貴州牛角塘鉛鋅礦區(qū)優(yōu)勢(shì)植物的重金屬富集特征

頓夢(mèng)杰 張?jiān)葡?宋波 盛昕 周浪 賓娟

摘 要：為篩選適合貴州喀斯特地區(qū)重金屬污染土壤修復(fù)治理以及礦區(qū)生態(tài)復(fù)墾的植物材料，該研究在貴州牛角塘鉛鋅礦區(qū)采集30種優(yōu)勢(shì)植物及其根系土壤，測(cè)定其地上部、地下部和根系土壤的Cd、Cu、Ni、Pb、Zn含量，計(jì)算植物對(duì)重金屬的富集和轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)，并通過(guò)聚類分析綜合評(píng)估植物的應(yīng)用潛力。結(jié)果表明：（1）千里光、鬼針草地上部Cd含量高達(dá)40.33、43.26 mg·kg-1，富集系數(shù)（地上部分）分別為0.20和0.37，轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)分別為1.35和1.16，有較強(qiáng)富集Cd的能力，對(duì)Cd污染土壤有一定的修復(fù)潛力。（2）頭花蓼地上部Cd、Zn含量分別為77.49、3 557.96 mg·kg-1，均為本次調(diào)查30種植物中的最大值，是一種修復(fù)Cd、Zn復(fù)合污染土壤的潛在植物材料。（3）醉魚(yú)草地上部Ni含量為0.62 mg·kg-1，富集系數(shù)（地上部分）和轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)高達(dá)6.16和1.37，醉魚(yú)草是否是Ni的一種富集植物，還需進(jìn)一步研究加以驗(yàn)證。（4）紫茉莉、節(jié)節(jié)草根部Cd、Cu、Pb和Zn含量遠(yuǎn)大于地上部，屬于根部囤積型植物;河北木藍(lán)地上部、地下部Cd、Cu和Zn等重金屬含量都較低，屬于規(guī)避型植物。因此，千里光、鬼針草和頭花蓼可用于修復(fù)土壤重金屬污染，紫茉莉、節(jié)節(jié)草、河北木藍(lán)可用于礦區(qū)復(fù)墾。

關(guān)鍵詞： 牛角塘鉛鋅礦區(qū)， 富集植物， 礦區(qū)復(fù)墾， 根部囤積型植物， 規(guī)避型植物

中圖分類號(hào)：Q948.116

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1000-3142（2022）03-0479-12

Heavy metal enrichment of dominant plants in Niujiaotang mining area of Guizhou Province

DUN Mengjie1， ZHANG Yunxia1， SONG Bo1，2*， SHENG Xin1， ZHOU Lang1， BIN Juan1

（ 1. School of Environmental Science and Engineering， Guilin University of Technology， Guilin 541004， Guangxi， China; 2. Guilin University of Technology， Collaborative Innovation Center for Water Pollution Control and Water Safety in Karst Areas， Guilin 541004， Guangxi， China ）

