畢節(jié)鉛、鋅礦區(qū)重金屬污染及優(yōu)勢(shì)植物累積特性分析——以畢節(jié)媽姑和金鐘鉛、鋅礦區(qū)為例

史開(kāi)舉，江　洪

（1.黔西縣金蘭中學(xué)，貴州 黔西 551500；2.貴州工程應(yīng)用技術(shù)學(xué)院　a.生態(tài)工程學(xué)院，b.生物資源開(kāi)發(fā)與生態(tài)修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州　畢節(jié)　551700）

畢節(jié)鉛、鋅礦區(qū)重金屬污染及優(yōu)勢(shì)植物累積特性分析——以畢節(jié)媽姑和金鐘鉛、鋅礦區(qū)為例

史開(kāi)舉1，江洪2a，2b

（1.黔西縣金蘭中學(xué)，貴州 黔西 551500；2.貴州工程應(yīng)用技術(shù)學(xué)院a.生態(tài)工程學(xué)院，b.生物資源開(kāi)發(fā)與生態(tài)修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州畢節(jié)551700）

重金屬的開(kāi)采和冶煉不僅破壞生態(tài)平衡，而且嚴(yán)重威脅人類的健康。以畢節(jié)地區(qū)2個(gè)鉛鋅礦為研究對(duì)象，采用現(xiàn)場(chǎng)采樣、室內(nèi)分析的方法，調(diào)查研究了該地區(qū)土壤及優(yōu)勢(shì)植物中重金屬含量。結(jié)果表明：研究區(qū)土壤主要受到Pb、Zn、Cu、Cd四種重金屬污染，其中，Cd污染最為嚴(yán)重，Pb、Zn為輕度污染。優(yōu)勢(shì)植物重金屬含量測(cè)定表明，野艾蒿屬于重金屬富集型植物，苦苣菜屬于規(guī)避型植物，馬刺薊屬于根部囤積型植物。以上幾種優(yōu)勢(shì)植物對(duì)重金屬均具有一定的耐性，可以作為鉛鋅礦區(qū)棄地植物修復(fù)的優(yōu)選物種。

鉛鋅礦；重金屬污染；優(yōu)勢(shì)植物；累積特性

重金屬污染是礦區(qū)普遍存在的最為嚴(yán)重的問(wèn)題之一[1]。礦區(qū)礦渣長(zhǎng)期堆放、填埋使重金屬元素不斷擴(kuò)散到礦區(qū)周圍，導(dǎo)致四周土壤、水資源受到嚴(yán)重污染，嚴(yán)重破壞生態(tài)平衡[2-3]。土壤中的重金屬能被植物吸收，從土壤中遷移到植株體內(nèi)，對(duì)植物來(lái)說(shuō)是一種脅迫因素，進(jìn)入植物體內(nèi)的重金屬會(huì)在植物體的各個(gè)部位發(fā)生不同程度的累積。當(dāng)重金屬含量過(guò)高時(shí)就會(huì)對(duì)植物的正常生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖等生理活動(dòng)產(chǎn)生影響，甚至破壞[4]。植物本身不能降解重金屬，反而會(huì)在食物鏈的傳遞過(guò)程中不斷累積，最后進(jìn)入人體。最終累積在人體的某些器官當(dāng)中，嚴(yán)重時(shí)造成慢性中毒，甚至還有致癌、致疾、致突變的潛在危險(xiǎn)。

