重金屬Hg2+、Pb2+對芥菜種子萌發的傷害研究

黃秀榮

（廣西南丹縣環境監測站，廣西 南丹 547200）

引言

重金屬一般是指密度在4.5g/cm3以上的金屬[1]，農作物受到重金屬污染后，不僅嚴重影響其產量和質量，更為嚴重的是它們經過食物鏈進入人體，在人體內富集，危害人類健康。本實驗以芥菜為材料，研究不同濃度重金屬Hg2+、Pb2+溶液處理下的芥菜的發芽勢、發芽率以及種子對重金屬的吸收量，比較Hg2+、Pb2+的毒性對植物萌發及幼苗生長發育的影響，為農業生產提供早期預報該重金屬對農作物的毒害效應，為在環境監測中評價重金屬污染提供理論依據。

1 實驗部分

1.1 實驗材料、試劑和儀器

（1）材料：大坪埔芥菜。（2）試劑：重金屬溶液的配置：將HgCl2配成濃度分別為1×10-4、5×10-4、1×10-3、5×10-3、1×10-2、5×10-2mol/L的溶液；將Pb（NO3）2配成濃度分別為3.2×10-5、1.6×10-4、8×10-4、4×10-3、2×10-2、1×10-1mol/L的溶液。其他試劑：0.5mol/L的鹽酸溶液、磷酸二氫鉀、淀粉、碘化鉀、碘、濃硝酸、高氯酸（以上試劑均為分析純）。（3）儀器：培養箱、烘箱、原子吸收光譜儀等。

1.2 方法

使用兩組培養皿，鋪上三張濾紙，分別加入六種濃度分別為1×10-4、5×10-4、1×10-3、5×10-3、1×10-2、5×10-2mol/L的Hg2+溶液和濃度分別為3.2×10-5、1.6×10-4、8×10-4、4×10-3、2×10-2、1×10-1mol/L的Pb2+溶液各15mL，對照實驗用蒸餾水。在每個培養皿中均勻放入50粒芥菜種子，于25℃培養箱中培養。兩種試劑各培養一組芥菜種子，用于觀察發芽勢、發芽率及種子吸收重金屬的量的情況。

種子發芽勢、發芽率的測定：培養3天后記錄發芽種子數，7天后再記錄一次發芽種子數。第一 次記錄的發芽種子數為種子發芽勢，第二次記錄的發芽種子數為種子發芽率。計算出發芽勢和發芽率[2]。

表1：不同濃度Hg2+處理下對芥菜萌發的影響

表2 不同濃度Pb2+處理下對芥菜萌發的影響

表3 Hg2+標準曲線繪制

表4 Pb2+標準曲線的繪制

圖1 Hg2+標準曲線

圖2 Pb2+標準曲線

2 種子對重金屬Hg2+、Pb2+吸收量的測定

2.1 重金屬含量的測定

將種子芽全剝皮，用蒸餾水洗凈，放進小燒杯中，于烘箱70℃下烘干。然后把樣品研碎，稱其干重。加入10mL的濃HNO3浸泡過夜，然后置于恒壓電熱爐上微火加熱。待顆粒溶解后，加入2mLHClO4繼續加熱消解，有黃煙時可補加濃HNO3至黃煙散盡。繼續加熱至冒白煙，溶液變為粉紅色或淡黃色為止，然后用濃度為1%的HNO3或1%的HCl溶解殘渣、過濾。Hg2+處理下定容至50mL，Pb2+處理下定容至100mL。最后把兩種樣品分別于原子吸收光譜儀上測定重金屬含量。

2.2 工作曲線的繪制

（1）Hg2+標準曲線繪制：稱取HgCl2并將其用蒸餾水定容并分別稀釋為0mg/L、10mg/L、20mg/L、30mg/L、40mg/L溶液，于原子吸收光譜儀上測定其吸光度，繪制成曲線，即為汞的標準曲線。（2） Pb2+標準曲線繪制：稱取Pb（NO3）2并將其用蒸餾水定容并分別稀釋為0mg/L、2mg/L、4mg/L、6mg/L、8mg/L、10mg/L溶液，于原子吸收光譜儀上測定其吸光度，繪制成曲線，即為汞的標準曲線。

