu)勢種。

所獲數(shù)據(jù)用SPSS 20.0軟件進(jìn)行平均值和標(biāo)準(zhǔn)差的計算,用Origin 8.0軟件制圖。

表1礦區(qū)土壤pH值和重金屬含量

Table 1Heavy metal contents and pH of the soils in the sampling sites

樣點編號pH值w(Cd)/(mg·kg-1)w(Pb)/(mg·kg-1)w(Cu)/(mg·kg-1)14.820.18±0.013.42±0.22501.77±17.5627.411.80±0.1411.69±0.96837.59±21.0036.220.28±0.052.02±0.242368.16±51.3645.120.52±0.026.70±0.18897.64±14.9257.780.34±0.0414.71±1.29654.32±28.0066.560.50±0.0313.15±0.68903.96±31.0575.420.24±0.043.52±0.281122.29±89.7587.170.25±0.0419.70±2.801179.99±73.51 江西省土壤背景值—0.1032.1020.80 全國土壤背景值—0.0723.6020.00 GB15618—2008(3級)—1.00500400

“—”表示無數(shù)據(jù)。

2.2苧麻體內(nèi)重金屬含量

目前在鈉電池所用的固體電解質(zhì)中研究較多的是固體聚合物電解質(zhì)(SPE)，長時間使用體積變化不太明顯，但在低溫性能方面比較差。今后不僅將尋找合適的鈉鹽；同時也將通過利用改善電導(dǎo)率的各種途徑，如添加增塑劑或納米粒子等。

軋輥表面堆焊50Cr13合金組織性能的研究…………官發(fā)根 雷 聲 張有德 吳 鵬 馬世豪 汪日光 (1-43)

Cu 是植物生長所必需的微量元素,但過量的 Cu 會對植物產(chǎn)生一定的毒害,正常土壤中w(Cu)一般為 30 mg·kg-1(2～250 mg·kg-1),土壤中w(Cu)達(dá)到 150～400 mg·kg-1就會對植物產(chǎn)生毒害[25]。而德興銅礦區(qū)土壤中重金屬含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于對植物的毒性閾值,因此在此定居的植物對Cu具有一定耐性。調(diào)查區(qū)的苧麻為優(yōu)勢物種,且生長非常旺盛,這可能與其根系發(fā)達(dá)有關(guān),能將吸附的重金屬貯存在根部,較少輸送到地上部。

通過對環(huán)境生態(tài)工程綜合實習(xí)課程進(jìn)行改革與建設(shè)，力求打破原有課程內(nèi)容的界限，提高學(xué)生綜合運用知識和技能的能力，取得了一定的成效。然而， 學(xué)生在整個大學(xué)期間所學(xué)知識點遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過此次實習(xí)課程所能涉及的范圍，在實際應(yīng)用中不同知識體系的融合也遠(yuǎn)遠(yuǎn)較此次實習(xí)課程更為復(fù)雜。因此，環(huán)境生態(tài)工程綜合實習(xí)課程改革與建設(shè)更多的是提供一種知識與能力、理論與實踐、學(xué)與用相結(jié)合的思路。對于環(huán)境生態(tài)工程培養(yǎng)高級復(fù)合型人才的目標(biāo)，必須通過加強(qiáng)專業(yè)特色、工程能力和個性化知識技能結(jié)構(gòu)的建設(shè)才能實現(xiàn)。

同一幅圖中相同圖案直方柱上方英文大寫字母不同表示不同

2.3苧麻對重金屬的富集與轉(zhuǎn)移系數(shù)

對苧麻植株分別按地下部的根以及地上部的麻骨、葉、莖皮和種子等器官部位進(jìn)行Cd、Pb、Cu含量分析(野外采樣中僅有3、6、8號樣點中采集到苧麻種子),測定結(jié)果如圖2所示。苧麻不同部位對土壤中不同重金屬的吸收差異較明顯,但在苧麻植株內(nèi)的分布次序表現(xiàn)不一。大部分樣點苧麻葉中重金屬含量最低,根中最高,莖皮、麻骨和種子分布規(guī)律不明顯。w(Cd)在苧麻植株內(nèi)各部位的變化范圍較大,最低為樣點6的葉片(0.03 mg·kg-1),最高為樣點7莖皮(0.55 mg·kg-1),相差近17倍。w(Pb)在苧麻體內(nèi)各部位的變化范圍最大,最低為樣點4葉片(0.07 mg·kg-1),最高為樣點4根部(3.02 mg·kg-1),相差近43倍。苧麻根部w(Cu)始終高于莖皮、種子、麻骨和葉片,土壤pH值最低的樣點1葉片含量為2.9 mg·kg-1,根部含量達(dá)86.9 mg·kg-1,兩者相差近30倍。苧麻根部w(Cd)、w(Pb)和w(Cu)均值分別為0.35、2.27和64.08 mg·kg-1。

