云南省個(gè)舊冶煉廢水灌區(qū)7種植物對(duì)重金屬富集作用的研究

周金華，余 浪，宗世榮，王奕舒，肖亞楠，施 矞，李云駒

(國(guó)家磷資源開發(fā)利用工程技術(shù)研究中心，云南 昆明 650600)

0 引言

農(nóng)田重金屬污染不僅破壞土壤的正常功能[1]，阻礙作物生長(zhǎng)[2]，降低作物產(chǎn)量和品質(zhì)[3]，還能通過“土壤—植物—人”的途徑進(jìn)入人體。重金屬通過進(jìn)入食物鏈而影響人體健康，重金屬的穩(wěn)定性和難遷移性使其污染作用具有長(zhǎng)期持續(xù)性，現(xiàn)已成為當(dāng)前生態(tài)健康關(guān)注的熱點(diǎn)問題[4]。重金屬在土壤中大量積累導(dǎo)致土壤性質(zhì)惡化，影響土壤的物理特性和營(yíng)養(yǎng)元素的供應(yīng)[5]，影響植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收和利用，引起養(yǎng)分缺乏[6]，在植物體內(nèi)富集，可擾亂代謝，使細(xì)胞生長(zhǎng)發(fā)育停止[7]。重金屬的積累也會(huì)影響微生物群落結(jié)構(gòu)、種群增長(zhǎng)特征及遺傳特征等降低微生物多樣性和土壤酶活性[8]。同時(shí)，重金屬污染具有隱蔽性，當(dāng)發(fā)現(xiàn)污染時(shí)，危害已經(jīng)達(dá)到很嚴(yán)重程度，耕地重金屬污染導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全令人擔(dān)憂[9]。

目前，由于植物修復(fù)技術(shù)成本低且適于大范圍應(yīng)用，迅速成為了土壤修復(fù)的研究焦點(diǎn)[10,11]，同時(shí)大量學(xué)者對(duì)重金屬的植物富集修復(fù)展開深入的研究。王振艷[12]研究了河南省新鄉(xiāng)市王村鎮(zhèn)及周邊地區(qū)鎘污染現(xiàn)狀，認(rèn)為莧菜(AmaranthustricolorL.)、狗尾草(Setariaviridis(L.)Beauv.)和紫薇(LagerstroemiaindicaL.)對(duì)研究區(qū)域的Cd具有高富集能力，可用于凈化土壤。趙雅曼等[13]為篩選出可用于修復(fù)土壤重金屬污染的植物種類，對(duì)位于福建省三明市東部尤溪縣的鉛鋅開采基地的7種草本植物蘆葦(PhragmitesaustraliasTrin.)、芒萁[Dicranopterisdichotoma(Thunb.)Berhn.]、筆管草[EquisetumramosissimumDesf. Subsp. debile(Roxb. ex Vauch.)Hauke]、烏蕨[Stenolomachusanum(Linn.)Ching]、烏毛蕨(BlechnumorientaleL.)、藿香薊(AgeratumconyzoidesL.)和毛蕨[Cyclosorusinterruptus(Willd.)H. Ito])的重金屬富集特性進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，所選7種植物對(duì)Cd、Pb、Zn和Cu等重金屬具有一定的富集修復(fù)能力，不同植物對(duì)重金屬的富集和轉(zhuǎn)移能力存在一定差異，其中芒萁對(duì)Cd、Pb和Cu均具有較強(qiáng)的吸收能力，且對(duì)3種重金屬的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)和富集系數(shù)均>1，是一株潛在的多金屬富集植物。陸金等[14]對(duì)銅陵獅子山礦區(qū)尾礦庫(kù)及周邊17種鄉(xiāng)土植物重金屬含量及富集特性進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)15種植物對(duì)2種以上的重金屬轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)>1，是潛在的富集植物，其中刺槐(RobiniapseudoacaciaL.)、苦賣菜(IxerispolycephalaC.)、野茼蒿(CrassocephalumcrepidioidesS.)、葛根(RadixPuerariae)、苜蓿草(LotuscorniculatusL.)等5種植物對(duì)Cd的富集系數(shù)和轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)都>1，白茅(ImperatacylindricaL.)和刺兒草(ActinstemmaLobatum)對(duì)重金屬Cu、Pb、Zn和Mn的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)>1，但富集系數(shù)卻<1，能夠?qū)⒏康闹亟饘僭剞D(zhuǎn)移至植物的地上部分，從而降低土壤重金屬污染。針對(duì)重金屬的植物修復(fù)存在一定的地域性，不同重金屬污染區(qū)，因氣候條件、土壤性質(zhì)及污染物類型等，其優(yōu)生植物物種差異較大，本研究主要針對(duì)云南省個(gè)舊冶煉廢水灌區(qū)的重金屬植物富集特性研究展開。