Abstract：To select suitable materials for remediation of heavy metal pollution in karst areas of Guizhou Province and ecological reclamation of mining area. A total of 30 dominant plants and their root soils were collected in Niujiaotang lead-zinc mining area of Guizhou Province for testing of the contents of Cd， Cu， Ni， Pb and Zn in aboveground， underground? and root soils. The enrichment and transport coefficients of heavy metals by plants were calculated， and the application potential of plants was comprehensively evaluated by cluster analysis. The results were as follows： （1） Cd contents in the aerial part of Senecio scandens and Bidens Pilosa were respetively 40.33 mg·kg-1and 43.26 mg·kg-1， the enrichment coefficients （aboveground part） were respectively 0.20 and 0.37， and the transport coefficients were respectively 1.35 and 1.16， and they had strong ability to enrich Cd and had certain remediation potential for Cd contaminated soil. （2） The contents of Cd and Zn in aboveground of Polygonum capitatum were 77.49 mg·kg-1 and 3 557.96 mg·kg-1 respectively， which were the maximum values among the 30 plants investigated in this survey. It is a potential plant material for remediation of Cd and Zn contaminated soil. （3） The content of Ni in aboveground of Buddleja lindleyana was 0.62 mg·kg-1， and the enrichment coefficient （aerial part） and transport coefficient were 6.16 and 1.37 respectively. However， a further study need to be done to test whether the plant for Ni enrichment. （4） The contents of Cd， Cu， Pb and Zn in the roots of Mirabilis jalapa and Equisetum ramosissimum were much higher than those in aboveground， which were root-hoarding plants. The contents of Cd， Cu， Zn and other heavy metals in aboveground and underground parts of Indigofera bungeana were relatively low， which belonged to evading plant. Therefore， Senecio scandens， Bidens pilosa， and Polygonum capitatum can be used to remediate heavy metal pollution in soil， and Mirabilis jalapa， Equisetum ramosissimum， and Indigofera bungeana can be used for reclamation of mining area.

Key words： Niujiaotang lead-zinc mining area， enrichment， heavy metal， root-hoarding plant， evading plant

近年來(lái)，隨著鉛、鋅等礦產(chǎn)資源開(kāi)采、金屬冶煉等生產(chǎn)活動(dòng)的快速發(fā)展，在金屬冶煉和大力開(kāi)采礦山的過(guò)程中，由于管理不當(dāng)及自然災(zāi)害等原因，使礦山開(kāi)采和金屬冶煉所產(chǎn)生的廢水、廢渣排入礦區(qū)和周圍農(nóng)田土壤，因此導(dǎo)致土壤重金屬污染（李俊凱等，2018）。土壤的污染導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品重金屬超標(biāo)，同時(shí)農(nóng)產(chǎn)品隨食物鏈進(jìn)入人體，對(duì)長(zhǎng)期生活在礦區(qū)周圍居民的身體健康產(chǎn)生了嚴(yán)重的危害（王學(xué)禮等，2010;董彬，2012;Sharifinia et al.，2016）。貴州礦產(chǎn)資源豐富，隨著科技發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步，在對(duì)礦山快速開(kāi)采的過(guò)程中，對(duì)周圍環(huán)境也造成了難以估量的損害，特別是Cd污染，因其具有高毒性、易致癌、快遷移而引起人們的高度重視（張芳等，2018）。因此，不僅需要加大礦區(qū)的治理力度，盡快恢復(fù)礦區(qū)植被，控制礦區(qū)重金屬對(duì)周圍環(huán)境的影響，而且礦區(qū)周圍被重金屬污染農(nóng)田的修復(fù)治理也迫在眉睫。

植物修復(fù)一般是指綠色植物利用自身的新陳代謝來(lái)轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)換和固定土壤環(huán)境中的重金屬元素，進(jìn)而使土壤中重金屬的含量減少或生物毒性降低，從而使被污染的土壤環(huán)境得到凈化的過(guò)程。植物修復(fù)具有適合大面積推廣、治理成本低且操作相對(duì)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)逐漸成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究熱點(diǎn)（Sun et al.，2016;Sarwar et al.，2017）。近年來(lái)許多學(xué)者對(duì)長(zhǎng)于礦區(qū)的植物進(jìn)行了調(diào)查。張會(huì)敏等（2015）通過(guò)對(duì)相思谷礦區(qū)8種優(yōu)勢(shì)植物對(duì)Cd、Pb、Cu和Zn的富集能力的研究認(rèn)為，芒（Miscanthus sinensis）可用于尾礦的植被修復(fù)。付廣義等（2019）對(duì)東江湖鉛鋅礦渣堆場(chǎng)的9種優(yōu)勢(shì)植物進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，馬尾松（Pinus massoniana）對(duì)Pb有很強(qiáng)的的富集能力。Wan等（2017）對(duì)湖南4個(gè)礦山上的植物進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，柔毛堇菜（Viola principis）對(duì)As、Pb和Cd都具有很強(qiáng)的富集能力。李思亮等（2016）通過(guò)研究浙江省4個(gè)鉛鋅礦中自然生長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)植物對(duì)重金屬的富集特性發(fā)現(xiàn)，紫花香薷（ Elsholtzia argyi） 具有 Cd 超富集植物的特征。另外，毛海立等（2011）研究發(fā)現(xiàn)，貴州鉛鋅礦區(qū)的?？浦参飳?duì) Pb、Cd具有顯著的富集效應(yīng)。因此，對(duì)生長(zhǎng)在礦區(qū)周圍的植物進(jìn)行調(diào)查和篩選，初步篩選出對(duì)重金屬具有富集和耐性且生物量大的優(yōu)勢(shì)植物，對(duì)礦區(qū)土壤的修復(fù)和植被恢復(fù)具有重大意義。

