香根草對土壤中銅離子富集作用的研究

曹紅梅　劉細群

摘 要：通過測定不同污染程度的土壤中的銅離子含量，以及香根草的葉和根中銅離子的含量，研究香根草對重金屬銅的富集特性。結果表明，香根草對土壤中的銅離子有富集作用，能夠減少土壤中重金屬銅的含量，達到改良受銅重金屬污染土壤的目的。

關鍵詞：香根草；銅離子；富集作用

中圖分類號 S156 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2014）08-40-03

Abstract：The determination of copper ion content of Vetiveria zizanioides different pollution degree of soil copper ion content and Qingyuan Shek Kok area in leaves and roots，through statistical analysis of experimental data，in-depth study of heavy metal copper enrichment characteristics of Vetiveria zizanioides. The results showed that the copper ion，vetiver plants has enrichment effect，can reduce the content of heavy metals in soil，improve the soil polluted by heavy metals of copper.

Key words：Vetiver；Copper ion；Enrichment

清遠石角鎮是清遠市的納稅大鎮，銅再生產業是該鎮最大的產業，當地的銅價影響著國際的銅價和期貨市場。但是在經濟的快速發展的同時也帶來了環境嚴重的污染，很多當地的居民甚至搬遷到其它地方居住。銅是重金屬元素，不能被微生物降解，只能以化合物的形態流入水體或沉積在土壤中[1-2]，同時，銅也是植物生長發育所必需的微量營養元素，微量能促進植物體的生長發育，而含量過高就會積聚在生物個體中不易遷移，對植物體造成傷害。

香根草是禾本科香根草屬的一種多年生草本植物，原產于印度和非洲大陸南部，該植物的根系縱深發達，植株生物量大，被廣泛應用于公路、鐵路、水庫斜坡的保護、河岸的穩固工程，以及金屬尾礦和采石場的復墾污水治理以及對重金屬治理等方面[3]。有關文獻表明，香根草對鎘、鉛、鋅等重金屬尾礦修復很有效[4]，香根草的根對鉛、鉻、鎳等重金屬有非常強的富集能力[5]，對其它重金屬污染（如As、Zn）修復也有作用[6]，而對銅離子的富集作用的研究較少，對銅污染的土壤改良方面的報道也較少。

本文通過對清遠石角地區受銅污染的土壤及香根草的研究，比較種植香根草前后土壤中的銅離子含量以及香根草的不同部位富集能力比較，分析香根草對重金屬銅離子富集能力大小和主要富集部位，為清遠石角地區的銅污染治理提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料 香根草由廣州市香根草業科技有限公司提供。在清遠市清城區石角鎮受銅污染1a、2a、3a、4a各不同年份的土壤上種植2a香根草前后土壤樣本，采集2a生香根草的葉片、根樣本。

1.2 儀器及試劑 烘干箱；分析天平（FA1004N）；原子吸收分光光度計（WFX-310/320）。空氣-乙炔火焰原子化器，銅空心陰極燈，硝酸，氫氟酸，高氯酸均為優級純，銅標準溶液（市售標準液）。

1.3 測定方法

1.3.1 種植香根草前后土壤中銅含量的測定 GB15618-1995[9]中土壤銅的測定方法對種植前后的土壤中銅離子測定。

1.3.2 香根草的各部位中銅離子富集量的測定 GB/T5009.13-2003[10]的方法對香根草葉片和根中銅離子富集的量進行測定。

1.4 測定指標 富集植物是指能從土壤中富集重金屬并能將其轉移到地上的植物。富集植物對重金屬富集能力高低主要由2個重要指標決定：富集系數（bio.accumulationfactor，BF）和轉移系數（translocation factonTF）[8]，其計算公式如下：

[富集系數（%）=植物體內重金屬含量介質中重金屬含量×100；]

[轉移系數（%）=植物地上部分重金屬含量植物地下部分重金屬含量×100]2 結果與分析

2.1 種植香根草對土壤中銅含量的影響 圖1表明：無論是種植或未種植香根草，土壤中銅離子量隨著銅污染年份延長都逐漸上升，但上升幅度兩者差異較大，種植香根草后土壤中銅離子含量攀升幅度較少，未種植香根草的土壤中銅離子含量攀升幅度較大。從種植香根草與未種植香根草的土壤中銅含量比較可以看出，未種植香根草的土壤內含銅量都比種植香根草的土壤銅含量高，在種植香根草后的土壤含銅量比種植香根草前土壤中含銅量都低，這說明香根草對銅有一定的富集作用，減少了土壤中銅的含量（圖1）。

2.2 香根草各部位富集銅離子量 圖2數據顯示：香根草的葉中富集銅離子的量隨著污染年份延長呈先上升后下降趨勢。圖3數據顯示：香根草的根部富集銅離子的量隨著種植年份延長呈一直呈上升趨勢。比較圖2中和圖3可得知，香根草的根部富集銅離子的量明顯高于葉中富集銅離子的量。香根草的葉片和根部對銅都具有富集作用，其中葉片對銅的富集隨著污染年份的增長而升高，當達到一定濃度時就會出現飽和而出現富集銅能力下降；而香根草的根部位對銅的富集能力隨著污染年份的增加一直升高，說明根部對銅的富集能力較葉部強大，香根草對銅的富集主要集中于香根草的根部（見圖2、圖3）。