目前，國(guó)內(nèi)外大量專家學(xué)者對(duì)土壤重金屬及植物修復(fù)作了研究。如周建民等對(duì)廣東大寶山礦區(qū)周圍尾礦、土壤、沉積物中重金屬進(jìn)行了詳細(xì)研究[5]。發(fā)現(xiàn)該礦區(qū)周圍土壤污染主要受到Cu、Zn、As、Cd、Pb等多種重金屬?gòu)?fù)合污染。宋書巧等對(duì)金洞村農(nóng)田的土壤重金屬污染現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查與分析[6]，結(jié)果表明，農(nóng)田受到了嚴(yán)重的As、Pb、Cd、Zn等重金屬污染。Shikazono等研究發(fā)現(xiàn)鉛鋅礦周邊土壤中常富集Pb、Zn、Cu等重金屬以及類金屬元素As，這些重金屬在土壤中的含量會(huì)超過(guò)限定值的幾十倍甚至幾百倍[7-8]。林文杰等對(duì)鉛鋅廢棄地的研究發(fā)現(xiàn)：通過(guò)植物修復(fù)可明顯降低重金屬對(duì)周圍河流的污染[9]。羅強(qiáng)等對(duì)南京棲霞鉛鋅礦區(qū)土壤與植物重金屬含量進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)植物體內(nèi)和土壤重金屬含量呈正比，而植物重金屬富集系數(shù)則與土壤中重金屬含量成反比[10]。Mench等研究了植物對(duì)重金屬理化性質(zhì)的改變和轉(zhuǎn)移，結(jié)果顯示：植物不僅能減輕土壤中的重金屬含量，而且還改變重金屬?gòu)U棄地的性質(zhì)[11]。Pamukcu等對(duì)巴西南部煤礦廢棄地改良效應(yīng)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)植被能夠稀釋土壤中難以處理的有機(jī)物質(zhì)[12]。但是，對(duì)畢節(jié)鉛鋅礦區(qū)重金屬污染及優(yōu)勢(shì)植物重金屬累積特性分析方面的研究相對(duì)較少，仍需深入研究。本文選取畢節(jié)地區(qū)2個(gè)鉛鋅礦區(qū)（金鐘鎮(zhèn)和媽姑鎮(zhèn)）為研究對(duì)象，對(duì)研究區(qū)土壤和優(yōu)勢(shì)植物體內(nèi)各部分重金屬含量進(jìn)行分析，初步篩選出適合鉛鋅礦區(qū)廢棄地植被修復(fù)的重金屬耐性植物，為該鉛鋅礦以及其他礦區(qū)廢棄地的植物修復(fù)提供一定的科學(xué)依據(jù)和基礎(chǔ)資料。

1　研究方法

1.1研究區(qū)基本情況

媽姑鎮(zhèn)東經(jīng)104°33′09″，北緯26°58′42″，屬于亞熱帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，年降雨量為1000-1300mm，年均溫度為10-13℃，海拔高度為2000-2200m。該區(qū)域自從1980開(kāi)始土法煉鋅，在1980年至1997年期間，冶煉規(guī)模較小，約為10個(gè)冶煉爐。從1998年到2003年期間，為了追求更多的利益，礦區(qū)規(guī)模不斷變大[13]。但由于冶煉設(shè)備及技術(shù)等因素的限制，生產(chǎn)過(guò)程中留下的廢棄物對(duì)礦區(qū)周邊土壤及水源造成了嚴(yán)重的污染。

金鐘鎮(zhèn)東經(jīng)104°19′至104°33′，北緯26°37′至26°52′，屬亞熱帶季風(fēng)氣候帶，地勢(shì)均較高，年平均降雨量l000-1400mm，年平均氣溫10-13℃，海拔為2000m左右[14]。該地區(qū)土法煉鋅歷史悠久，加之設(shè)備及技術(shù)比較落后，對(duì)于Pb、Cu、Cd等元素提取率極低。廢渣中殘留大量的重金屬如Pb、Zn、Cu、Cd等，經(jīng)長(zhǎng)期雨水沖刷，使得附近土壤及水資源遭到嚴(yán)重的重金屬污染[15]。