3 實驗結果

3.1 發芽勢、發芽率的統計

第一天、種子吸水膨脹，沒有發芽；第二天，對照實驗、Hg2+除5×10-2mol/L、Pb2+除1×10-1mol/L以外都發芽；第三天情況如前；第七天，發芽種子數略有增加。

發芽勢=（規定天數內已發芽的種子粒數/供作發芽的種子粒數）×100%

發芽率=（全部發芽的種子粒數/供作發芽的種子粒數）×100%（表1、表2）。

圖3 Hg2+、Pb2+——干重關系曲線

3.2 不同濃度Hg2+處理、Pb2+處理下芥菜種子對重金屬的吸收（表3、圖1、表4、圖2）

3.3 不同濃度下的吸收量（表5、表6、圖3）

4 結果分析

4.1 不同濃度Hg2+、Pb2+處理下對芥菜種子的發芽勢、發芽率的影響

從表1和表2可看出，芥菜種子在不同濃度Hg2+、Pb2+處理下，發芽勢和發芽率都隨著Hg2+、Pb2+濃度的增大而成下降趨勢。低濃度Hg2+、Pb2+處理下的發芽勢和發芽率與對照實驗的相差甚小，說明在低濃度下對種子的萌發幾乎無抑制作用；在高濃度處理下對芥菜種子萌發的抑制作用很明顯。然而不同濃度Hg2+和Pb2+對芥菜種子萌發影響也存在著差異，總體來說Pb2+處理下種子的發芽勢和發芽率略高于Hg2+處理下的。濃度為5×10-2mol/L Hg2+和濃度為1×10-1mol/LPb2+溶液處理下的發芽勢、發芽率都為零，說明在制種子萌發的極限濃度中Pb2+要高于Hg2+。從以上分析可以看出：Hg2+對芥菜種子萌發的抑制作用比Pb2+明顯。

4.2 不同濃度Hg2+、Pb2+處理下芥菜種子對重金屬的吸收量比較

從圖3看出，相同濃度Hg2+和Pb2+溶液處理下種子對Hg2+的吸收量比對Pb2+的吸收量大，且不管Hg2+還是Pb2+都有隨著重金屬濃度增大而增大的趨勢。但是當Pb2+的濃度大于4×10-3mol/L時，芥菜種子對Pb2+的吸收量處于相對平緩的趨勢曲線，這中現象可能與重金屬的毒性大小及其重金屬在植物根部所具有的累積作用不同有關。Hg2+在植物根部的累積比Pb2+的大，其變化也較Pb2+大，同時從前面可以看出Hg2+處理下對芥菜的發芽勢、發芽率的影響較Pb2+大，這可能與在相同條件下，芥菜種子對Hg2+的吸收量較Pb2+大有關。

結語

綜合實驗結果表明：Hg2+和Pb2+對植物的危害方式、機理和強度的不同，因此產生的傷害癥狀和程度也是有區別的[3]。Pb2+對芥菜的毒性相對Hg2+的較弱，但兩者的毒性都較強，這不同程度地體現在種子萌發過程中發芽勢、發芽率及種子對重金屬吸收量的三項指標中。

表5 不同濃度Hg2+處理下重金屬含量

表6 不同濃度Pb2+處理下重金屬含量

[1]廖自基.微量元素的環境化學及生物效應[M].北京,中國環境出版社,1992,331-386.

[2]涂正大.植物生理學[M].東北師范大學出版社,1989,6(1),375-383.

[3]張玉秀,柴團耀.植物耐重金屬機理研究進展[J].植物學報,1999,41(5).