云南個(gè)舊是以生產(chǎn)錫為主并產(chǎn)鉛、鋅、銅等多種有色金屬的冶金工業(yè)城市，是中外聞名的“錫都”。乍甸鎮(zhèn)距離個(gè)舊15km，周圍分布有大屯選礦廠、雞街冶煉廠，農(nóng)田多以冶煉廢水灌溉，致使當(dāng)?shù)刂亟饘傥廴緡?yán)重[15]。本研究在對(duì)云南個(gè)舊市乍甸鎮(zhèn)休閑農(nóng)田土壤養(yǎng)分及重金屬含量、其生長(zhǎng)的7種原生植物中不同重金屬及其他元素的含量分析測(cè)定的基礎(chǔ)上，對(duì)該地區(qū)重金屬污染土壤植物修復(fù)的可行性、高富集能力植物品種篩選進(jìn)行探索，通過篩選提出適合該地區(qū)重金屬修復(fù)的原生植物品種，探究強(qiáng)富集植物的富集特性，旨在為當(dāng)?shù)赝寥乐亟饘僦参镄迯?fù)提供理論依據(jù)和品種來(lái)源。

1 實(shí)驗(yàn)材料及方法

1.1 研究地區(qū)概況

研究地點(diǎn)位于云南省個(gè)舊市北郊乍甸鎮(zhèn)牛奶小鎮(zhèn)1期。乍甸鎮(zhèn)東接大屯鎮(zhèn)，南連錫城鎮(zhèn)，西與建水縣接壤，北與倘甸鄉(xiāng)毗鄰。地理位置東經(jīng)103°06′～103°12′、北緯23°24′～23°35′，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，海拔高度為1250～2522m，年平均降雨量為1100mm，年平均氣溫15.8℃，最高氣溫30.3℃，最低氣溫-4.7℃，全年無(wú)霜期320d左右，立體氣候明顯，分布有壩區(qū)、山區(qū)和半山區(qū)地貌類型。研究地點(diǎn)選擇重金屬超標(biāo)休閑地塊，面積約為6hm2(103°9′40.81″E～103°9′53.47″E、23°27′26.24″N～23°27′34.95″N)，距省道212公路約370m，距冶金廢水排放渠約170m。該地塊陽(yáng)光充足，氣候溫和，植物資源豐富，能為植物重金屬富集提供良好的土壤和氣候條件。

1.2 樣品采集及處理

2020年1月中旬，在研究地點(diǎn)“之”字形選取5個(gè)1m×1m樣方，進(jìn)行樣方內(nèi)植物數(shù)量統(tǒng)計(jì)，選取樣方內(nèi)株數(shù)>5%的7種植物進(jìn)行植物樣品采集，分別為灰藜(ChenopodiumalbumL.)、蘿卜(RaphanussativusL.)、苜蓿(MedicagoSativaL.)、續(xù)斷菊(SonchusasperL.)、燕麥(AvenasativaL.)、救荒野豌豆(ViciasativaL.)和油菜(BrassicanapusL.)的根、莖、葉樣品及生長(zhǎng)區(qū)域的土壤樣品。采用多點(diǎn)混合法進(jìn)行采樣，每種植物設(shè)置5個(gè)樣點(diǎn)，分別采用梅花型布點(diǎn)隨機(jī)取樣，每個(gè)采樣點(diǎn)采集1～2株，并將5個(gè)取樣點(diǎn)植株樣品合成一個(gè)混合樣，每種植物重復(fù)3次取樣。根據(jù)地塊徑流方向，在地塊上游、中游和下游三個(gè)區(qū)域采集土壤樣品，采集根區(qū)0～40cm土壤，每個(gè)區(qū)域采集1個(gè)樣品，每個(gè)樣品重復(fù)3次。共采集植物根樣、莖樣、葉樣各7個(gè)，共21個(gè)，采集土壤樣品共9個(gè)。植物和土壤樣品采集后帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析。