1.2研究方法

1.2.1樣品的采集

分別在赫章縣媽姑鎮(zhèn)和威寧縣金鐘鎮(zhèn)2個(gè)鉛鋅礦廢棄地進(jìn)行采樣。每個(gè)礦區(qū)設(shè)置4個(gè)采樣方（10m×10m），每個(gè)樣方再劃分為4個(gè)5m×5m的正方形樣點(diǎn)。用不銹鋼鏟從每個(gè)樣點(diǎn)的4個(gè)頂點(diǎn)和中心共采集約100g表層土壤樣品。一起轉(zhuǎn)入樣品袋中混合均勻，貼上標(biāo)簽，作為代表該采樣點(diǎn)的土壤樣品。在樣點(diǎn)內(nèi)根據(jù)代表性、典型性和適時(shí)性的原則，選取生長(zhǎng)較好、數(shù)量較多的植株進(jìn)行隨機(jī)多株采樣，除部分灌木外，所有植物盡量采集整株，并保持植株的完整性。采集好的樣品裝好并附上樣品編號(hào)和采集登記表以便查對(duì)和分析數(shù)據(jù)時(shí)參考。

1.2.2樣品處理

土壤樣品在室溫下自然風(fēng)干，磨碎，過(guò)100目篩，備用。

植物樣品帶回實(shí)驗(yàn)室后，植物根部附著的泥土和污物用自來(lái)水充分洗凈，再用去離子水沖洗，之后用烘箱于105℃左右殺青5min，再于70℃左右烘干至恒重。將植物樣品分為地上部分和地下部分，磨碎，過(guò)40目篩，備用。

1.2.3樣品重金屬的測(cè)定

稱取0.25g土壤，置于150ml三角瓶中，加入硝解液（硝酸：高氯酸=4:1）進(jìn)行消解，冷卻。加0.5%的硝酸加熱，過(guò)濾，用0.5%硝酸定容50ml，用ICP-AES測(cè)定土壤中Cu、Pb、Zn、Cd。

取植物樣品0.25g，加入消解液（硝酸：雙氧水=2:1）15ml，置于微波消解罐消解，冷卻，用0.5%的鹽酸定容25ml。用原子吸收光譜儀測(cè)定土壤及優(yōu)勢(shì)植物中的Cu、Pb、Zn和Cd的含量。

1.2.4土壤重金屬污染評(píng)價(jià)

本研究采用單因子污染指數(shù)法和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法，定性地描述該地區(qū)土壤重金屬污染程度[16]。單因子指數(shù)法，其表達(dá)式為：

式中：Pi為土壤中污染物i的環(huán)境質(zhì)量指數(shù)；Ci為污染物i的實(shí)測(cè)質(zhì)量分?jǐn)?shù)（mg·kg-1）；Si為污染物i的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(mg·kg-1)。本研究采用《國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB15618-1995）中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[17]。

內(nèi)梅羅（N.C.Nemerow）綜合污染指數(shù)法：?jiǎn)我蜃又笖?shù)只能反映各個(gè)重金屬元素的污染程度，不能全面地反映土壤的污染狀況，而內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)兼顧了單因子污染指數(shù)平均值和最高值，可以突出污染較重的重金屬污染物的作用[18-19]。內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)計(jì)算方法如下：

式中：P綜—第j個(gè)采樣點(diǎn)的質(zhì)量綜合指數(shù)；Pijmax—第j個(gè)采樣點(diǎn)i污染物所有單項(xiàng)污染指數(shù)中的最大值；Pijave—第j個(gè)采樣點(diǎn)i污染物所有單項(xiàng)污染指數(shù)中的平均值。具體土壤重金屬污染指數(shù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1[20]。

表1　土壤重金屬污染指數(shù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

1.2.4數(shù)據(jù)分析

用Excel2007和SPSS19.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2　結(jié)果與分析

2.1研究區(qū)土壤重金屬污染評(píng)價(jià)

不同采樣點(diǎn)土壤重金屬含量如表2所示，不同元素間以及不同礦區(qū)間重金屬元素均存在不同程度的差異（P＜0.05），媽姑鎮(zhèn)礦區(qū)土壤Pb的含量因采樣點(diǎn)不同而有所差異，具體為MGZ-1〉MGZ-2〉MGZ-3〉MGZ-4。樣地MGZ-1重金屬Pb含量最大為278.53mg/kg，該樣地距離廢渣堆最近，廢渣中的Pb隨大氣降雨進(jìn)入水體和土壤，使土壤遭受污染，由于長(zhǎng)期累積，導(dǎo)致該區(qū)域Pb含量較其他地區(qū)高。重金屬Pb含量最低的是MGZ-4為258.45mg/kg，該采樣點(diǎn)距離第一個(gè)采樣點(diǎn)100m，現(xiàn)在為荒地。四個(gè)采樣點(diǎn)的重金屬Pb含量均超過(guò)GB15618-1995中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)250mg/kg的1倍以上。