1.3樣品處理與分析

表2不同樣點苧麻對重金屬的富集系數(shù)和轉(zhuǎn)移系數(shù)

Table 2Transportation factors(TF) and bioaccumulation factors(BCF) of heavy metals inBoehmerianivearelative to sampling site

樣點編號CdPbCu富集系數(shù)轉(zhuǎn)移系數(shù)富集系數(shù)轉(zhuǎn)移系數(shù)富集系數(shù)轉(zhuǎn)移系數(shù)11.420.540.370.370.080.2820.120.360.090.470.030.3230.590.240.630.530.010.2440.490.310.190.190.030.2250.380.280.070.140.030.2560.340.370.100.400.030.2770.730.460.240.280.030.2180.630.500.060.420.020.37

2.4苧麻地上部生物量及其對重金屬的累積量

綜上所述，PES聯(lián)合Kegal法盆底肌肉訓(xùn)練對產(chǎn)后PFD癥狀改善、盆底肌力恢復(fù)及生活質(zhì)量提高均有益，值得臨床推廣。

生物量的大小在一定程度上決定植物對重金屬的累積量。銅礦區(qū)苧麻株高平均約為50 cm。8個樣點的株高差異性較明顯,地上部相應(yīng)的生物量見圖3。各樣點間生物量存在明顯差異,8個樣點苧麻地上部生物量均值為1.41 t·hm-2,其中樣點8地上部生物量最高,達(dá)2.18 t·hm-2。

土壤樣品自然風(fēng)干后碾碎、過150 μm孔徑篩后備用。植物樣品洗凈后,分為地上部(麻骨、葉、莖皮)和地下部(根),自然風(fēng)干后,采用WGL-45B鼓風(fēng)式烘箱在105 ℃下殺青30 min,然后在65 ℃下烘干至恒重,研磨、過篩后貯存?zhèn)溆?。土壤樣品采用上海新儀MDS-8G型多通量密閉微波化學(xué)工作站(HNO3-HCl-H2O2消解體系)進(jìn)行消解[21],按等溫梯度設(shè)置控制條件后進(jìn)行消解,冷卻后過濾用超純水定容。植物樣品采用馬福爐干法灰化處理、HNO3-HCl法消化[22]。采用美國Varian公司的AA-240Z 型原子石墨爐分光光度計測定樣品中Cd、Pb和Cu含量。所用試劑均為優(yōu)級純,土壤底質(zhì)重金屬分析測試過程中均采用土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品(代號GSS-3)進(jìn)行全程質(zhì)量控制,并對樣品進(jìn)行多次重復(fù)測試,根據(jù)標(biāo)樣給出的重金屬元素參考值以及該元素的實測值計算回收率[23]。

直方柱上方英文大寫字母不同表示不同樣點間苧麻

苧麻地上部對Cd、Pb、Cu的累積量如圖4所示。苧麻地上部對3種重金屬的累積量從高到低依次為Cu、Pb和Cd。樣點1苧麻地上部對Cu和Cd的累積量最高,分別為36和0.32 g·hm-2;樣點8苧麻地上部對Pb的累積量最高,為2 g·hm-2。苧麻地上部對Cd、Pb和Cu的累積量均值分別為0.2、1.1和24 g·hm-2。土壤pH值對于Cd或Cu等重金屬污染物在土壤及苧麻等植物體內(nèi)的遷移轉(zhuǎn)化可能會產(chǎn)生一定影響,這種影響機(jī)制有待進(jìn)一步研究。