雖然目前發(fā)現(xiàn)的超富集植物已有400余種，但大多數(shù)存在生物量小和較差的區(qū)域適應(yīng)性等缺點(diǎn)。因此，本研究通過(guò)對(duì)地處喀斯特地區(qū)的貴州牛角塘鉛鋅礦區(qū)進(jìn)行優(yōu)勢(shì)植物調(diào)查，研究?jī)?yōu)勢(shì)植物對(duì)重金屬的富集特性，篩選出能大量富集重金屬的優(yōu)勢(shì)植物和不易富集重金屬的耐性植物，以期為牛角塘礦區(qū)和其他同類礦區(qū)的土壤修復(fù)提供植物材料。

1 材料與方法

1.1 材料和研究區(qū)概況

貴州牛角塘鉛鋅礦區(qū)，坐落在貴州東部鉛鋅成礦帶的南端。礦山開(kāi)采產(chǎn)生的尾礦，大多以灰白色、灰色和灰褐色鉛鋅細(xì)粒堆放在人們修建的大型尾礦庫(kù)內(nèi)（張建等，2018）。本次調(diào)查的菜園河分礦區(qū)、大坪分礦區(qū)、馬坡分礦區(qū)、獅子洞分礦區(qū)和新橋分礦區(qū)均已停止開(kāi)采多年，該礦區(qū)為以鉛和鋅為主的多金屬礦床。

在該區(qū)域內(nèi)，植物資源極其豐富且長(zhǎng)勢(shì)良好，同時(shí)草本植物和體型小的灌木在礦區(qū)分布區(qū)域廣、數(shù)量多，為本地的優(yōu)勢(shì)物種，分別在這5個(gè)分礦區(qū)內(nèi)選擇優(yōu)勢(shì)植物作為研究材料。

1.2 樣品采集和處理

2017年6月，利用手持式重金屬快速檢測(cè)儀（Innov-X Delta CGSM）進(jìn)行初篩，選擇土壤重金屬含量高的區(qū)域?yàn)椴蓸訁^(qū)。選擇礦區(qū)中自然生長(zhǎng)的、生物量較大的植物種類，多為草本植物，其中生物量較大的物種在體型上明顯大于周圍其他植物。對(duì)于礦區(qū)分布較多的植物采集的樣本較多，局部分布的植物采集混合植物樣，采集3～5株，混合成一個(gè)樣品，植物樣品盡量保持完整。土壤樣品采集與植物同時(shí)進(jìn)行，植物根系附著了大量的土壤，用力抖動(dòng)將土壤抖下后混合均勻，四分法后，取大約1 kg土壤裝入布袋，帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行下一步處理。