在所采集的樣品中，MGZ-1、MGZ-2、MGZ-3、MGZ-4四塊樣地中重金屬Zn的平均含量分別為389.99mg/kg、380.19mg/kg、342.77mg/kg、394.61mg/kg。其中最大值為MGZ-4樣地，達(dá)到394.61mg/kg，是國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)200mg/kg的2倍；最小值為MGZ-3樣地為342.77mg/kg，是國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)200mg/kg的1.7倍。眾所周知，鋅是動(dòng)物、植物生長(zhǎng)所必須的元素，同時(shí)，鋅元素既有營(yíng)養(yǎng)性有伴隨著毒性，尤其是與其他金屬元素（如鎘元素）復(fù)合污染時(shí)，更是不可輕視的[21]。如果人體攝入大量的鋅元素也會(huì)引起中毒[22]。因此，鋅元素的污染也是值得重視的。MGZ-1、MGZ-2、MGZ-3、MGZ-4四塊樣地中重金屬Cu平均含量分別為：145.83mg/kg、117.42mg/kg、132.16mg/kg、142.40mg/kg，與GB15618-1995中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)50mg/kg相比，均達(dá)到其2倍以上。MGZ-1、MGZ-2、MGZ-3、MGZ-4四塊樣地中重金屬Cd平均含量分別為：11.12mg/kg、9.94mg/kg、8.74mg/kg、13.23mg/kg，與GB15618-1995中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)0.3mg/kg相比，分別是二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的37、33、29、44倍。其中MGZ-4樣地污染最為嚴(yán)重，其含量達(dá)到13.23mg/kg，為國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的44倍。表明該區(qū)域內(nèi)重金屬Cd嚴(yán)重累積，不宜作為農(nóng)田，否則高含量的Cd通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體，將會(huì)對(duì)人體健康帶來(lái)極大的安全隱患。

表2　鉛鋅礦區(qū)土壤重金屬含量（平均值±標(biāo)準(zhǔn)差）（mg/kg)

金鐘鎮(zhèn)礦區(qū)土壤中的Pb元素含量平均值順序?yàn)?55.41mg/kg(JZZ-2)＞241.16mg/kg（JZZ-4）＞238.02mg/kg(JZZ-1)＞236.88mg/kg(JZZ-3)與GB15618-1995中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)250mg/kg持平，但是均超過(guò)其中一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)35mg/kg的6倍以上。在所采集的樣品中，JZZ-1、JZZ-2、JZZ-3、JZZ-4四塊樣地中重金屬Zn的平均含量分別為251.05mg/kg、256.06mg/kg、253.54mg/kg、273.94mg/kg，與GB15618-1995中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)35mg/kg相比，分別是其7.1、7.3、7.2、7.8倍。表明該區(qū)域受到嚴(yán)重的Zn污染。JZZ-1、JZZ-2、JZZ-3、JZZ-4四塊樣地中重金屬Cu的平均含量分別為27.40mg/kg、22.43mg/kg、23.86mg/kg、25.92mg/kg，都沒(méi)有高于《國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB15618-1995）中的規(guī)定一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)35mg/kg，說(shuō)明該地區(qū)Cu含量受人為影響不大，Cu污染可以不予以考慮。JZZ-1、JZZ-2、JZZ-3、JZZ-4四塊樣地中重金屬Cd的平均含量分別為5.74mg/kg、7.82mg/kg、6.25mg/kg、7.58mg/kg，與GB15618-1995中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)0.3mg/kg相比，超出二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)十幾倍，污染最為嚴(yán)重的JZZ-2樣地甚至達(dá)到《國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB15618-1995）中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)0.3mg/kg的26倍之多。從環(huán)境影響出發(fā)，應(yīng)對(duì)該地區(qū)的Cd污染予以重點(diǎn)防治。

