新引種速生紅樹植物對某些重金屬凈化能力初步研究

馬嬙，陳焜

(1.廈門大學(xué)嘉庚學(xué)院環(huán)境科學(xué)與工程系，福建 漳州 363105；2.廈門大學(xué)嘉庚學(xué)院資源與環(huán)境研究所，福建 漳州 363105)

新引種速生紅樹植物對某些重金屬凈化能力初步研究

馬嬙1,2，陳焜1

(1.廈門大學(xué)嘉庚學(xué)院環(huán)境科學(xué)與工程系，福建 漳州 363105；2.廈門大學(xué)嘉庚學(xué)院資源與環(huán)境研究所，福建 漳州 363105)

摘要紅樹植物拉關(guān)木(Laguncularia racemosa)是近年我國新引種的速生海岸防護(hù)林樹種。通過對拉關(guān)木的根、莖、葉、果實(shí)及土壤中的Zn、Cu、Cr、Cd和Pb等重金屬含量進(jìn)行的分析，研究了福建漳州龍海浮宮鎮(zhèn)拉關(guān)木對某些重金屬的凈化能力。結(jié)果表明：紅樹林拉關(guān)木不同部位對不同重金屬富集吸收的能力大小均不同，其中拉關(guān)木的根對Cu與Zn的富集吸收效果最為明顯。

關(guān)鍵詞新引種；紅樹植物；重金屬；凈化

紅樹林是生長在熱帶、亞熱帶海岸潮間帶之中的一種特殊植物群落，受周期性潮水淹浸，由常綠喬木和灌木組成，是具有抗鹽性的潮灘濕地植物群落[1，2]。它們主要分布在江河入?？诩把睾０毒€的海灣內(nèi)，是陸地生態(tài)系統(tǒng)向海洋生態(tài)系統(tǒng)過渡的最后一道生態(tài)屏障，蘊(yùn)藏著豐富的生物資源，可以為紅樹林區(qū)微生物和動物提供食物、營養(yǎng)，保護(hù)它們棲息的環(huán)境，維持該地區(qū)的重要食物鏈[3]。除此之外，紅樹林還具有防風(fēng)防浪，保護(hù)和塑造海岸地貌，凈化水質(zhì)等功能，保護(hù)海岸生態(tài)平衡和消減入海污染物等生態(tài)功能[4，5]， 是重要的沿海防護(hù)林，也是地球上生產(chǎn)力最高、生物多樣性最豐富、最具價值的濕地生態(tài)系統(tǒng)之一[6]。紅樹林大多處于城鎮(zhèn)及其邊緣地區(qū)，由于近年來人口的增加以及城市和工業(yè)的發(fā)展，進(jìn)入紅樹林區(qū)的工農(nóng)業(yè)廢棄物和廢水不斷增多，對紅樹林生態(tài)系統(tǒng)造成了嚴(yán)重的污染威脅。其中重金屬因具有毒性高、不可降解并且可隨食物鏈傳遞和放大等特點(diǎn)而備受關(guān)注。大量的研究發(fā)現(xiàn)，紅樹林植物對重金屬有較強(qiáng)的耐受性和富集性，紅樹林區(qū)可能成為重金屬的富集區(qū)[3]。

拉關(guān)木(Laguncularia racemosa)是我國從墨本哥拉巴斯市(LaPaz)引進(jìn)的速生的紅樹植物種[7]，近幾年來，廣東省的中山市、珠海淇澳島、深圳等，福建省的漳浦縣、廈門市和九龍江口等地也陸續(xù)引進(jìn)該種造林，長勢很好。拉關(guān)木被認(rèn)為具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性,其生長速度遠(yuǎn)高于鄉(xiāng)土物種秋茄(Kandelia obovata)，是紅樹林濕地生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的優(yōu)良樹種。其發(fā)展勢頭和發(fā)展?jié)摿梢灶A(yù)見將成為我國今后重點(diǎn)防護(hù)林樹種資源之一，因此應(yīng)充分了解它的生態(tài)功能潛力。本項(xiàng)目針對其生態(tài)效益功能潛力中的一個重要問題，即其在海岸河口抵御重金屬污染的能力開展研究。在眾多重金屬中，本文先以河口常見的Zn、Cu、Cr、Cd和Pb等重金屬為例，研究其對這些重金屬的凈化能力。