所有植物樣品均用聚乙烯塑料袋密封好帶回實(shí)驗(yàn)室，先用自來(lái)水將附著在植物表面的泥土沖洗干凈，再用超純水將植物潤(rùn)洗3～5遍，在通風(fēng)處自然晾干后稱鮮重;將植物置于恒烘箱內(nèi)，105 ℃殺青30 min，并于80 ℃烘干到恒重后稱其干重;計(jì)算各優(yōu)勢(shì)植物的含水率。將烘干的植物放入不銹鋼粉碎機(jī)內(nèi)粉碎充分后裝入聚乙烯袋，記上編號(hào)待測(cè)。將土壤樣品內(nèi)的各種雜物剔除后自然風(fēng)干，用研缽充分研磨后，過(guò)0.841 mm和0.149 mm尼龍篩，分別裝入牛皮信封袋，記上對(duì)應(yīng)編號(hào)保存待測(cè)。

1.3 測(cè)定方法

采用美國(guó)國(guó)家環(huán)保署（US EPA）推薦的HNO3-H2O2體系來(lái)消解土壤樣品，采用HNO3-HClO4方法（EPA 3050B）來(lái)消解植物樣品，有效態(tài)采用DTPA浸提法。使用石墨爐原子吸收分光光度計(jì)（AA-700）測(cè)定樣品Cd含量，用ICP-OES測(cè)定各樣品Cu、Pb、Zn、Ni含量。同時(shí)，在處理的樣品中隨機(jī)加入10%～15%的重復(fù)數(shù)，來(lái)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)方法的準(zhǔn)確性和操作人員對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的干擾。在樣品中分別加入國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)土壤樣品（GSS-4、GSF-4）、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)植物樣品（GSV-1）進(jìn)行質(zhì)量控制，以確保實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性。Cd回收率為82.3%～105.3%，Pb的回收率為92.1%～99.5%，Cu的回收率為95.0%～105.3%，Zn的回收率為89.6%～91.3%，Ni的回收率為97.3%～104.6%，符合分析質(zhì)量控制要求，分析過(guò)程中所用試劑均為優(yōu)級(jí)純，所用的水均為超純水（亞沸水）。

1.4 數(shù)據(jù)處理

富集系數(shù)（bio-enrichment coefficient，BCF）（地上部分）反映植物從土壤中吸收重金屬能力（魏樹(shù)和等，2003），計(jì)算方法如（1）所示：

BCF =Cp / Cs（1）

式中：Cp為植物地上部各重金屬含量（mg·kg-1）;Cs為土壤各重金屬含量（mg·kg-1）。

轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)（transport coefficient，TF）用來(lái)評(píng)價(jià)重金屬?gòu)闹参锔肯虻厣喜康霓D(zhuǎn)移能力 （鄒春萍等，2015），計(jì)算方法如（2）所示：

TF =Cp / Cr（2）

式中：Cp為植物地上部各重金屬含量（mg·kg-1）;Cr為地下部各重金屬含量（mg·kg-1）。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用軟件Excel 2016整理，圖形使用軟件SigmaPlot 15.0繪制，使用軟件SPSS 18.0進(jìn)行方差分析，應(yīng)用ANOVA進(jìn)行差異性檢驗(yàn)，P<0.05表示存在顯著性差異。使用軟件SPSS 18.0進(jìn)行聚類分析，根據(jù)不同樣品的特征，對(duì)其進(jìn)行分類，將性質(zhì)相近的植物歸為一類。

2 結(jié)果與分析

2.1 優(yōu)勢(shì)植物組成

本次調(diào)查采集優(yōu)勢(shì)植物共30種，分屬16科，28屬。其中，菊科12種（占40%），豆科2種（占6.7%），蓼科2種（占6.7%），蕁麻科2種（占6.7%），車前科、唇形科、馬錢科、木賊科、茄科、商陸科、松科、莧科、旋花科、罌粟科、鳶尾科和紫茉莉科各1種（分別占3.3%）。牛角塘鉛鋅礦區(qū)優(yōu)勢(shì)植物種類組成見(jiàn)表1。