2.2赫章縣媽姑鎮(zhèn)水塘村鉛鋅礦區(qū)重金屬污染生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

赫章縣媽姑鎮(zhèn)水塘村鉛鋅礦區(qū)重金屬污染指數(shù)評(píng)價(jià)見(jiàn)表3，從單因子污染指數(shù)(Pi)評(píng)價(jià)結(jié)果來(lái)看，污染指數(shù)從大到小的排列順序?yàn)椋篊d〉Cu〉Zn〉Pb，四種金屬均有不同程度的累積。其中，MGZ-1、MGZ-2、MGZ-3、MGZ-4中Cu的污染指數(shù)平均值分別為2.85、2.41、2.78、2.82，單因子污染指數(shù)Pi〉2，水塘村鉛鋅礦區(qū)Cu污染水平達(dá)到Ⅲ等級(jí)，處于中度污染狀態(tài)（對(duì)照表1）；Zn的污染指數(shù)平均值分別為1.94、1.90、1.72、1.95。單因子污染指數(shù)1≤Pi〈2，水塘村鉛鋅礦區(qū)Zn污染水平達(dá)到Ⅱ等級(jí)，處于輕度污染狀態(tài)（對(duì)照表1）；Pb的污染指數(shù)在四個(gè)區(qū)域分別為1.10、1.09、1.08、1.05，單因子污染指數(shù)1≤Pi〈2，媽姑鎮(zhèn)鉛鋅礦區(qū)Pb污染水平達(dá)到Ⅱ等級(jí)，屬輕度污染（對(duì)照表1）。對(duì)媽姑鎮(zhèn)鉛鋅礦區(qū)污染指數(shù)分析發(fā)現(xiàn)，Cd的污染程度是最大的，其污染指數(shù)平均值為36.17、34.77、31.50、37.37，Pi≥3，達(dá)到重污染水平（對(duì)照表1）。從內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)（P綜）評(píng)價(jià)結(jié)果來(lái)看，媽姑鎮(zhèn)鉛鋅礦區(qū)MGZ-1、MGZ-2、MGZ-3、MGZ-4各采樣點(diǎn)的綜合污染指數(shù)分別為43.04、38.95、35.11、44.14，內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)P綜〉3，污染程度均為Ⅴ等級(jí)，呈重度污染水平（對(duì)照表1）。如果直接在該土壤上種植糧食作物，重金屬將會(huì)沿著食物鏈進(jìn)入人體，使人體受到重金屬的毒害，因此需對(duì)其進(jìn)行修復(fù)改造后再栽種作物。

表3　媽姑鎮(zhèn)鉛鋅礦區(qū)土壤重金屬污染指數(shù)

2.3威寧縣金鐘鎮(zhèn)冒水井鉛鋅礦區(qū)重金屬污染生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