浮宮鎮(zhèn)屬于福建省漳州市龍海市，地處龍海市東部九龍江下游出海口，東接招商局中銀漳州經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)，北鄰廈門經(jīng)濟(jì)特區(qū)，西傍漳州、石碼重鎮(zhèn)，浮宮鎮(zhèn)117°57′E，24°24′N。浮宮鎮(zhèn)位于九龍江出?？?，在漫長的海岸線上，新引種的拉關(guān)木已經(jīng)生長成為碧綠高大的紅樹林，是國家特殊防護(hù)林帶。為研究浮宮鎮(zhèn)紅樹林區(qū)拉關(guān)木對重金屬元素的凈化能力，需要對重金屬元素在拉關(guān)木植物體內(nèi)的分布、富集與儲量情況進(jìn)行檢測,分別使用火焰和石墨原子吸收法測定了紅樹林區(qū)土壤和拉關(guān)木植物體內(nèi)重金屬元素的含量，分析其在土壤和植物系統(tǒng)中的分布、富集、遷移和儲量情況。本研究是對紅樹林生態(tài)系統(tǒng)重金屬污染研究的補(bǔ)充和豐富,為紅樹林濕地的保護(hù)與利用提供參考依據(jù)。

1材料與方法

1.1主要儀器與試劑

TheremoFisherICE3300原子吸收光譜儀(美國賽墨菲斯儀器有限公司)；ED-36消解儀(北京萊伯泰克有限公司)；BS124S電子天平(北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司)；DHG-9140A電熱恒溫烤箱(上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司)等。

硝酸、鹽酸(上海國藥集團(tuán)，優(yōu)級純)，氫氟酸、高氯酸、硝酸(汕頭市西隴化工股份有限公司，氫氟酸和硝酸為分析純，高氯酸為優(yōu)級純)，其中分析純的硝酸用于清洗玻璃儀器。實(shí)驗(yàn)中用到的各種重金屬(Zn、Cu、Cr、Cd、Pb)標(biāo)液均來源于國家有色金屬及電子材料分析測試中心。

1.2試驗(yàn)材料

在浮宮鎮(zhèn)紅樹林區(qū)設(shè)定3個采樣點(diǎn)，間隔為30m，分別記為1號、2號、3號。用采樣鏟分別采集各個采樣點(diǎn)的土壤樣品，裝入潔凈密封塑料袋，做好標(biāo)記后帶回實(shí)驗(yàn)室于4 ℃冰箱內(nèi)冷藏。

分別采集各采樣點(diǎn)拉關(guān)木的氣生根、莖、葉、果實(shí)及拉關(guān)木幼苗樣品，將各個樣品分別裝入潔凈密封塑料袋，做好標(biāo)記后帶回實(shí)驗(yàn)室于4 ℃冰箱內(nèi)冷藏。

1.3試驗(yàn)方法

1.3.1樣品預(yù)處理土壤樣品帶回實(shí)驗(yàn)室后置于通風(fēng)處晾干，剔除雜物及大顆粒物后，分別放入培養(yǎng)皿平鋪好，置入80 ℃恒溫電熱烘箱中烘干，烘干至恒質(zhì)量。

植物樣品帶回實(shí)驗(yàn)室后，將各個部位的植物清洗后自然晾干，先置于105 ℃烘箱中殺青0.5h，之后將烘箱溫度調(diào)整為80 ℃，烘干至恒質(zhì)量。