由表1可知，草本植物25種，占比83%，說(shuō)明在牛角塘鉛鋅礦區(qū)的復(fù)雜生存條件下，草本植物具有較強(qiáng)的抗性，同時(shí)也說(shuō)明草本植物對(duì)重金屬有很強(qiáng)的耐性。另外，在本次采樣中，部分樣本在多個(gè)礦區(qū)均有采集，其中旋花分別采于獅子洞分礦區(qū)和新橋分礦區(qū)，鬼針草分別采于大坪分礦區(qū)、菜園河分礦區(qū)和獅子洞分礦區(qū)，河北木藍(lán)分別采于菜園河分礦區(qū)和獅子洞分礦區(qū)，藿香薊分別采于菜園河分礦區(qū)和獅子洞分礦區(qū)，千里光分別采于大坪分礦區(qū)和獅子洞分礦區(qū)，小蓬草分別采于獅子洞分礦區(qū)和馬坡分礦區(qū)，野艾蒿分別采于菜園河分礦區(qū)和獅子洞分礦區(qū)，醉魚(yú)草分別采于獅子洞分礦區(qū)、馬坡分礦區(qū)和新橋分礦區(qū)。

2.2 土壤重金屬含量狀況

測(cè)定分析牛角塘鉛鋅礦5個(gè)分礦區(qū)土壤的重金屬含量（表2）。由表2可知，5個(gè)分礦區(qū)土壤中Cd、Pb、Zn的含量均出現(xiàn)較大程度的超標(biāo)現(xiàn)象，說(shuō)明牛角塘鉛鋅礦5個(gè)分礦區(qū)土壤受到Cd、Pb、Zn等3種元素的污染十分嚴(yán)重。另外，5個(gè)分礦區(qū)土壤Cd、Cu、Ni、Pb、Zn含量的變化范圍很大，變異系數(shù)大多數(shù)都在30%以上，說(shuō)明5個(gè)分礦區(qū)重金屬污染都存在較大的空間變異性，礦區(qū)土壤是一種復(fù)雜的多重金屬?gòu)?fù)合污染土壤。礦區(qū)土壤重金屬有效態(tài)含量如表3所示，相關(guān)性分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，有效態(tài)Cu與全量Cu、有效態(tài)Ni與全量Ni、有效態(tài)Pb與全量Pb和有效態(tài)Zn與全量Zn都在0.01水平上有顯著的相關(guān)性。

2.3 植物重金屬含量特征

牛角塘鉛鋅礦5個(gè)分礦區(qū)30種優(yōu)勢(shì)植物體內(nèi)重金屬含量見(jiàn)表4。從表4可以看出，不同植物體內(nèi)重金屬含量差別較大，結(jié)合表2中不同分礦區(qū)土壤中的重金屬含量，從整體上看植物體內(nèi)重金屬的含量與其生長(zhǎng)環(huán)境處的土壤重金屬含量成正比，這與熊云武等（2016）的研究相一致。植物地上部各重金屬含量范圍分別是Cd 0.15～77.49 mg·kg-1、Cu 1.26～21.33 mg·kg-1、Ni 0.16～6.39 mg·kg-1、Pb 2.25～139.1 mg·kg-1、Zn 13.48～3 558 mg·kg-1。地下部各重金屬含量范圍分別是Cd 0.57～45.45 mg·kg-1、Cu 3.73～173.6 mg·kg-1、Ni 0.29～12.45 mg·kg-1、Pb 0.01～611.1 mg·kg-1、Zn 52.39～1 983 mg·kg-1。相比各重金屬在植物體內(nèi)的正常含量，5種重金屬都不同程度地超出了正常范圍值，一般植物體內(nèi)重金屬的正常含量（龍新憲等，2000;Gerber & Léonard，2002）為Pb 0.10～41.70 mg·kg-1、Zn 1.00～160.00 mg·kg-1、Cd 0. 20～3.00 mg·kg-1、Ni 1.00～5.00 mg·kg-1和Cu 0.40～45.80 mg·kg-1。