威寧縣金鐘鎮(zhèn)冒水井礦區(qū)重金屬污染評(píng)價(jià)指數(shù)結(jié)果見(jiàn)表4，表4中的單因子污染指數(shù)(Pi)評(píng)價(jià)結(jié)果從大到小的排列順序?yàn)镃d〉Zn〉Pb〉Cu。其中，JZZ-1、JZZ-2、JZZ-3、JZZ-4中Cu的污染指數(shù)平均值分別為0.52、0.46、0.48、0.51，與赫章縣媽姑鎮(zhèn)水塘村礦區(qū)相比，重金屬Cu含量相對(duì)偏低，單因子污染指數(shù)Pi〈1，污染等級(jí)達(dá)到Ⅰ等級(jí)，處于清潔狀態(tài)（對(duì)照表1）；Zn的污染指數(shù)平均值分別為1.27、1.27、1.28、1.35，單因素污染指數(shù)1≤Pi〈2，金鐘鎮(zhèn)礦區(qū)土壤Zn污染水平達(dá)到II等級(jí)，處于輕度污染水平（對(duì)照表1）；Pb的污染指數(shù)平均值分別為0.95、0.94、0.95、0.95，Pi〈1，污染等級(jí)達(dá)到Ⅰ等級(jí)，處于清潔狀態(tài)（對(duì)照表1）；與赫章縣媽姑鎮(zhèn)水塘村礦區(qū)一樣，金鐘鎮(zhèn)礦區(qū)Cd污染程度是最大的，JZZ-1、JZZ-2、JZZ-3、JZZ-4采樣點(diǎn)Cd的污染指數(shù)平均值依次為：22.23、24.70、20.73、21.30，四塊樣地中重金屬Cd的單因子污染指數(shù)Pi≥3，達(dá)到重度污染水平（對(duì)照表1）。從內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)(P綜)評(píng)價(jià)結(jié)果來(lái)看，金鐘鎮(zhèn)冒水井礦區(qū)JZZ-1、JZZ-2、JZZ-3、JZZ-4各采樣點(diǎn)的綜合污染指數(shù)分別為23.68、25.22、21.39、23.15，內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)P綜〉3，為重污染，等級(jí)為Ⅴ（對(duì)照表1）。

表4　金鐘鎮(zhèn)冒水井鉛鋅礦區(qū)重金屬污染指數(shù)

2.4優(yōu)勢(shì)植物體內(nèi)重金屬含量

由于各類重金屬的活動(dòng)性以及植物對(duì)其耐性機(jī)制的不同，重金屬在不同植物體及同一植物的不同部位的分布也不盡相同。調(diào)查區(qū)內(nèi)16種優(yōu)勢(shì)植物體內(nèi)重金屬含量見(jiàn)表5。

表5　鉛鋅礦區(qū)優(yōu)勢(shì)植物重金屬含量（平均值±標(biāo)準(zhǔn)差）（mg/kg）

結(jié)果顯示，重金屬含量最高的是Zn，其中馬刺薊地下部分Zn含量達(dá)到992.94mg/kg、野艾蒿地上部分Zn含量達(dá)到903.33mg/kg。其次是Pb、Cd、Cu，這一結(jié)果與土壤中各類重金屬含量趨勢(shì)保持一致。與植物中金屬元素正常含量比較，研究區(qū)植物只有Cu含量全部在正常范圍內(nèi)，大部分植物中的Pb、Zn含量達(dá)到了正常范圍的幾倍到十幾倍，重金屬Cd的含量在所有植物中均超出了正常范圍幾倍到幾十倍，野艾蒿地上部分Cd含量甚至到達(dá)植物正常含量的47倍之多。馬刺薊的地下部分中Pb、Zn的含量最高分別為572.04mg/kg、992.94mg/kg，達(dá)到正常值的幾十倍之多。但并未達(dá)到超富集的臨界含量[ω（Pb）為1×10-3，ω（Zn）為10×10-3][24]。野艾蒿體內(nèi)除Cu外，每一種重金屬的含量都很高。

2.5植物對(duì)重金屬的富集轉(zhuǎn)移特征

重金屬富集系數(shù)是指植物體內(nèi)的重金屬元素含量與土壤中相應(yīng)元素含量之比[25]。重金屬富集系數(shù)可以用來(lái)反映植物對(duì)重金屬富集程度的高低或富集能力的強(qiáng)弱。由表6可知：（1）兩個(gè)礦區(qū)中優(yōu)勢(shì)植物對(duì)Cu的富集系數(shù)均小于0.5，即對(duì)Cu的富集能力較弱。野艾蒿對(duì)Pb、Zn、Cd富集系數(shù)均大于1，即對(duì)Pb、Zn、Cd的富集能力較強(qiáng)；（2）媽姑鎮(zhèn)礦區(qū)，甜根子草、大葉醉魚(yú)草對(duì)Zn的富集能力較強(qiáng)，珠光香青對(duì)Pb的富集能力較強(qiáng)，黃花蒿對(duì)Pb、Zn的富集能力較強(qiáng)；（3）金鐘鎮(zhèn)礦區(qū)，大葉醉魚(yú)草、節(jié)節(jié)草、甜根子草、繁縷對(duì)Pb的富集能力較強(qiáng)。