同一幅圖中直方柱上方英文大寫字母不同表示不同樣點間苧麻地上部重金屬累積量差異極顯著(P<0.01)。

2.5土壤和苧麻平均重金屬含量及富集轉(zhuǎn)運系數(shù)

如表3所示,礦區(qū)土壤和苧麻植株重金屬含量從大到小依次為Cu、Pb和Cd,存在極顯著差異(P<0.01),這與ZU等[26]報道相同;苧麻對重金屬的富集能力和轉(zhuǎn)運能力從大到小依次均為Cd、Pb和Cu,且3種重金屬間存在極顯著差異(P<0.01),這可能與有效金屬離子活性不同有關(guān)[27]。

表3土壤和苧麻平均重金屬含量及富集轉(zhuǎn)運系數(shù)

Table 3Concentrations of heavy metals in soils andBoehmerianiveaand their bioconcentration factors

重金屬種類土壤重金屬含量/(mg·kg-1)植株重金屬含量/(mg·kg-1)富集系數(shù)轉(zhuǎn)運系數(shù)Cd0.51(0.18～1.80)C0.19(0.16～0.26)C0.59(0.34～1.42)A0.38(0.24～0.54)APb9.36(2.02～19.70)B1.15(0.86～1.30)B0.22(0.06～0.63)B0.35(0.14～0.53)BCu1058(502～2368)A 29.14(19.34～41.93)A0.03(0.01～0.08)C0.27(0.21～0.37)C

同一列數(shù)據(jù)后英文大寫字母不同表示不同重金屬間某指標(biāo)差異極顯著(P<0.01)。

3討論與結(jié)論

德興銅礦區(qū)土壤以Cu污染最為嚴(yán)重,給當(dāng)?shù)鼐用竦纳a(chǎn)、生活帶來一定的影響與危害。苧麻作為優(yōu)勢種在當(dāng)?shù)厣L旺盛,說明苧麻具有很強(qiáng)的耐Cu能力,同時對Cd的富集轉(zhuǎn)運能力較強(qiáng),這與雷梅等[14]研究結(jié)果相同。

重金屬在土壤及苧麻體內(nèi)含量分布從高至低依次為Cu、Pb和Cd,且存在極顯著差異(P<0.01);苧麻不同部位重金屬含量不同,地上部重金屬含量低于地下部含量,大部分樣點苧麻植株體內(nèi)重金屬含量在根中最高,這與孟桂元等[28]研究結(jié)果相同;葉片中最低,這與代劍平等[29]研究結(jié)果相同。主要原因是根、莖較葉片的生長期更長,且根系分泌物能更有效地與重金屬結(jié)合,貯存在根中,例如根分泌的碳水化合物、有機(jī)酸、氨基酸、糖類物質(zhì)、蛋白質(zhì)、核酸及大量其他物質(zhì)能提高土壤重金屬生物有效性,根系微生物能產(chǎn)生有益代謝產(chǎn)物，改變根系缺氧狀態(tài)并促進(jìn)土壤重金屬溶解[30-31]。

苧麻對重金屬的富集和轉(zhuǎn)移系數(shù)從高至低依次為Cd、Pb和Cu,存在極顯著差異(P<0.01),這與庫文珍等[15]的研究結(jié)果一致。苧麻體內(nèi)Cu含量最高，但富集轉(zhuǎn)移系數(shù)最低,Cd含量最低，但富集轉(zhuǎn)移系數(shù)最高。這可能是不同重金屬誘導(dǎo)植物螯合素(PCs)合成的能力差別很大,已明確PCs在降解Cd毒過程中能起到重要作用,PCs-Cd復(fù)合物是Cd由細(xì)胞質(zhì)進(jìn)入液泡的主要形式[32]。另外,植被的分布情況也可能影響苧麻對重金屬的富集能力,已有研究表明芒草對Cd的富集系數(shù)大于1,且狗尾草與淡竹葉對Cd均有一定的富集能力[15]。芒草、狗尾草、淡竹葉、苧麻為礦區(qū)共同分布的植物,就對Cd的富集而言，這4種植物之間可能存在協(xié)同作用。