為了能更好地篩選出對(duì)重金屬有富集能力的優(yōu)勢(shì)植物，選取各植物地上部含量的最大值與超富集植物臨界值進(jìn)行對(duì)比（圖1），其中超富集植物各重金屬的臨界值分別為Cd 100 mg·kg-1、Pb 1 000 mg·kg-1、Cu 1 000 mg·kg-1、Ni 1 000 mg·kg-1、Zn 10 000 mg·kg-1。從表4和圖1可以看出，馬坡分礦區(qū)的頭花蓼、鬼針草和大坪分礦區(qū)的千里光地上部Cd含量分別為77.49、43.26、40.33 mg·kg-1，遠(yuǎn)超普通植物體內(nèi)Cd含量，與Cd超富集植物臨界值的比值分別為0.77、0.43、0.40，這說(shuō)明頭花蓼、鬼針草、千里光對(duì)Cd都有較強(qiáng)的富集能力，同時(shí)頭花蓼地上部Zn含量為3 558 mg·kg-1，與Zn超富集植物臨界值的比值分別為0.36，說(shuō)明頭花蓼對(duì)Cd和Zn都有較強(qiáng)的富集能力。其余植物體內(nèi)這5種重金屬含量與超富集植物臨界值的比值都相對(duì)較小，尤其是采于菜園河分礦區(qū)的河北木藍(lán)，地上部和根部Cd、Cu、Zn含量都很低，說(shuō)明它們對(duì)所處環(huán)境都有很強(qiáng)的適應(yīng)性，具有良好的重金屬耐性。

2.4 礦區(qū)植物對(duì)重金屬的富集與轉(zhuǎn)運(yùn)特征

富集系數(shù)（地上部分）用來(lái)評(píng)價(jià)植物從土壤中吸收重金屬的能力（李俊凱等，2018）。由圖2可知，土壤中Ni和Cu含量較低，雖然鬼針草、醉魚(yú)草、地盤松對(duì)Ni的富集系數(shù)（地上部分）大于1，鬼針草和千里光對(duì)Cu的富集系數(shù)（地上部分）也大于1，但這幾種植物是否對(duì)Ni、Cu有較強(qiáng)的富集能力，還需進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證。所有植物對(duì)Cd、Pb、Zn的富集系數(shù)（地上部分）均小于1，可能與本次調(diào)查區(qū)域土壤中Cd、Pb、Zn含量過(guò)高有關(guān)。其中，野艾蒿對(duì)Cd、Zn的富集系數(shù)（地上部分）分別達(dá)到0.77、0.56，表明野艾蒿對(duì)Cd、Zn具有良好的富集能力;節(jié)節(jié)草對(duì)Cd、Pb、Zn的富集系數(shù)（地上部分）均為此次調(diào)查的30種優(yōu)勢(shì)植物的最小值，其值分別為0.0003、0.0040、0.0005。

轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)表征植物對(duì)重金屬在體內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)能力（楊成等，2010）。從圖2和圖3可以看出，Cu、Zn、Cd在30種優(yōu)勢(shì)植物中的富集能力和轉(zhuǎn)運(yùn)能力存在一定的一致性，而Pb和Ni在30種優(yōu)勢(shì)植物中的富集能力與轉(zhuǎn)運(yùn)能力相差較大。其中，鬼針草、藿香薊、千里光、野艾蒿、醉魚(yú)草、苦苣、龍葵、豚草和博落回對(duì)多種重金屬的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)均超過(guò)1，鬼針草、野艾蒿對(duì)5種重金屬的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)均大于1。另外，節(jié)節(jié)草對(duì)Cd、Ni、Zn的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)均是本次調(diào)查30種植物中的最低值，分別為0.007、0.069、0.008，紫茉莉?qū)b和Cu的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)是本次調(diào)查30種植物中的最低值， 其值分別為0.010、0.029。