表6　鉛鋅礦區(qū)優(yōu)勢(shì)植物的富集系數(shù)與轉(zhuǎn)移系數(shù)

由于重金屬在植物體中遷移特性差異較大，用轉(zhuǎn)移系數(shù)表示重金屬在地下部分與地上部分的遷移能力[26]。轉(zhuǎn)移系數(shù)越大，說(shuō)明植物對(duì)重金屬有較強(qiáng)的遷移能力。從表6中轉(zhuǎn)移系數(shù)發(fā)現(xiàn)：（1）媽姑鎮(zhèn)礦區(qū)，由于甜根子草對(duì)四種重金屬的轉(zhuǎn)移系數(shù)均〈1，重金屬?gòu)牡叵虏糠窒虻厣喜糠诌w移能力較弱；野艾蒿對(duì)四種重金屬的轉(zhuǎn)移系數(shù)均〉1，即其地上部分重金屬含量高于根部，重金屬?gòu)母肯虻厣喜糠诌w移能力較強(qiáng)；另外，黃花蒿、馬刺薊對(duì)Cu有較強(qiáng)的轉(zhuǎn)運(yùn)能力，大葉醉魚(yú)草對(duì)Pb、Zn、Cd有較強(qiáng)的轉(zhuǎn)運(yùn)能力，珠光香青對(duì)Zn有較強(qiáng)的轉(zhuǎn)運(yùn)能力:（2）金鐘鎮(zhèn)礦區(qū)，節(jié)節(jié)草對(duì)四種重金屬的轉(zhuǎn)移系數(shù)均〈1，重金屬?gòu)母肯虻厣喜糠诌w移能力較小，即其地上部分重金屬含量低于根部；野艾蒿對(duì)四種重金屬的轉(zhuǎn)移系數(shù)均〉1，即其地上部分從根部向地上部分遷移能力較強(qiáng)；另外，大葉醉魚(yú)草對(duì)Pb、Zn、Cd有較強(qiáng)的轉(zhuǎn)運(yùn)能力，苦苣菜對(duì)Pb有較強(qiáng)的轉(zhuǎn)運(yùn)能力，接骨草對(duì)Cd有較強(qiáng)的轉(zhuǎn)運(yùn)能力。

3　結(jié)果與討論

研究顯示，調(diào)查區(qū)主要受到Pb、Zn、Cu、Cd四種重金屬的污染，其在土壤中的含量呈現(xiàn)Zn〉Pb〉Cu〉Cd的趨勢(shì)。通過(guò)對(duì)鉛鋅礦重金屬污染評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn)，Zn、Cd、Pb的含量都超過(guò)了GB15618-1995中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。即遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了該標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和維護(hù)人體健康的土壤限制值。對(duì)該地區(qū)的生態(tài)環(huán)境和人類健康造成了嚴(yán)重的威脅，其中，重金屬Cd的污染最為嚴(yán)重，必須予以重點(diǎn)防治。此結(jié)論與吳志強(qiáng)等和楊元根等的研究結(jié)果保持一致[27-28]。