將采回的植物樣先用自來(lái)水洗凈，再用去離子水淋洗2～3遍，吸干表面水分稱其鮮重，然后在105℃烘箱中殺青30min，并于65～70℃烘干至恒重，稱其干重以測(cè)定植物樣含水率。烘干后的樣品分別用瑪瑙磨碎機(jī)粉碎，過0.25mm篩后保存?zhèn)溆?。土壤樣品去除其中的巖石和植物殘留等雜物，自然風(fēng)干14d后用四分法取樣，磨碎過0.15mm篩后保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3 測(cè)定方法

準(zhǔn)確稱量過篩后的土壤樣品與植物樣品0.200g置于100mL消煮管中，先用水潤(rùn)濕樣品，然后加濃H2SO45mL，消解至棕黑色時(shí)，取下消煮管，稍冷后逐滴加入300g/L H2O210 滴，并不斷搖動(dòng)消煮管，再加熱至微沸10～20min，稍冷后再加入H2O25～10滴。如此反復(fù)2～3次，至消煮液呈無(wú)色或清亮色后，再加熱5～10min，以除盡過剩的H2O2。取出冷卻，用水定容至100mL，取過濾液作為目標(biāo)樣品進(jìn)行電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)元素分析測(cè)定，消煮時(shí)同時(shí)做空白試驗(yàn)以校正試劑誤差。取10g風(fēng)干土樣，以1∶1液土比加蒸餾水，充分?jǐn)嚢韬箪o置30min，使用pH計(jì)測(cè)定上層清液pH值。取0.5g(精確至0.0001g)硫酸消煮，中間不斷滴加H2O2，消煮至清亮，凱氏定氮儀測(cè)定全氮含量，采用重鉻酸鉀容量法測(cè)定有機(jī)質(zhì)含量。

植物體重金屬含量分為葉部含量(leaf content, LC)、莖部含量(stem content, SC)、地下部分含量(root content, RC)、地上部分含量(aboveground content, AC)和全株含量(total plant content, TPC)，其相互間換算關(guān)系如下：

葉部含量(LC)=葉部總含量/葉部生物量；

莖部含量(SC)=莖部總含量/莖部生物量；

根部含量(RC)=根部總含量/根部生物量；

地下部分含量(RC)=根部總含量/根部生物量；

地上部分含量(AC)=(葉部屬總含量+莖部總含量)/(葉部生物量+莖部生物量)；

全株含量(TPC)=(葉部總含量+莖部總含量+根部總含量)/(葉部生物量+莖部生物量+根部生物量)。

植物重金屬累積特征用富集系數(shù)(enrichment coefficient，EC)、轉(zhuǎn)移系數(shù)(transfer coefficient，TC)和生物轉(zhuǎn)移系數(shù)(biological transfer coefficient，BTC)表示：

富集系數(shù)(EC)=植物體內(nèi)重金屬含量/土壤中重金屬含量；

轉(zhuǎn)移系數(shù)(TC)=植物地上部重金屬含量/地下部重金屬含量；

生物轉(zhuǎn)移系數(shù)(BTC)=(植物地上部重金屬含量×地上部生物量)/(根部重金屬含量×根部生物量)。

采用Excel、SPSS 19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用LSD多重比較進(jìn)行差異性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤元素組成特性

該地區(qū)土壤為紅壤土，土壤基本理化性質(zhì)見表1。將該地區(qū)農(nóng)田土壤理化性質(zhì)與全國(guó)第二次土壤普查土壤養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(表2)對(duì)應(yīng)比較可知：pH 值為6.81～7.30，呈中性；全氮為1.48～1.52g/kg，介于第二等級(jí)與第三等級(jí)之間，養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)屬于豐富；全磷為0.96～1.34g/kg，介于第一等級(jí)與第二等級(jí)之間，養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)屬于很豐富；全鉀為7.21～8.45g/kg，屬于第五等級(jí)，養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)屬于豐富程度低；有機(jī)質(zhì)含量為61.24～63.51g/kg，超出第一等級(jí)，養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)屬于極度豐富。通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)全氮、全磷和有機(jī)質(zhì)含量豐富，而全鉀含量偏低，農(nóng)田土壤肥力水平良好。

