修復含Pb2＋污水的植物篩選

姜虎生，胡曉楠，王宏燕

（1．遼寧石油化工大學環境與生物工程學院，遼寧 撫順，113001；2．東北農業大學資源與環境學院，黑龍江 哈爾濱，150030）

隨著采礦、冶煉、化工、電鍍、電子、制革等行業的發展，民用固體廢棄物的不合理填埋和堆放，重金屬污染物事故性排放，大量化肥、農藥的施用等，各種重金屬污染物進入水體。由于重金屬污染物在水體中具有相當高的穩定性和難降解性，積累到一定程度就會嚴重危害水體、水生植物及水生動物系統，并可通過食物鏈累積在水產品體內，進而影響人體健康。因此，水體重金屬污染已成為人們關注的焦點［1］。

鉛（Pb）污染來源廣泛，主要來自汽車廢氣和冶煉、制造以及使用鉛制品的工礦企業。鉛對人的肺、腎臟、生殖系統、心血管系統危害嚴重，主要表現為智力下降、腎損傷、不育、流產以及高血壓，還可引起鉛腦病、腹絞痛、多發性神經炎、溶血性貧血等［2］。

植物修復作為一門新興技術，由于具有明顯的生態效益、經濟效益和景觀功能，已引起廣泛重視［3］。作者在此以香蒲、水芹菜、綠葉莧菜為研究對象，研究了水生植物對含Pb2＋污水的修復效果。

1 實驗

1．1 材料處理

選取撫順市撫西河沿岸濕地的香蒲、水芹菜、綠葉莧菜3種植物作為實驗材料。挖取植株時要盡可能地避免傷害地下根系，保持地下莖完整無損，同時做好保濕處理。將中生植物種植在花盆里進行適應性培養，將水生植物放入水中培養，5d后，篩選長勢好的植株備用［4］。

1．2 方法

分別配制濃度為20mg·L－1、100mg·L－1、200mg·L－1、300mg·L－1的Pb2＋溶液。用上述4種濃度的Pb2＋溶液分別平行培養3種植物，每天向培養容器中加入蒸餾水至原始刻度以補充失去的水分；20d后將培養液過濾，用3510型原子吸收分光光度計測定Pb2＋含量。植物用清水沖凈，分開根系、莖葉，剪斷，于70℃烘干至恒重，用高氯酸－硝酸消解后待測［5］。

1．3 根系耐性指數的測定

根系耐性指數可以很好地反映植物對重金屬的耐性情況。測定方法：清洗植物根系，測量其原始長度；將整個植株放在不同初始濃度Pb2＋溶液中培養20d后，取出植株，測量處理后根系長度；處理后根系長度與原始根系長度的比值即為根系的耐性指數。

2 結果與討論

2．1 3種植物對不同初始濃度Pb2＋溶液的累積效果（表1）

由表1可以看出，隨著Pb2＋初始濃度的增大，3種植物對Pb2＋的累積量相應增加，增幅大小依次為香蒲＞水芹菜＞綠葉莧菜；不同植物的根系對Pb2＋初始濃度的適應程度不同，即由根系向莖葉遷移Pb2＋的能力不同，其大小依次為香蒲＞水芹菜＞綠葉莧菜，遷移系數最大的為香蒲，最小的為綠葉莧菜。

表1 3種植物對不同初始濃度Pb2＋溶液的累積效果／μg·g－1 Tab．1 Accumulation effect of three kinds of plant to different initial concentrations of Pb2＋ solution／μg·g－1

2．2 不同Pb2＋初始濃度下，3種植物根系對Pb2＋的耐受性（表2）

表2 植物根系對Pb2＋的耐性指數Tab．2 Tolerance index of plant roots to Pb2＋

由表2可以看出，隨著Pb2＋初始濃度的增大，3種植物根系對Pb2＋的耐性指數都呈先增后減的趨勢，說明低濃度的Pb2＋對這3種植物根系的生長有促進作用；香蒲的原始耐性指數最大，且在最高濃度條件下，它的耐性指數也在3種植物中是最大的；香蒲根系的耐受趨勢與水芹菜根系的耐受趨勢相近，均是在Pb2＋初始濃度為200mg·L－1時，耐性指數達到最大，而當Pb2＋初始濃度增大到300mg·L－1時，耐性指數下降，Pb2＋明顯抑制根系的生長，且水芹菜的耐性指數降幅較香蒲更大些；綠葉莧菜的原始耐性指數最小，且在Pb2＋初始濃度為200mg·L－1時就開始抑制根系的生長，可見綠葉莧菜根系的耐性不如香蒲和水芹菜。

2．3 不同Pb2＋初始濃度下，3種植物對Pb2＋的去除量（表3）

表3 不同Pb2＋初始濃度下，3種植物對Pb2＋的去除量／mgTab．3 Pb2＋Removal capacity of three kinds of plant under different Pb2＋initial concentrations／mg

由表3可以看出，隨著Pb2＋初始濃度的增大，3種植物對Pb2＋的去除量均顯著升高，去除量的大小依次為香蒲＞水芹菜＞綠葉莧菜。

2．4 不同Pb2＋初始濃度下，3種植物對Pb2＋的去除率（表4）

表4 不同Pb2＋初始濃度下，3種植物對Pb2＋的去除率／%Tab．4 Pb2＋ Rermoval rate of three kinds of plant under different Pb2＋initial concentrations／%

由表4可以看出，隨著Pb2＋初始濃度的增大，3種植物對Pb2＋的去除率依次降低，但香蒲對Pb2＋的去除率始終高于水芹菜和綠葉莧菜，并且去除率始終保持在50%以上，去除率的降低幅度也最小。在這3種植物中，綠葉莧菜對Pb2＋的去除率最低，可能與植物本身的生物物性有關。這表明，香蒲和水芹菜對環境中Pb2＋的去除有很好的效果。

3 結論

（1）3種植物體內Pb2＋的累積量與環境中Pb2＋濃度有明顯的相關性。隨著Pb2＋初始濃度的增大，3種植物對Pb2＋的累積量大小依次為香蒲＞水芹菜＞綠葉莧菜。

（2）不同Pb2＋初始濃度下，3種植物對水體中Pb2＋的去除率不同。隨著溶液中Pb2＋初始濃度的增大，3種植物對Pb2＋的去除率大小依次為香蒲＞水芹菜＞綠葉莧菜，最大去除率分別為77%、69%、42%。

（3）3種植物中，香蒲對Pb2＋的修復效果比水芹菜和綠葉莧菜的修復效果好。香蒲是濕生植物，屬于濕生植物中的挺水植物，其生物量相對較大，對Pb2＋的耐受性也很強，是一種很好的修復Pb2＋的植物；水芹菜對Pb2＋也有一定修復效果，但不如香蒲那樣明顯。

［1］于曉莉，劉強．水體重金屬污染及其對人體健康影響的研究［J］．綠色科技，2011，（10）：123－126．

［2］張英慧，袁東亞，趙志鵬，等．重金屬鉛污染對動植物的危害綜述［J］．安徽農學通報，2011，17（2）：55－56．

［3］張皓．江蘺對水體重金屬鉛鎳的蓄積及生物修復研究［J］．環境監控與預警，2011，3（1）：48－53．

［4］Raskin I，Smith R D，Salt D E．Phytoremediation of metals：Using plants to remove pollutants from the environment［J］．Current O－pinion in Biotechnology，1997，8（2）：221－226．

［5］渠榮遴，李德森．水體重金屬污染的植物修復研究（Ⅱ）——種苗過濾去除水中重金屬鉛［J］．農業環境保護，2002，21（6）：499－501．