植物吸收氟化物污染物技術(shù)狀況研究

崔鵬煜（焦作市環(huán)境監(jiān)測站 河南 焦作 454003）

植物吸收氟化物污染物技術(shù)狀況研究

崔鵬煜（焦作市環(huán)境監(jiān)測站 河南 焦作 454003）

對焦作市植物吸收氟化物污染物技術(shù)狀況進(jìn)行了初步研究。結(jié)果表明，轄區(qū)內(nèi)含氟量較大的植物有：柏樹、柳樹、榆樹、松樹、大葉女貞、狗尾草。木本植物含氟量夏季＞秋季＞冬/春季，草本植物含氟量冬/春季和秋季＞夏季，冬/春季和秋季含氟量差別不大。

木本植物；草本植物；氟化物

1 前言

植物吸收土壤中的氟先通過根系，再經(jīng)過莖部輸送和葉部積累，最后集聚在葉尖和葉緣；空氣中的氟也可以直接被葉片吸收。對植物體的危害機理主要表現(xiàn)為：植物通過氣孔將氟吸收進(jìn)入細(xì)胞后溶解在葉組織內(nèi)部的水溶液中被葉肉吸收，然后通過維管束或擴散方式把氟化物從葉肉轉(zhuǎn)移到其它細(xì)胞中，并隨水分運輸?shù)饺~緣和葉尖，并在局部積累。積累的氟與組織內(nèi)的鈣生成氟化鈣等難溶性的物質(zhì)而沉淀，這些沉淀積累到一定量就會干擾酶的活性，阻礙代謝機能，破壞原生物和葉綠體，從而使細(xì)胞質(zhì)壁分享和萎縮，最后失水而死。

2 研究內(nèi)容

2.1 采樣地點

本文在對焦作市土壤氟含量及其分布全面分析的基礎(chǔ)上，重點選取5個采樣點的植物樣品進(jìn)行剖析，采樣點分別是：青龍峽風(fēng)景區(qū)、溫縣某村、博愛某村、某鋁廠和某冰晶石廠。選取青龍峽和溫縣某村兩個采樣點，分析其土壤各形態(tài)氟含氟量及其與總氟的關(guān)系，并且分析各形態(tài)氟對植物含氟量的影響。其中青龍峽風(fēng)景區(qū)為對照點，溫縣某村是地下水高氟區(qū)，博愛某村土壤氟監(jiān)測值較高，其他點為污染企業(yè)周邊。

2.2 材料

材料1實驗植物。所用植物選用研究地區(qū)常見喬木、灌木及草本植物，包括：柳樹、柏樹、松樹、楊樹、榆樹、大葉女貞、花椒樹、山楂樹、冬青、玉米、小麥、狗尾草和蘭花草等。

材料2實驗土壤。各采樣地點土壤混合樣，分0～20cm和20～50cm兩層。

2.3 方法

本論文植物樣品和土壤樣品的測定均采用氟離子選擇電極法。該方法具有靈敏度高、響應(yīng)速度快、便于攜帶、易于測定、抗色澤干擾以及精密度高等優(yōu)點。

3 結(jié)果分析

3.1 植物樣品不同季節(jié)含氟量監(jiān)測結(jié)果及分析

3.1.1 青龍峽植物樣品氟測定結(jié)果及分析

青龍峽植物樣品氟測定結(jié)果見圖1。

圖1 青龍峽植物樣品氟測定結(jié)果圖

對比不同樣品發(fā)現(xiàn)木本植物的含氟量明顯高于草本植物，說明在吸附氟化物方面木本植物比草本植物效果好，在修復(fù)污染環(huán)境上更有潛力。葉部含氟量＞莖部＞根部，在葉部和莖部含氟量最大的分別為樣品7（柏樹葉部）和樣品8（柏樹莖部），說明在青龍峽所測植物樣品中柏樹含氟量最大。狗尾草在青龍峽草本植物樣品中含氟量較大，且其秋季根部含氟量明顯高于其他樣品，說明狗尾草在秋季可大量吸收土壤中的氟污染物。

3.1.2 溫縣某村植物樣品氟測定結(jié)果及分析

溫縣某村植物樣品測定結(jié)果見圖2。

溫縣某村采樣點位于地下水高氟區(qū)，地下水中氟含量對土壤中水溶態(tài)氟影響較大，因此采樣點土壤氟含量就會較高，這也是導(dǎo)致溫縣某村植物樣品含氟量大于對照點的主要原因。

圖2 溫縣某村植物樣品測定結(jié)果圖

溫縣某村植物樣品含氟量總體來看因季節(jié)不同，變化不大。葉部和莖部含氟量為木本植物大于草本植物，根部含氟量為草本植物大于木本植物。含氟量最高的是柳樹，其次為松樹，這兩種在所測的三個季節(jié)中植物葉和莖的含氟量之和與根含氟量的比值均＞1，且從植物外觀來看并未發(fā)現(xiàn)葉黃、葉枯等病變現(xiàn)象。

