10種常見(jiàn)綠化樹(shù)種重金屬積累特性的研究

齊丹卉，劉文勝,2*

（1.西南林業(yè)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，云南 昆明 650224；2.中南林業(yè)科技大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410004）

10種常見(jiàn)綠化樹(shù)種重金屬積累特性的研究

齊丹卉1，劉文勝1,2*

（1.西南林業(yè)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，云南 昆明 650224；2.中南林業(yè)科技大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410004）

測(cè)定了南洋杉（Araucaria cunninghamii）、印度榕（Ficus elastica）、直桿藍(lán)桉（Eucalyptus maideni）等10種常見(jiàn)綠化樹(shù)種在云南省昆明市兩個(gè)污染程度不同地段的重金屬積累特性。結(jié)果表明：不同樹(shù)種對(duì) Zn、Pb、Mn、Cd的積累作用存在差異；同一樹(shù)種中不同重金屬的含量高低順序?yàn)镸n＞Zn＞Pb＞Cd；不同樹(shù)種的重金屬含量隨環(huán)境污染程度的增加而升高；云南樟（Cinnamomum glanduliferum）、雪松（Cedrus deodara）、木犀（Osmanthus fragrans）分別對(duì)Zn、Pb、Mn、Cd積累作用較強(qiáng)，可作為治理污染植物；木犀、雪松、紫葉李（Prunus cerasifera f.atropurpurea）、龍柏（Sabina chinensis cv.Kaizuca）分別對(duì)Zn、Pb、Mn、Cd敏感，可作為監(jiān)測(cè)植物。

重金屬；綠化樹(shù)種；累積特性

土壤重金屬污染是指土壤重金屬含量超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值，土壤中的重金屬積累到一定程度就會(huì)對(duì)土壤—植物系統(tǒng)產(chǎn)生毒害，不僅導(dǎo)致土壤的退化、農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)的降低，而且通過(guò)直接接觸、食物鏈傳遞等途徑危及人類的生命和健康，因而如何治理土壤重金屬污染已引起人們的重視。在城市生態(tài)系統(tǒng)中，汽車尾氣、廢物廢渣的排放等，均為重金屬污染的重要來(lái)源，因而，城市交通要道往往也是典型的重金屬污染地帶[1~3]。為了降低重金屬污染程度，人們采取了多種措施，植物修復(fù)就是其中一種重要的措施，正確配置綠化樹(shù)種也就成為城市降低重金屬污染的重要途徑[4~7]。

本文選取昆明市常見(jiàn)的10種綠化樹(shù)種為研究對(duì)象，通過(guò)這些樹(shù)種重金屬含量在重金屬污染相對(duì)不同的兩個(gè)地段的對(duì)比研究，試圖找出不同植物重金屬吸附特性的差異，從而為昆明市合理選用綠化樹(shù)種提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究地概況

昆明市平均海拔1 894 m，屬于亞熱帶西部型季風(fēng)氣候，冬季晴暖少雨，夏季溫暖濕潤(rùn)。年平均氣溫14.5℃，最熱月平均氣溫19.7℃，最冷月平均氣溫7.5℃。年平均降水量1 035 mm，相對(duì)濕度74%。該區(qū)典型植被類型為半濕性常綠闊葉林。

1.2 采樣

選取昆明市常見(jiàn)綠化樹(shù)種南洋杉（Araucaria cunninghamii）、龍柏（Sabina chinensis cv.Kaizuca）、雪松（Cedrus deodara）、直桿藍(lán)桉（Eucalyptus maideni）、云南樟（Cinnamomum glanduliferum）、廣玉蘭（Magnolia grandiflora）、紫葉李（Prunus cerasifera f.atropurpurea）、印度榕（Ficus elastica）、枇杷（Eriobotrya japonica）、木犀（Osmanthus fragrans）為研究對(duì)象。于2012年7月上旬，在西南林業(yè)大學(xué)校園內(nèi)（以下簡(jiǎn)稱校內(nèi)）、石閘立交橋路段（以下簡(jiǎn)稱校外）分別采摘上述10種植物的葉片。石閘立交橋鄰近三環(huán)路，車流量大，灰塵多，重金屬污染相對(duì)較嚴(yán)重；西南林業(yè)大學(xué)樹(shù)木茂盛，車流量較小，汽車尾氣排放量小，污染程度較低（表1、表2）。