研究區(qū)各采樣點苧麻對Cd、Pb、Cu的累積量均值分別為0.2、1.1和24.0 g·hm-2;對以上3種重金屬元素的富集和轉(zhuǎn)移系數(shù)均小于1,地下部對重金屬吸收較多;且各樣點苧麻地上部生物量均值達(dá)1.41 t·hm-2,樣點8地上部生物量則高達(dá)2.18 t·hm-2。相關(guān)研究表明,如果植物地上部對重金屬富集量大于根部,則可用于植物提取修復(fù);如果植物吸收的重金屬大部分富集在根部,則可用于植物固定修復(fù);如果植物吸收重金屬少而又在污染基質(zhì)中生長旺盛且生物量大,則可用于植被重建。苧麻作為非食用的自然鄉(xiāng)土物種,既不存在重金屬污染物通過食物鏈對家畜及人體產(chǎn)生毒害的風(fēng)險,又具有較高生物量并能在各種逆境中生長旺盛[33]。因此,一方面可考慮利用苧麻對銅礦區(qū)重金屬污染土壤進(jìn)行固定修復(fù);另一方面也可根據(jù)苧麻自然生長的定居特性,合理制定礦山開采及植被恢復(fù)對應(yīng)措施[14],將苧麻作為植物恢復(fù)的先鋒物種。

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(責(zé)任編輯： 陳昕)

Heavy Metal Enrichment and Bioaccumulation Characteristics of Boehmeria nivea, a Dominant Species of Plant Growing in Dexing Mining Area of Jiangxi Province.

JIAN Min-fei1,2, YANG Ye-ping2, YU Hou-ping1, YE Jia-min2, JIN Cong2

(1.Key Laboratory of Poyang Lake Wetland and Watershed Research, Ministry of Education/ Jiangxi Normal University, Nanchang 330022, China;2.College of Life Science/ Jiangxi Provincial Key Laboratory of Protection and Utilization of Subtropical Plant Resources, Jiangxi Normal University, Nanchang 330022, China)

Abstract:A study was conducted to investigate contents of three main heavy metal elements, cadmium, lead and copper, in ramie (Boehmeria nivea)and its associated soils in the Dexing Copper Mining of Jiangxi Province. Samples of soils and ramie were collected from 8 sampling sites typical of the mining area for analysis. Results show that the soil of the area has been severely polluted with Cu and slightly with Cd, but not Pb, which was found still within the range of soil background values of Jiangxi Province. In the soils around the 8 sampling sites, the mean content of Cd, Pb and Cu was 0.51, 9.36 and 1 058.21 mg·kg-1, respectively. In most of the sampling sites, the content of heavy metals was the lowest in ramie leaves and the highest in ramie roots, and the difference between the highest and lowest was drastic, reaching a few dozen times. In terms of bioaccumulation coefficient and transfer coefficient in the ramie, the content of heavy metals displayed an order of Cd>Pb> Cu. The heavy metals varied sharply in bioaccumulation coefficient and transfer coefficient in ramie. The highest bioaccumulation coefficient and the highest transfer coefficient of Cd was 1.42 and 0.54, of Pb 0.63 and 0.53, of Cu 0.08 and 0.37, respectively. Of the eight sampling sites, the mean biomass of ramie shoot was 1.41 t·hm-2, and the highest reached to 2.18 t·hm-2. The mean bioaccumulation of Cd, Pb and Cu in the ramie was 0.2, 1.1 and 24 g·hm-2, respectively. All the findings indicate that ramie is quite tolerant to Cu and Cd and can be grown as pioneer plant in mining areas for control of heavy metals pollution and phytoremediation of the ecology in the area.

Key words:Dexing Copper Mining;ramie (Boehmeria nivea);heavy metal pollution;bio-accumulation;phytoremediation

收稿日期：2015-06-26

基金項目：國家自然科學(xué)基金 (41161035,41461042);“十二五”國家科技支撐計劃 (2011BAC13B02);江西省自然科學(xué)基金 (20142BAB204007);江西省亞熱帶植物資源保護(hù)與利用重點實驗室開放基金(YRD201411)

中圖分類號：X53

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1673-4831(2016)03-0486-06

DOI：10.11934/j.issn.1673-4831.2016.03.023

作者簡介：簡敏菲(1969—),女,江西高安人,教授,博士,主要從事鄱陽湖濕地生態(tài)過程與環(huán)境重金屬污染研究。E-mail: jianminfei0914@163.com