將恒質(zhì)量后的樣品研磨成粉末，裝入潔凈密封袋，置于干燥器內(nèi)保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.2樣品消解準(zhǔn)確稱量0.5g土壤樣品(或植物樣品)粉末，置于消解罐中，加入0.5mL超純水濕潤樣品，加入5mL濃硝酸，蓋上消解罐，靜置過夜。向樣品中繼續(xù)加入2.5mL濃鹽酸和1mL氫氟酸，放入ED-36消解儀中，先加熱至80 ℃，之后以每10min升高20 ℃的速度升至180 ℃，停止升溫，穩(wěn)定消解2h后，將溫度下調(diào)至160 ℃，繼續(xù)加熱消解。待棕色氮氧化物基本消失時，加入2.5mL高氯酸，繼續(xù)加熱，消解罐中樣品呈灰白色糊狀時，加入1%的硝酸溶液溶解殘?jiān)?，取下冷卻。將消解液定容至10mL，置于冰箱冷藏待用。同時加入對照組，得到試劑空白。

1.3.3重金屬含量的測定使用火焰法測定了樣品中的Zn、Cu和Cr的含量，使用石墨爐法測定了樣品中Cd和Pb的含量，樣品中各重金屬含量數(shù)據(jù)見表1。通過火焰原子吸收光譜儀和石墨爐原子光譜儀對土壤樣品以及植物各部位樣品的重金屬檢測分析之后，可以知道浮宮鎮(zhèn)紅樹林區(qū)土壤的各類重金屬含量，以及拉關(guān)木不同部位對不同重金屬的富集能力的不同。

2結(jié)果與分析

參考《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB15618-1995)[8]，分析表1中重金屬Zn的數(shù)據(jù)可以知道，1號采樣點(diǎn)、2號采樣點(diǎn)、3號采樣點(diǎn)重金屬Zn含量均已超過了國家Ⅰ類土壤環(huán)境質(zhì)量，為Ⅱ類土壤環(huán)境質(zhì)量，其中2號的Zn含量相對于1號和3號較高。而拉關(guān)木對于重金屬Zn的富集能力也因各個部位不同，富集能力也各不相同。拉關(guān)木幼苗對重金屬Zn的富集能力達(dá)到20%；氣生根對重金屬Zn的富集能力達(dá)到30%左右；莖對重金屬Zn的富集能力達(dá)到15%～20%；葉片對重金屬Zn的富集能力達(dá)到25%左右；果實(shí)對重金屬Zn的富集能力達(dá)到10%～15%。

分析重金屬Cu的數(shù)據(jù)可以知道，1號采樣點(diǎn)、2號采樣點(diǎn)、3號采樣點(diǎn)重金屬Cu含量均已超過國家Ⅰ類土壤環(huán)境質(zhì)量，為Ⅱ類土壤環(huán)境質(zhì)量，其中2號的Cu含量相對于1號和3號較高。拉關(guān)木幼苗對重金屬Cu的富集能力達(dá)到了37%；氣生根對重金屬Cu的富集能力達(dá)到了55%～60%；莖對重金屬Cu的富集能力達(dá)到了50%左右；葉片對重金屬Cu的富集能力達(dá)到了40%左右；果實(shí)對重金屬Cu的富集能力達(dá)到了30%左右。

表1　不同樣品中各重金屬的含量　mg.kg-1

分析重金屬Cr的數(shù)據(jù)可以知道，1號采樣點(diǎn)、2號采樣點(diǎn)、3號采樣點(diǎn)重金屬Cu含量均已超過國家Ⅰ類土壤環(huán)境質(zhì)量，為Ⅱ類土壤環(huán)境質(zhì)量，其中2號的Cr含量相對于1號和3號較高。拉關(guān)木各部位對重金屬Cr的富集能力都不強(qiáng)。只有1號地區(qū)的氣生根對重金屬Cr有微弱的富集能力。