2.3 不同污染年份的土壤中種植香根草中銅含量變化 從圖4中看出，香根草葉中的銅轉移系數是先上升后下降，但轉移系數都不高，而根部富集系數逐漸上升，甚至在4a污染年份中達到1.23，這說明香根草對銅的富集主要集中在根部。這也與大量研究表明重金屬進行植物體內后絕大部分積累在根部，只有少量向地上部移動的結果相吻合。香根草根部富集系數在重金屬污染區中相對較高，這也說明其對銅的富集主要在根部。endprint

3 結果與討論

研究結果顯示，香根草能夠富集銅重金屬，使受重金屬污染的土壤中銅的含量減少，其葉片和根部對銅都具有富集作用，主要集中在根部，香根草葉片中銅的含量遠低于根部。受銅污染1a土壤種植了2a的香根草后土壤中的銅離子由153mg/kg降至104mg/kg，基本達到了《中華人民共和國環境保護法》規定的二級農田、果園銅離子含量低于100mg/kg的標準，受銅離子污染嚴重的土壤在通過種植幾輪香根草后銅離子含量有望下降至二級農田標準。

此外，本次研究還表明，香根草對銅的富集能力在重污染區富集效果更加顯著，富集部位主要集中于根部，銅在莖葉中的含量不高；同時香根草具有生物量大，葉粗，莖硬，動物不愿啃食等特點，可以較好防止二次污染[7]，因而在銅污染嚴重的地區可以考慮種植香根草來治理環境污染。從本次研究所得結果分析得知：香根草可作為治理清遠石角地區銅污染的首選植物。

參考文獻

[1]陳凱，胡國謙，饒輝茂，等.紅壤坡地柑桔園栽培香根草的生態效應[J].生態學報，1994，14（3）：249-254.

[2]史春瓊，黃光團.利用香根草吸收水體底泥中重金屬Cu的效能分析[J].凈水技術，2013，3（3）：82-84.

[3]龍 健，黃昌勇，滕 應，等.天臺鉛鋅礦區香根草（Vetiveriaziz anioides）等幾種草本植物的重金屬耐性[J].應用與環境生物學報，2003，9（3）：226-229.

[4]楊兵，藍崇鈺，束文圣.香根草在鉛鋅尾礦上生長及其對重金屬的吸收[J].生態學報，2005，1（6）：45-50.

[5]夏漢平，束文圣.香根草和百喜草對鉛鋅尾礦金屬的抗性與吸收差異研究[J].生態學報，2001，21：1 121-1 129.

[6]韓露，張小平，劉必融，等.香根草對土壤中幾種重金屬離子富集能力的比較研究[J].生物學雜志，2005，10（3）：20-23.

[7]徐德聰，詹婧，陳政，等.種植香根草對銅尾礦廢棄地基質化學和生物學性質的影響[J].生態學報，2012，9（8）：5 683-5 690.

[8]廖芳芳，葛皓，王海霞，等.香根草對煤矸石山砷富集作用初探[J].福建熱作科技，2013，1（4）：9-12.

[9]GB15618-1995，土壤環境質量標準[S].

[10]GB/T5009.13-2003，食品中銅含量測定[S].

（責編：張宏民）endprint

3 結果與討論

研究結果顯示，香根草能夠富集銅重金屬，使受重金屬污染的土壤中銅的含量減少，其葉片和根部對銅都具有富集作用，主要集中在根部，香根草葉片中銅的含量遠低于根部。受銅污染1a土壤種植了2a的香根草后土壤中的銅離子由153mg/kg降至104mg/kg，基本達到了《中華人民共和國環境保護法》規定的二級農田、果園銅離子含量低于100mg/kg的標準，受銅離子污染嚴重的土壤在通過種植幾輪香根草后銅離子含量有望下降至二級農田標準。

此外，本次研究還表明，香根草對銅的富集能力在重污染區富集效果更加顯著，富集部位主要集中于根部，銅在莖葉中的含量不高；同時香根草具有生物量大，葉粗，莖硬，動物不愿啃食等特點，可以較好防止二次污染[7]，因而在銅污染嚴重的地區可以考慮種植香根草來治理環境污染。從本次研究所得結果分析得知：香根草可作為治理清遠石角地區銅污染的首選植物。

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[9]GB15618-1995，土壤環境質量標準[S].

[10]GB/T5009.13-2003，食品中銅含量測定[S].

（責編：張宏民）endprint

3 結果與討論

研究結果顯示，香根草能夠富集銅重金屬，使受重金屬污染的土壤中銅的含量減少，其葉片和根部對銅都具有富集作用，主要集中在根部，香根草葉片中銅的含量遠低于根部。受銅污染1a土壤種植了2a的香根草后土壤中的銅離子由153mg/kg降至104mg/kg，基本達到了《中華人民共和國環境保護法》規定的二級農田、果園銅離子含量低于100mg/kg的標準，受銅離子污染嚴重的土壤在通過種植幾輪香根草后銅離子含量有望下降至二級農田標準。

此外，本次研究還表明，香根草對銅的富集能力在重污染區富集效果更加顯著，富集部位主要集中于根部，銅在莖葉中的含量不高；同時香根草具有生物量大，葉粗，莖硬，動物不愿啃食等特點，可以較好防止二次污染[7]，因而在銅污染嚴重的地區可以考慮種植香根草來治理環境污染。從本次研究所得結果分析得知：香根草可作為治理清遠石角地區銅污染的首選植物。

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[9]GB15618-1995，土壤環境質量標準[S].

[10]GB/T5009.13-2003，食品中銅含量測定[S].

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