雷梅等將植物對(duì)重金屬的吸收機(jī)制分為根部囤積型、規(guī)避型和富集型3類[29]。富集型即能夠主動(dòng)從土壤吸收重金屬并將重金屬富集在其體內(nèi)，而且能夠?qū)⒋罅恐亟饘俎D(zhuǎn)移到地上部。本研究表明，野艾蒿體內(nèi)重金屬含量除Cu外均超過(guò)植物正常含量的幾倍-幾十倍，且其對(duì)4種重金屬元素的轉(zhuǎn)移系數(shù)均大于1，即地上部分重金屬含量高于地下部分，表明野艾蒿對(duì)重金屬具有很強(qiáng)的富集能力，符合富集型植物的特征。根部囤積型植物對(duì)土壤中的重金屬具有被動(dòng)吸收的特征，能將重金屬吸收至體內(nèi)，大量金屬元素囤積于根部，只有少量向地上部運(yùn)移[30]。馬刺薊根部重金屬地下部分重金屬含量到達(dá)Zn: 992.94mg/kg、Pb:572.04mg/kg、Cd:8.61mg/kg，而地上部分含量?jī)H為Zn:345.08mg/kg、Pb:89.22mg/kg、Cd: 1.72mg/kg，表明其能夠在多種重金屬綜合污染的土壤中生長(zhǎng)，并將從土壤中吸收的重金屬累積在地下部根系部位，屬于根部囤積型植物。規(guī)避型植物則抑制根系對(duì)重金屬的吸收，并將沉淀土壤重金屬在根系表面，而植物體內(nèi)僅吸收很少量的重金屬[23]?？嘬牟吮M管生長(zhǎng)在重金屬元素含量較高的環(huán)境中，但體內(nèi)重金屬含量均未超標(biāo)，富集系數(shù)和轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)均小于1，屬于重金屬規(guī)避型植物。

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（責(zé)編：任秀秀責(zé)校：明茂修）

Heavy Metal Pollution and Accumulation Characteristic of Advantage Plants in Lead and Zinc Mine of Bijie——Taking Magu and Jinzhong Lead and Zinc Mine in Bijie as an Example

SHI Kai-ju1，JIANG Hong2a，2b
(1.Jinlan Middle of Qianxi County,Qianxi,Guizhou551500,China;2a.School of Ecological Engineering，Guizhou University of Engineering Science,Bijie,Guizhou551700,China;2b.Key Laboratory for Biological Resources Development and Environment Building,Guizhou University of Engineering Science，Bijie, Guizhou551700,China)

Mining and smelting of heavy metals not only destroy the ecological balance,but also threaten the health of human beings.We considered 2 research object of lead-zinc mine as the research object in Bijie,using field sampling and method of laboratory analysis,and the contents of heavy metals and dominant plants were investigated in soil.The results showed that the soil in the study area was polluted by Zn,Cu,Pb and Cd element,among which,the Cd pollution was the most serious,and Pb,zinc for light pollution.Analysis of heavy metal content of dominant plants showed and Artemisia lavandulaefolia which belongs to the metal enrichment plant,the Spurs thistle is hoarding types of plant roots,Sonchus oleraceus belongs to metal evade type plant.These dominant plants had some patience to the heavy metals,and could be used as the preferred species for the phytoremediation of abandoned land in lead and zinc mining areas.

Lead and Zinc Mine;Heavy Metal Pollution;Dominant Plant;Accumulation Characteristic

H05

A

2096-0239（2015）05-0151-10

2016-06-15

國(guó)家自然科學(xué)基金“烏蒙山區(qū)蕨類植物多樣性研究”，項(xiàng)目編號(hào)：31560069；貴州省教育廳自然科學(xué)青年項(xiàng)目“畢節(jié)試驗(yàn)區(qū)鉛鋅礦、礦山廢棄地植被恢復(fù)技術(shù)研究”，項(xiàng)目編號(hào)：黔教科（20090071）；貴州省畢節(jié)地區(qū)科技計(jì)劃“畢節(jié)地區(qū)鉛鋅礦土法冶煉廢棄地重金屬污染及植被恢復(fù)技術(shù)研究”，項(xiàng)目編號(hào)：畢科合字[2010]009；貴州省科技廳科學(xué)基金“百里杜鵑國(guó)家森林公園及其鄰近地區(qū)苔蘚植物多樣性及保護(hù)研究”，項(xiàng)目編號(hào)：黔科合J字[2011]2149。

史開(kāi)舉（1989-），男，貴州黔西人，黔西縣金蘭中學(xué)教師。研究方向：恢復(fù)生態(tài)學(xué)。

江洪（1980-），男，貴州遵義人，貴州工程應(yīng)用技術(shù)學(xué)院生態(tài)工程學(xué)院講師，博士。研究方向：恢復(fù)生態(tài)學(xué)。