2.5 聚類分析

本次調(diào)查中，沒(méi)有一種植物體內(nèi)重金屬的含量達(dá)到超富集植物的臨界值，但對(duì)Cd而言，已經(jīng)有超過(guò)普通植物含量數(shù)十倍的植物，其已具備重金屬富集植物的某些特征，有可能從中篩選出一些潛在的富集植物。為能更好地篩選出對(duì)重金屬具有富集潛力的優(yōu)勢(shì)植物，選取每種植物地上部Cd含量的最大值和對(duì)應(yīng)的富集轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)作為參數(shù)，對(duì)30種優(yōu)勢(shì)植物進(jìn)行聚類分析（圖4）。根據(jù)圖4，可將其劃分為4個(gè)等級(jí)，Ⅰ級(jí)中的植物對(duì)Cd的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)均大于2，Ⅱ級(jí)中的植物對(duì)Cd的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)介于1～2之間，Ⅲ級(jí)植物對(duì)Cd的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)介于0.5～1之間，Ⅳ級(jí)中植物對(duì)Cd的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)均小于0.5，地上部Cd含量與Cd超富集植物臨界值的比值均小于0.04。其中，Ⅰ級(jí)植物有龍葵和商陸，Ⅱ級(jí)植物有千里光、藿香薊、鬼針草、野艾蒿，Ⅲ級(jí)植物有黃瓜菜、河北木藍(lán)等10種，Ⅳ級(jí)植物有節(jié)節(jié)草、紫茉莉等12種。其中，Ⅰ級(jí)中的龍葵和商陸地上部Cd含量較小，分別為3.72 mg·kg-1和7.81 mg·kg-1，Ⅱ級(jí)植物中的千里光、鬼針草、藿香薊、野艾蒿地上部Cd含量分別為40.33、43.26、21.60、22.89 mg·kg-1，轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)和富集系數(shù)（地上部分）分別為1.35和0.20、1.16和0.37、1.65和0.28、1.61和0.77。

3 討論與結(jié)論

富集植物一般是指植物的地上部分對(duì)重金屬的吸收量比普通植物高十倍以上，且不影響正常的生命活動(dòng)的植物。一些植物常年生活在重金屬高背景區(qū)域，經(jīng)過(guò)不斷地馴化后，對(duì)重金屬具有很強(qiáng)的耐性，能在重金屬含量比較高的土壤中正常生長(zhǎng)，這些植物被稱為耐性植物。

植物為了適應(yīng)礦區(qū)復(fù)雜的生存環(huán)境，逐漸對(duì)重金屬具備一定的抗性，但每種植物對(duì)不同重金屬的適應(yīng)能力和抵抗能力各不相同。根據(jù)植物對(duì)土壤重金屬的不同耐性將植物劃分為富集型植物、根部囤積型植物和規(guī)避型植物三種（雷梅等，2005;Vaculík et al.，2012）。