表1 試驗(yàn)區(qū)域土壤大、中量元素含量 (g/kg)

表2 全國(guó)第二次土壤普查土壤養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn) (g/kg)

云南省個(gè)舊市因礦產(chǎn)開采及冶煉廢水用于農(nóng)田灌溉，導(dǎo)致以砷、鎘、鉻、鉛等為主的重金屬在農(nóng)田土壤中含量居高不下，其土壤重金屬元素含量如表3所示，該地區(qū)總砷為93.68～146.75mg/kg(>40mg/kg)、總鎘3.29～4.58mg/kg(>1.0mg/kg)超出國(guó)家土壤環(huán)境衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB 15618-1995)，對(duì)土壤環(huán)境質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)較高，土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值如表4所示；總鉛53.09～134.74mg/kg(>35mg/kg)，介于土壤環(huán)境質(zhì)量一級(jí)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)與二級(jí)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)存在一定風(fēng)險(xiǎn)；總鉻含量為43.02～82.63mg/kg，低于90mg/kg，低于土壤環(huán)境質(zhì)量一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，鉻對(duì)土壤環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)較低，土壤鉻含量基本上保持自然背景水平。因此，該地的重金屬污染主要來(lái)源于砷、鎘的污染，其重金屬含量已超過土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及人體健康造成嚴(yán)重影響。該地生長(zhǎng)有多種鄉(xiāng)土植物，生長(zhǎng)狀況良好，其對(duì)該地區(qū)的重金屬具有非常強(qiáng)的適應(yīng)性，同時(shí)長(zhǎng)期生長(zhǎng)在該環(huán)境下其對(duì)重金屬的耐受性和富集能力較強(qiáng)，對(duì)重金屬元素具有一定的富集能力。

表3 試驗(yàn)區(qū)域土壤金屬元素及重金屬元素含量 (mg/kg)

表4 土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值 (mg/kg)

2.2 不同植物對(duì)砷、鎘、鉻、鉛的富集含量

(1)鎘含量

在灰藜、蘿卜、苜蓿、續(xù)斷菊、野豌豆、油菜中，鎘在葉部含量最高，分別為2.10、4.73、2.85、4.89、2.92、4.83mg/kg，蘿卜、續(xù)斷菊和油菜葉部的鎘含量大于土壤中的含量，其中續(xù)斷菊中含量最高；而鎘在燕麥中根部含量最高，為2.58mg/kg。同時(shí)，不同植物對(duì)鎘富集的含量存在差異，蘿卜、續(xù)斷菊、油菜葉部鎘含量較其他植物差異顯著。在根部與莖部均為續(xù)斷菊最高，分別為2.94和2.74mg/kg，顯著高于其他植物。

(2)砷含量

在灰藜、蘿卜、苜蓿、野豌豆、油菜中，葉部砷含量最高，分別為7.88、9.63、14.44、22.18、12.40mg/kg，其中野豌豆葉部砷含量顯著高于其他植物。續(xù)斷菊、燕麥在根部含量較高，分別為8.23、6.12mg/kg，且續(xù)斷菊根部砷含量顯著高于其他植物。砷在莖部積累的含量低于葉部，砷在野豌豆莖部的含量顯著高于其他植物。

(3)鉻含量

鉻在不同植物體內(nèi)的積累的含量差異較大，在灰藜、油菜中含量較低。在蘿卜葉、苜蓿莖、續(xù)斷菊根、續(xù)斷菊葉、燕麥根、野豌豆葉中含量較高，分別為4.97、6.53、10.88、8.72、8.84、11.80mg/kg。續(xù)斷菊根部鉻含量顯著高于其他植物，而在莖部與葉部，野豌豆顯著高于其他植物。

(4)鉛含量

鉛在蘿卜葉、苜蓿葉、續(xù)斷菊根、燕麥根、野豌豆莖、野豌豆葉、油菜葉中的含量較大，分別為11.04、8.84、6.91、6.57、14.71、20.19、8.99mg/kg。其中在續(xù)斷菊、燕麥及野豌豆根部的含量顯著高于其他植物，而莖部與葉部均為野豌豆中含量最高，且與其他植物差異達(dá)顯著水平。