3.1.3 博愛某村植物樣品監(jiān)測結(jié)果及分析

博愛某村植物樣品監(jiān)測結(jié)果見圖3。

博愛縣某村植物樣品含氟量較高的是桐樹、花椒樹和狗尾草。桐樹不同部位秋季含氟量均較高，狗尾草冬季含氟量明顯高于其他草本植物，這幾種植物在實驗所測的三個季節(jié)中葉和莖的含氟量之和與根含氟量的比值均大于1，且從植物外觀來看并未發(fā)現(xiàn)葉黃、葉枯等病變現(xiàn)象。

圖3 博愛某村植物樣品監(jiān)測結(jié)果圖

3.1.4 某鋁廠植物樣品測定結(jié)果分析

某鋁廠植物樣品測定結(jié)果見圖4。

某鋁廠植物樣品含氟量最高的是柏樹，其次是楊樹和柳樹，小麥和玉米根部的含氟量相對較高。柏樹、楊樹和柳樹在實驗所測的三個季節(jié)中葉和莖的含氟量之和與根含氟量的比值均大于1，且從植物外觀來看并未發(fā)現(xiàn)葉黃，葉枯等病變現(xiàn)象。

圖4 某鋁廠植物樣品測定結(jié)果圖

3.1.5 某冰晶石廠植物樣品測定結(jié)果及分析

某冰晶石廠植物樣品測定結(jié)果見圖5。

某冰晶石廠植物樣品含氟量非常高，木本植物中大葉女貞、冬青和榆樹含氟量均較高；狗尾草含氟量也相對較高，且它的含氟量符合冬/春季大于夏季和秋季，和木本植物不同。以上這幾種植物在實驗所測的三個季節(jié)中葉和莖的含氟量之和與根含氟量的比值均大于1，且從植物外觀來看并未發(fā)現(xiàn)葉黃，葉枯等病變現(xiàn)象。

3.2 植物樣品不同部位含氟量對比分析

為更好的說明植物不同部位含氟量的關(guān)系，以夏季為例（通過分析不同季節(jié)植物各部位含氟量規(guī)律基本一致），分析5個采樣點植物不同部位含氟量。

青龍峽植物中葉部含氟量最多的是柏樹，其次是桐樹、核桃樹和柳樹。莖部含氟量最多的也是柏樹，其次是狗尾草、松樹和山楂樹。根部含氟量最多的仍是柏樹，其次是狗尾草、玉米和山楂樹。

圖5 某冰晶石廠植物樣品測定結(jié)果圖

溫縣某村植物葉部含氟量最多的是桐樹，其次是冬青和柳樹。莖部含氟量最多的是松樹，其次是松樹和冬青。根部含氟量最高的是玉米，其次是小麥。

博愛縣某村植物葉部含氟量最多的是桐樹，其次是棗樹和楊樹。莖部含氟量最多的是花椒樹，其次是棗樹和狗尾草。根部含氟量最多的是狗尾草，其次是棗樹和玉米。

圖6 青龍峽植物不同部位含氟量對比圖

某鋁廠植物葉部含氟量最多的是柏樹，其次是楊樹和榆樹。莖部含氟量最多的仍是柏樹，其次是小麥。根部含氟量最多的是小麥，其次是楊樹。

某冰晶石廠植物葉部含氟量最多的是榆樹，其次是楊樹和冬青。莖部含氟量最多的是大葉女貞，其次是冬青和狗尾草。根部含氟量最多的是冬青，其次是大葉女貞和狗尾草。

圖7 溫縣某村植物不同部位含氟量對比圖

不同采樣點植物含氟量略有差異，但總體來說含氟量較大的植物有柏樹、柳樹、紅葉李、花椒樹、榆樹、松樹、大葉女貞，草本植物中狗尾草含氟量也較大，尤其是根部和莖部的含氟量。木本植物中落葉植物不同部位含氟量規(guī)律為：葉＞莖＞根，常青植物不同部位含氟量規(guī)律為：莖＞葉＞根。草本植物不同部位含氟量規(guī)律略有差別，基本符合：根＞莖＞葉。樣品木本植物葉部含氟量較大，草本植物根部含氟量較大，根據(jù)魯敏，金俊等人的研究，認(rèn)為木本植物葉部更多吸收的是空氣中的氟化物，草本根部植物更多吸收的是土壤中的氟化物。還認(rèn)為污染源不僅來自土壤，也來自空氣。

圖8 博愛縣某村植物不同部位含氟量對比圖

圖9 某鋁廠植物不同部位含氟量對比圖

圖10 某冰晶石廠植物不同部位含氟量對比圖

3.3 土壤樣品中氟的不同賦存形態(tài)與總氟關(guān)系對植物樣品含氟量的影響

選定青龍峽和溫縣某村兩個采樣點測定其地區(qū)土壤，分表層土0～20cm和中層土20～50cm兩層采樣，測定其總氟含量及各形態(tài)氟的含量，并分析他們之間的關(guān)系。土壤樣品測定結(jié)果見表1。

表1 土壤樣品測定結(jié)果

溫縣某村表層土壤（0～20cm）和中層土壤（20～50cm）各形態(tài)土壤含量均高于青龍峽，這兩個地點的樣品表層土壤總氟和殘余態(tài)氟含量高于中層土壤，其他形態(tài)土壤氟含量表層土壤高于中層土壤，但差別不大。各形態(tài)土壤含氟量隨土壤深度的增加成下降的趨勢。