富集型植物能夠大量吸收重金屬并將其運(yùn)移到地上部。對(duì)于土壤重金屬的治理與修復(fù)， 關(guān)鍵是找到合適的富集植物，目前許多學(xué)者在這方面已做了大量研究。印度芥菜（楊卓等，2011;麥笑桃等，2019）、寶山堇菜（劉威等，2003;鄧培雁等，2007）等具有很好的Cd富集能力，但其生物量較小，故在實(shí)際的工程應(yīng)用中也無(wú)法推廣。本研究中鬼針草和千里光作為一種田間雜草，具有生命力強(qiáng)、易培育、生物量大等優(yōu)點(diǎn)。采于馬坡分礦區(qū)的鬼針草和采于大坪分礦區(qū)的千里光地上部Cd含量分別為43.26、40.33 mg·kg-1，遠(yuǎn)大于重金屬在植物體內(nèi)的正常含量，轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)分別為1.35和1.16，富集系數(shù)（地上部分）分別為0.20和0.37，表明千里光和鬼針草可以分別用于大坪分礦區(qū)和馬坡分礦區(qū)土壤Cd污染的治理和修復(fù)。采于馬坡分礦區(qū)的頭花蓼地上部Cd、Zn含量均為30種植物的最大值，表明頭花蓼是一種Cd、Zn復(fù)合污染潛在修復(fù)植物，可用于馬坡分礦區(qū)土壤Cd、Zn污染的治理。采于獅子洞分礦區(qū)的醉魚(yú)草對(duì)Ni的富集系數(shù)（地上部分）和轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)分別為6.16和1.37，均大于1，其地上部Ni含量?jī)H為0.62 mg·kg-1，導(dǎo)致富集系數(shù)（地上部分）大于1的原因是醉魚(yú)草根系土壤中Ni含量過(guò)低，雖然醉魚(yú)草對(duì)Ni有較大的富集轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)，但醉魚(yú)草是否能用來(lái)治理獅子洞分礦區(qū)土壤Ni污染，還需進(jìn)一步的研究加以驗(yàn)證。

根部囤積型植物則是被動(dòng)地吸收土壤中的重金屬，雖然能將重金屬吸收至體內(nèi)，但大部分重金屬只囤積在根部，而不向地上部轉(zhuǎn)移，從而減少對(duì)植物體的傷害。采于獅子洞分礦區(qū)的節(jié)節(jié)草和采于菜園河分礦區(qū)的紫茉莉，均屬于Ⅳ級(jí)植物，其中節(jié)節(jié)草和紫茉莉根部Cd、Cu、Pb的含量介于20.44～611.1 mg·kg-1之間，地上部Cd、Cu、Pb的含量介于0.15～6.19 mg·kg-1之間，根部Zn含量均超過(guò)1 600 mg·kg-1，地上部Zn含量均小于140 mg·kg-1，表明節(jié)節(jié)草和紫茉莉能夠適應(yīng)不同程度的污染土壤， 并將重金屬吸收到地下部根系中， 屬于根部囤積型植物。

規(guī)避型植物則是能抵制對(duì)重金屬的吸收，將土壤重金屬沉積在根系表面，植物體內(nèi)則很少吸收重金屬。采于菜園河分礦區(qū)的河北木藍(lán)，屬于Ⅲ級(jí)植物，根部Cd、Cu、Zn的含量分別為0.72、5.41、72.85 mg·kg-1，地上部Cd、Cu、Zn的含量分別為0.39、4.77、36.90 mg·kg-1，表明河北木藍(lán)不易從土壤中吸收重金屬，屬于規(guī)避型植物。

根部囤積型和規(guī)避型植物，可用于礦區(qū)的復(fù)墾，減少礦區(qū)對(duì)周圍環(huán)境的傷害。因此，節(jié)節(jié)草可用于獅子洞分礦區(qū)，紫茉莉和河北木藍(lán)可用于菜園河分礦區(qū)的礦區(qū)復(fù)墾工作，從而實(shí)現(xiàn)礦區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。

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（責(zé)任編輯 蔣巧媛）

收稿日期：2020-08-24

基金項(xiàng)目：廣西科技重大專項(xiàng) （桂科AA17204047）;廣西自然科學(xué)基金（2013GXNSFEA053002）[ Supported by Major Science and Technology Project in Guangxi （GuiKe AA17204047）; Guangxi Natural Science Foundation （2013GXNSFEA053002）]。

第一作者： 頓夢(mèng)杰（1992-），碩士，主要研究方向?yàn)閰^(qū)域環(huán)境調(diào)查與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，（E-mail）623382673@qq.com。

通信作者：宋波，博士，教授，博士研究生導(dǎo)師，研究方向?yàn)橹亟饘傥廴就寥佬迯?fù)治理，（E-mail）songbo@glut.edu.cn。