注：不同小寫字母代表顯著性差異水平(P<0.05)圖1 不同植物體中富集的重金屬的含量

2.3 不同植物對(duì)砷、鎘、鉻、鉛的富集特性

(1)鎘含量

鎘在植物中的富集特性存在差異，富集系數(shù)大小為續(xù)斷菊>蘿卜>救荒野豌豆>油菜>苜蓿>灰藜>燕麥，續(xù)斷菊對(duì)鎘的富集系數(shù)為0.038，顯著高于其他植物；轉(zhuǎn)移系數(shù)大小為油菜>苜蓿>蘿卜>救荒野豌豆>續(xù)斷菊>灰藜>燕麥，油菜對(duì)鎘的轉(zhuǎn)移系數(shù)為3.82，顯著高于其他植物；生物轉(zhuǎn)移系數(shù)油菜>救荒野豌豆>續(xù)斷菊>灰藜>蘿卜>苜蓿>燕麥，油菜、救荒野豌豆對(duì)鎘的生物轉(zhuǎn)移系數(shù)分別為10.87、10.28，顯著高于其他植物，兩者之間差異不顯著。

(2)砷含量

砷在植物中的富集特性存在差異，富集系數(shù)大小為救荒野豌豆>苜蓿>油菜>灰藜>續(xù)斷菊>燕麥>蘿卜，救荒野豌豆對(duì)砷的富集系數(shù)為0.179，顯著高于其他植物；轉(zhuǎn)移系數(shù)大小為蘿卜>救荒野豌豆>苜蓿>油菜>灰藜>燕麥>續(xù)斷菊，蘿卜對(duì)砷的轉(zhuǎn)移系數(shù)為6.81，顯著高于其他植物。生物轉(zhuǎn)移系數(shù)大小為救荒野豌豆>灰藜>蘿卜>油菜>續(xù)斷菊>燕麥>苜蓿，救荒野豌豆對(duì)砷的生物轉(zhuǎn)移系數(shù)為32.09，顯著高于其他植物。

(3)鉻含量

鉻在植物中的富集特性存在差異，富集系數(shù)大小為救荒野豌豆>續(xù)斷菊>苜蓿>燕麥>油菜>蘿卜>灰藜，救荒野豌豆對(duì)鉻的富集系數(shù)為0.093，顯著高于其他植物；轉(zhuǎn)移系數(shù)大小為蘿卜>救荒野豌豆>苜蓿>油菜>灰藜>續(xù)斷菊>燕麥，蘿卜對(duì)鉻的轉(zhuǎn)移系數(shù)為3.00，顯著高于其他植物；生物轉(zhuǎn)移系數(shù)大小為救荒野豌豆>灰藜>蘿卜>續(xù)斷菊>油菜>苜蓿>燕麥，救荒野豌豆對(duì)鉻的生物轉(zhuǎn)移系數(shù)為15.91，顯著高于其他植物。

(4)鉛含量

鉛在植物中的富集特性存在差異，富集系數(shù)大小為救荒野豌豆>蘿卜>油菜>續(xù)斷菊>苜蓿>燕麥>灰藜，救荒野豌豆對(duì)鉛的富集系數(shù)為0.178，顯著高于其他植物；轉(zhuǎn)移系數(shù)大小為救荒野豌豆>苜蓿>蘿卜>油菜>灰藜>續(xù)斷菊>燕麥，救荒野豌豆對(duì)鉛的轉(zhuǎn)移系數(shù)為3.20，顯著高于其他植物；生物轉(zhuǎn)移系數(shù)大小為救荒野豌豆>灰藜>油菜>續(xù)斷菊>蘿卜>苜蓿>燕麥，救荒野豌豆對(duì)鉛的生物轉(zhuǎn)移系數(shù)為23.92，顯著高于其他植物。