殘余態(tài)氟占總氟的百分比最大，其次是水溶態(tài)氟，其他形態(tài)的氟所占比例不大。雖然殘余態(tài)氟占總氟的百分比最大，但是殘余態(tài)氟存在礦質(zhì)顆粒晶格內(nèi)，很難被生物吸收利用，因此除殘余態(tài)氟外占總氟比重最大的水溶態(tài)氟對總氟貢獻(xiàn)最大，水溶態(tài)氟以離子或絡(luò)合物形式存在于土壤溶液中，容易被植物吸收，因此水溶態(tài)氟對植物含氟量影響較大。

4 結(jié)果與討論

（1）選擇焦作地區(qū)青龍峽、溫縣某村、博愛某村、某鋁廠及某冰晶石廠五個點進(jìn)行植物采樣，對植物分葉、莖、根三個部分，冬/春季、夏、秋三個季節(jié)進(jìn)行分析，得出含氟量較大的植物有：柏樹、柳樹、榆樹、松樹、大葉女貞、狗尾草。參照重金屬超積累植物的特點，含氟量較高的幾種植物在實驗所測的三個季節(jié)中葉和莖的含氟量之和與根含氟量的比值均＞1。且從植物外觀來看并未發(fā)現(xiàn)葉黃、葉枯等病變現(xiàn)象，這幾種植物具有富集氟的可能性，可作為修復(fù)氟污染土壤的備選植物。并且這些都是當(dāng)?shù)爻Ｒ娋G化植物或野生植物，易成活，用他們來修復(fù)氟污染土壤不僅能帶來環(huán)境效益，也能帶來一定的經(jīng)濟(jì)效益。

（2）分別對不同采樣點的植物進(jìn)行不同季節(jié)含氟量對比發(fā)現(xiàn)：木本植物含氟量夏季＞秋季＞冬/春季，草本植物含氟量冬/春季和秋季＞夏季，冬/春季和秋季含氟量差別不大。

（3）對五個采樣地點植物樣品分葉、莖、根三部分含氟量進(jìn)行對比分析：木本落葉植物含氟量葉＞莖＞根；木本常青植物含氟量：莖＞葉＞根；草本植物：根＞莖＞葉。木本植物含氟量大于草木植物。

（4）對青龍峽和溫縣某村兩個采樣點土壤分0～20cm表層土和20～50cm中層土進(jìn)行采樣，水溶態(tài)氟對植物樣品含氟部分含氟量進(jìn)行對比分析：木本落葉植物含氟量葉＞莖＞部分含氟量進(jìn)行對比分析：木本落葉植物含氟量葉＞莖＞根；木本常青植物含氟量：莖＞葉＞根；草本植物：根＞莖＞葉。木本植物含氟量大于草木植物。

（5）對青龍峽和溫縣某村兩個采樣點土壤分0～20cm表層土和20～50cm中層土進(jìn)行采樣，水溶態(tài)氟對植物樣品含氟量影響較大。

（6）氟污染不僅來自于土壤，也來自大氣，植物既吸收了土壤中的氟污染物，也可以吸收大氣中的氟污染物。

（7）植物修復(fù)作為一種污染土壤治理技術(shù)，不僅環(huán)境危害小且能帶來一定的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。本文通過對焦作地區(qū)植物含氟量進(jìn)行篩選分析，找出適合焦作地區(qū)種植且有修復(fù)氟污染土壤潛力的植物，為下一步修復(fù)污染土壤提供一定的依據(jù)。

〔1〕陳志偉.大氣氟污染對蠶桑生產(chǎn)的影響〔J〕.杭州教育學(xué)院學(xué)報.1990，04：55－58.

〔2〕王云，魏復(fù)盛等.土壤環(huán)境元素化學(xué)〔M〕.北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，1995，129－141.

〔3〕魏世勇.施恩茶園土壤中氟的賦存特征及其生物有效性 〔J〕 .安徽農(nóng)業(yè)科學(xué).2007，35 （08）：2328－2329.

〔4〕王國龍等.焦作市土壤環(huán)境質(zhì)量評價與土壤污染修復(fù)技術(shù)方法研究.2011，12．

Research on Absorbing Fluoride Pollutants by Plants

CuiPengyu（Environment Monitoring Station of JiaoZuo City JiaoZuo HeNan 454003）

We researched on absorbing fluoride pollutants by plants in JiaoZuo city.The result showed that plants containing large amount Fluoride included cypress，willow，elm，pine，Ligustrum and foxtail.The fluorine content of woody plants in summer＞in autumn＞in winter/in spring.The fluorine content of herb in winter/in spring and in autumn＞in summer.Fluorine content were not very different in winter/in spring and in autumn.

Woody plants Herbs Fluoride

X173

A

1674－263X（2016）01－0025－04

2016-03-11

崔鵬煜（1972-），男，大專，工程師，多年從事環(huán)境監(jiān)測工作。