分析重金屬Cd的數(shù)據(jù)可以知道，1號采樣點(diǎn)、2號采樣點(diǎn)、3號采樣點(diǎn)重金屬Cd含量均未超過國家Ⅰ類土壤環(huán)境質(zhì)量，為Ⅰ類土壤環(huán)境質(zhì)量。而拉關(guān)木對重金屬Cd的富集能力更弱，均未檢測到重金屬Cd的存在。

分析重金屬Pb的數(shù)據(jù)可以知道，1號采樣點(diǎn)、2號采樣點(diǎn)、3號采樣點(diǎn)重金屬Pb含量對應(yīng)《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB15618-1995)[8]，Pb的含量是極其的低，在拉關(guān)木體內(nèi)也未檢測到重金屬Pb的存在，因此拉關(guān)木對重金屬Pb的富集能力尚不能確定。

3結(jié)論

浮宮鎮(zhèn)紅樹林區(qū)拉關(guān)木的Zn、Cu、Cr濃度均超過了Ⅰ類土質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，處于Ⅱ類土質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)之間。Cd和Pb均未超過Ⅰ類土質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，該地區(qū)的重金屬污染尚不嚴(yán)重。

生長在被重金屬污染的土壤中的植物，其植物體內(nèi)必然會發(fā)生重金屬富集累積。根據(jù)上述數(shù)據(jù)分析可以得出結(jié)論，拉關(guān)木各部位對重金屬富集能力大小順序?yàn)椋簹馍?莖>葉片>果實(shí)，不過有一點(diǎn)不同的是葉片對Zn的富集能力大于莖對Zn的富集能力。拉關(guān)木各部位對不同重金屬的富集能力不同，易富集重金屬的順序?yàn)镃u>Zn>Cr>Cd>Pb。

本研究對拉關(guān)木幼苗中重金屬含量的檢測發(fā)現(xiàn)，拉關(guān)木幼苗體內(nèi)的各類重金屬含量與成年拉關(guān)木各部位重金屬含量平均值相接近，對各類重金屬富集能力也處于成年拉關(guān)木富集能力的平均值。因此可以知道拉關(guān)木從幼苗開始對Zn和Cu的富集能力就很強(qiáng)。這對今后的重金屬凈化、土壤污染整治是有一定的啟發(fā)和幫助的。

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PurificationAbilityofNewIntroducedFast-growing
MangroveSpeciesonSeveralHeavyMetals

MaQiang1,2,ChenKun1

(1.DepartmentofEnvironmentalScienceandEngineering,TanKahKeeCollege,XiamenUniversity，Zhangzhou363105,

China;2.Instituteofresourcesandenvironment,TanKahKeeCollege,XiamenUniversity，Zhangzhou363105,China)

AbstractLaguncularia racemosa (mangrove) is a new introduced fast-growing protective forest species in coastal land. Through collecting roots,stems,leaves,fruits of mangrove and soil,content and distribution of heavy metal,Zn,Cu,Cr,Cd and Pb in soil and plant systems were determined. Distribution,accumulation,migration and reserves of heavy metal in soil-plant system were analyzed. The possibility of Laguncularia racemosa on purification for heavy metal were explored. Result shows that enrichment capacity in different parts of Laguncularia racemosa on different heavy metals were different.Enrichment effect of roots of Laguncularia racemosa on Cu and Zn is most obvious.

Key wordsnew introduced species;mangrove;heavy metal;purification

文章編號：1005-5215(2016)06-0005-03

收稿日期：2016-04-18

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41376115)；龍海市科研項(xiàng)目(2015KN09)

作者簡介：馬嬙(1980-)，女，山東滕州人，博士，講師，主要從事環(huán)境毒理學(xué)、海洋放射性監(jiān)測等方面的研究,Email: sea_hog@126.com

中圖分類號：S722.7

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

doi:10.13601/j.issn.1005-5215.2016.06.002