3 討論

污染土壤的重金屬主要包括鎘(Cd)、鉛(Pb)、鉻(Cr)和類金屬砷(As)等生物毒性顯著的元素，可引起植物生理功能紊亂、營(yíng)養(yǎng)失調(diào)[16]，鎘、鉛、鉻等元素在作物籽實(shí)中富集系數(shù)較高，即使超過食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，也不影響作物生長(zhǎng)、發(fā)育和產(chǎn)量，此外砷能減弱和抑制土壤中硝化、氨化細(xì)菌活動(dòng)，影響氮素供應(yīng)[17]。在土壤中移動(dòng)性小，不易隨水淋濾，不為微生物降解，通過食物鏈進(jìn)入人體后，潛在危害極大[18]。生長(zhǎng)在重金屬嚴(yán)重污染土壤中的植物對(duì)重金屬具有一定的耐性，但不同植物對(duì)重金屬的吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)和富集具有一定差距。

鎘在蘿卜、續(xù)斷菊、油菜的葉部大量積累，且續(xù)斷菊根部和葉部中鎘含量亦為最高；砷在灰藜、蘿卜、苜蓿、野豌豆、油菜的葉部大量富集，野豌豆的葉部與莖部對(duì)砷的富集能力為供試植物中最強(qiáng)，而砷在根部中的富集能力為續(xù)斷菊最強(qiáng)；鉻在續(xù)斷菊的根部與葉部、燕麥根、野豌豆的葉部大量富集，其中野豌豆葉部鉻含量最高，同時(shí)續(xù)斷菊為根部富集含量最大的植物；鉛在野豌豆莖部與葉部、蘿卜葉部、苜蓿葉部、油菜葉部中大量富集，其中野豌豆對(duì)鉛的富集能力最強(qiáng)。野豌豆和續(xù)斷菊對(duì)大部分重金屬具有強(qiáng)烈的富集和轉(zhuǎn)移能力，其研究結(jié)果與王軍[19]、葉文玲[20]、陸金[14]、李元[21]等學(xué)者的研究結(jié)果一致，野豌豆和續(xù)斷菊可作為土壤重金屬污染修復(fù)的優(yōu)選植物品種。

從表5可見，蘿卜、苜蓿、續(xù)斷菊、救荒野豌豆和油菜對(duì)Cd的TC>1，表明其對(duì)Cd具有很強(qiáng)的轉(zhuǎn)運(yùn)能力，同時(shí)供試植物對(duì)Cd的BTC均>1，其中灰藜、續(xù)斷菊、救荒野豌豆和油菜分別達(dá)到了6.97、8.28、10.28、10.87，表明其能夠?qū)d由地下部分大量轉(zhuǎn)運(yùn)至地上部分；灰藜、蘿卜、苜蓿、救荒野豌豆和油菜對(duì)As的TC>1，表明它們對(duì)As具有很強(qiáng)的轉(zhuǎn)移能力，其中蘿卜的TC值最大，達(dá)6.81，且灰藜、蘿卜、救荒野豌豆和油菜對(duì)As的BTC>5，其中救荒野豌豆的BTC值最大，達(dá)32.09，地上部分的As含量為地下部分的32.09倍；蘿卜、苜蓿和救荒野豌豆對(duì)Cr的TC>1，對(duì)Cr具有很強(qiáng)的轉(zhuǎn)移能力，救荒野豌豆對(duì)Cr的生物轉(zhuǎn)移系數(shù)達(dá)15.91，其地上部分的Cr含量是地下部分的15.91倍；灰藜、蘿卜、苜蓿、救荒野豌豆和油菜對(duì)Pb的TC>1，對(duì)Pb具有很強(qiáng)的轉(zhuǎn)運(yùn)能力，其中救荒野豌豆對(duì)Pb的BTC值達(dá)23.92，具有將Pb由地下部分大量轉(zhuǎn)運(yùn)至地上部分的能力。

