海南某尾礦區(qū)植物對重金屬As、Hg的富集能力

周文龍

（海南省海洋地質(zhì)資源與環(huán)境重點實驗室，海南海口 570206）

尾礦區(qū)造成土壤重金屬污染主要是由于礦產(chǎn)開采活動產(chǎn)生的廢石長期堆積，在自然環(huán)境下淋濾釋放到環(huán)境中以及冶煉過程中酸性廢水的排放[1-2]。針對重金屬對土壤的污染，采用生物修復(fù)技術(shù)改善土壤環(huán)境具有運行成本低、安全、無二次污染的優(yōu)點[3]。因此，因地制宜在本土植物上進(jìn)行研究，找到合適的超富集植物，對土壤中重金屬的修復(fù)研究具有重要意義。

1 樣品采集及測試

1.1 樣品采集與制備

1.1.1 土壤樣品

在尾礦堆積區(qū)劃分27個種植區(qū)域，采集表層深度0～20cm的土壤，并在該區(qū)域上游采集背景點土壤，采樣過程保證上下混合均勻，樣品質(zhì)量大于500g，經(jīng)干燥、過20目篩后，105℃烘干用球磨機粉碎至0.074mm。

1.1.2 植物樣品

在尾礦堆積區(qū)域劃分 27個植物種植區(qū)域，分別種植夾竹桃，大紅花，木麻黃，紫槐。植物成活后兩周、兩個月、五個月采集各個區(qū)域植物的根和莖葉樣品，并在該區(qū)域上游土壤背景點采集同類型植物。植物樣品經(jīng)45℃烘干粉碎制備成粉末。

1.2 實驗方法

1.2.1 實驗試劑

鹽酸，硝酸：均為優(yōu)級純；硫脲，抗壞血酸，硼氫化鉀：均為分析純；高純氬氣。

1.2.2 試樣分解

土壤樣品：稱取0.2000g 樣品于25mL 玻璃比色管中，加入10mL 王水（1+1）搖勻后置于100℃水浴鍋中加熱分解，期間搖動3～4 次。樣品分解1h 后加入5 %硫脲+5 %抗壞血酸混合溶液5mL，用水定容至刻度，搖勻，澄清。同時按照上述步驟做空白實驗。

植物樣品：稱取0.5000g樣品于50mL消解管中，加入10mL HNO3放入微波消解儀中加熱消解，冷卻后移至25mL 塑料比色管，用水稀釋至刻度，搖勻，澄清。同時按照上述步驟做空白實驗。

1.2.3 樣品分析

本實驗采用AFS法對樣品進(jìn)行分析測定，通過標(biāo)準(zhǔn)曲線法計算樣品中As、Hg的含量。

標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制：用20%鹽酸溶液稀釋配制成As濃度為 1、2、5、10、20μg/L，Hg濃 度 為 0.1、0.2、0.5、1、2μg/L 的混合標(biāo)準(zhǔn)系列。

2 結(jié)果與討論

2.1 土壤中As、Hg含量對比

《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn) GB 15618—2018》中As、Hg風(fēng)險篩選值及27個采樣區(qū)域土壤樣品的分析測試結(jié)果見表1。

表1 土壤中As、Hg的含量

結(jié)果表明，尾礦區(qū)土壤中As、Hg均超過篩選值，并且砷污染嚴(yán)重。

2.2 尾礦區(qū)四種植物中As、Hg含量對比

實驗區(qū)域種植的夾竹桃、木麻黃、大紅花、紫槐四種植物中重金屬As、Hg的含量見表2

表2 植物中As、Hg的含量

續(xù)表

結(jié)果表明，尾礦種植區(qū)四種植物中As、Hg的含量遠(yuǎn)大于背景點植物，對As、Hg均具有較強的富集能力。

2.3 尾礦區(qū)四種植物對土壤中As、Hg的富集能力對比

用富集系數(shù)（BF）表示植物對元素富集能力的強弱，計算公式為：BF =× 100%，夾竹桃、木麻黃、大紅花、紫槐對As、Hg的富集系數(shù)見表3。

表3 四種植物對As、Hg的富集系數(shù)

結(jié)果表明，四種植物中As、Hg的富集系數(shù)均大于1，屬于超富集植物，并且對As、Hg的富集能力均為：大紅花＞木麻黃＞紫槐＞夾竹桃。

2.4 生長周期對植物吸收土壤中As、Hg的影響

分別采集尾礦區(qū)成活兩周、兩個月、五個月三個時間周期的四種植物，其結(jié)果見表4。

表4 四種植物不同時間周期As、Hg 的富集

從圖1和圖2看出：兩周后，木麻黃與大紅花對元素Hg 的富集明顯高于夾竹桃和紫槐；兩個月后，夾竹桃對As、Hg的積累量達(dá)到較高水平，木麻黃對As、Hg 的積累量仍高于其余三種植物，但增幅程度明顯小于夾竹桃和紫槐，大紅花對As、Hg的富集幾乎無變化，紫槐對As、Hg的積累量與夾竹桃和大紅花接近；五個月后，由于自身的揮發(fā)作用，積累于植物體內(nèi)的部分重金屬元素會以揮發(fā)狀態(tài)排出植物體外，導(dǎo)致植物體內(nèi)重金屬元素含量積累量相對減少。

圖1 四種植物不同生長周期對As的富集

圖2 四種植物不同生長周期對Hg的富集

3 結(jié)論

本實驗通過對海南某金礦尾礦土壤及其種植植物中重金屬元素As、Hg的分析測試，研究了土壤中As、Hg的污染狀況，夾竹桃、木麻黃、大紅花、紫槐四種植物在不同成活時間對As、Hg的富集能力對比，以及四種植物之間富集能力的對比。測定結(jié)果表明：該金礦土壤中As、Hg均為重度污染；四種植物對As、Hg均有很強的富集能力；為了提升修復(fù)效率，植物成活兩周到兩個月之間即可處理；對兩種元素的富集能力均為大紅花＞木麻黃＞紫槐＞夾竹桃。