表5 7種植物對(duì)Cd、As、Cr、Pb的富集特性

Punz和Sieghardt等[22]將重金屬耐受性植物分為富集型、根部囤積型、規(guī)避型和莖葉部轉(zhuǎn)運(yùn)型4類。富集型植物是指其EC>1，TC>1，BTC>1，且地上部分富集了大量的重金屬，可用于植物重金屬污染土壤的植物提取修復(fù)。根部囤積型是指其EC>1，TC<1，根部富集了大量重金屬，但往葉部的重金屬轉(zhuǎn)運(yùn)量較少，可用于重金屬污染土壤的植物穩(wěn)定修復(fù)。所選供試植物EC均未>1，不屬于富集型和根部囤積型植物，對(duì)重金屬的富集含量未超過土壤中重金屬含量。規(guī)避型植物，其EC<1或TC<1，植物體內(nèi)含有少量重金屬?；肄紝儆贑d和Cr規(guī)避型植物，續(xù)斷菊屬于As、Cr和Pb規(guī)避型植物，燕麥屬于Cd、As、Cr和Pb規(guī)避型植物，油菜屬于Cr規(guī)避型植物。莖葉部轉(zhuǎn)運(yùn)型植物是指其EC<1，TC>1，BTC>5，雖富集系數(shù)未>1，但地上部分重金屬富集含量遠(yuǎn)高于地下部分，可用于植物重金屬污染土壤的植物提取修復(fù)。從表5可見，灰藜對(duì)As和Pb的TC>1，對(duì)As和Pb的BTC分別為14.49和8.4，對(duì)As和Pb具有較強(qiáng)的葉部轉(zhuǎn)運(yùn)能力，所以灰藜屬于As、Pb莖葉部轉(zhuǎn)運(yùn)型植物；蘿卜對(duì)As的TC>1，對(duì)As的BTC為9.00，屬于As莖葉部轉(zhuǎn)運(yùn)型植物；續(xù)斷菊對(duì)Cd的TC>1，對(duì)Cd的BTC為8.28，屬于Cd莖葉部轉(zhuǎn)運(yùn)型植物；救荒野豌豆對(duì)Cd、As、Cr和Pb的TC>1，對(duì)Cd、As、Cr和Pb的BTC分別為10.28、32.09、15.91和23.92，對(duì)所研究的4種重金屬均有強(qiáng)烈的轉(zhuǎn)運(yùn)能力，且生物轉(zhuǎn)移系數(shù)為供試植物中最高的植物，救荒野豌豆對(duì)Cd、As、Cr和Pb屬于強(qiáng)莖葉部轉(zhuǎn)運(yùn)型植物。救荒野豌豆對(duì)多種重金屬元素均具有強(qiáng)烈的生物轉(zhuǎn)運(yùn)作用，能夠?qū)⒏扛患闹亟饘?0～32倍的含量轉(zhuǎn)運(yùn)至地上部分，在植物重金屬修復(fù)過程中有利于通過植物地上部分的生長(zhǎng)和攜出達(dá)到對(duì)重金屬的修復(fù)作用。

4 結(jié)論

試驗(yàn)地塊具有良好的氣候條件和植物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)元素，砷和鎘等重金屬元素超出土壤環(huán)境衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)限值，分別達(dá)到了146.75、4.58mg/kg。對(duì)供試地塊上生長(zhǎng)數(shù)量最多的7種植物進(jìn)行重金屬含量測(cè)定，其中蘿卜、續(xù)斷菊、油菜的葉部對(duì)鎘具有極強(qiáng)的富集作用，其植株體鎘含量高于土壤中鎘含量，而砷、鉻和鉛也能在野豌豆、苜蓿、續(xù)斷菊和油菜的葉部富集，其中在救荒野豌豆的葉部中富集量最大，鉻、鉛分別達(dá)到9.8和18.19mg/kg。對(duì)7種植物對(duì)不同重金屬的富集特性的研究發(fā)現(xiàn)，野豌豆對(duì)重金屬具有一定的富集和轉(zhuǎn)移作用，對(duì)Cd、As、Cr及Pb的生物轉(zhuǎn)移系數(shù)均為所選植物中最高，分別達(dá)到10.28、32.09、15.91和23.92。該地主要重金屬污染來(lái)源于Cd和As，蘿卜、續(xù)斷菊和油菜可作為Cd的富集轉(zhuǎn)移植物用于重金屬植物修復(fù)，其轉(zhuǎn)移系數(shù)>1；同時(shí)救荒野豌豆因其強(qiáng)大的生物轉(zhuǎn)移能力，可將重金屬由地下部分轉(zhuǎn)移至地上部分，達(dá)到對(duì)重金屬的修復(fù)。因此，針對(duì)該污染地塊的重金屬植物修復(fù)，可優(yōu)先選擇野豌豆及續(xù)斷菊進(jìn)行綜合富集修復(fù)。