表1 各樹(shù)木在采樣點(diǎn)生長(zhǎng)狀況Table 1 Growth of the sampling trees

采樣時(shí)選取生長(zhǎng)狀況相近、樹(shù)齡相當(dāng)?shù)南嗤瑯?shù)種，在同一地區(qū)（校內(nèi)或校外）選取生長(zhǎng)狀況相近樹(shù)齡相當(dāng)?shù)牟煌瑯?shù)種，樹(shù)種生長(zhǎng)狀況見(jiàn)表1；分別采集當(dāng)年生、向陽(yáng)枝葉片樣品；采集2個(gè)調(diào)查地段0 ~ 20 cm的土壤樣品，測(cè)定pH及重金屬含量（表2）。

1.3 測(cè)定方法

利用原子吸收分光光度法測(cè)定樣品葉片中的重金屬元素Cd、Pb、Zn、Mn含量。首先將采集的樣品用自來(lái)水沖洗干凈葉面灰塵，然后于110℃殺青15 min、65℃烘12 h，磨碎，在550℃下灰化8 h，將灰分置于25 mL燒杯中，以1%硝酸溶解灰分，以中速定容濾紙過(guò)濾于25 mL容量瓶定容，以火焰原子分光光度計(jì)測(cè)定Cd、Pb、Zn、Mn含量。

調(diào)查區(qū)域分為校內(nèi)和校外，采集0 ~ 20 cm的土壤樣品50 g左右，樣品經(jīng)過(guò)風(fēng)干、磨碎、過(guò)塑料篩（100目）后稱取樣品1.0 g置于50 mL燒杯中，加入少許蒸餾水潤(rùn)濕，并加入15 mL王水，同時(shí)做試劑空白。在電熱板上煮至微沸，至有機(jī)物劇烈反應(yīng)后，加5 mL高氯酸，加熱至大量冒白煙后，取下樣品，用15 mL 1%硝酸溶解，以中速定量濾紙濾于25 mL容量瓶中，定容。以火焰原子分光光度計(jì)測(cè)定重金屬含量。

表2 樣地土壤重金屬含量Table 2 Heavy metal content in the soil of sampling trees

1.4 數(shù)據(jù)處理

用SPSS 12.0處理數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果

2.1 不同樹(shù)種的重金屬吸收特性

10種綠化樹(shù)種葉片中Cd、Pb、Zn、Mn的含量存在較大差異，總體而言，各樹(shù)種葉片中重金屬含量以Mn為最高，Zn其次，Cd最低，這可能是由于不同元素的活性及植物有效性不同，它們?cè)跇?shù)木中的含量也產(chǎn)生較大差異（圖 1）。不同樹(shù)種重金屬含量也存在差異，云南樟、雪松吸收重金屬能力較強(qiáng)；同一樹(shù)種對(duì)不同重金屬吸收能力也不同，如南洋杉吸收Pb的能力較強(qiáng)，但吸收其它重金屬的能力則較弱；紫葉李吸收Cd的能力較強(qiáng)，吸收其它元素能力則較弱（圖1）。

圖1 不同樹(shù)種葉片中Cd、Pb、Zn、Mn含量Figure 1 Content of Cd, Pb, Zn and Mn in leaves of sampling trees

2.2 不同地段的重金屬積累量

圖1顯示，不同污染程度地段植物葉片重金屬含量不同，污染較高地段生長(zhǎng)的植物所含重金屬含量也較高。校外由于交通、建筑工地等造成的尾氣和揚(yáng)塵的影響，使得該地段樹(shù)木的重金屬吸收與累積含量高于校內(nèi)。測(cè)定結(jié)果表明，校內(nèi)樹(shù)種南洋杉、直桿桉、廣玉蘭、云南樟、枇杷、紫葉李未檢出Cd，校內(nèi)枇杷、直桿桉未檢出Pb，由于其含量較低，在統(tǒng)計(jì)結(jié)果時(shí)為方便均以0對(duì)待；統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示校外樹(shù)種中Cd的平均含量分別比校內(nèi)增加469%，Pb增加92%，Zn增加44%，Mn增加84%。由此可見(jiàn)，不同地段的環(huán)境條件不同，該處樹(shù)木重金屬的吸收與累積也受到一定影響，在一定程度上，樹(shù)葉中的重金屬含量隨環(huán)境污染程度的增加而升高。

2.3 不同樹(shù)種的重金屬吸收差異

各個(gè)樹(shù)種對(duì)重金屬Cd、Pb、Zn、Mn的吸收是有差異的。以Zn為例，相對(duì)含量最高的為雪松（100%），其次為桂花（99%）和云南樟（83%），最低的為紫葉李（50%）。增加率方面校外樹(shù)葉中重金屬含量比污染程度較低的校內(nèi)均有所提高，增加率的大小在一定程度上反映出它們對(duì)Zn的抗性或解除作用，作用由強(qiáng)至弱依次為：南洋杉（244%）、直桿桉（140%）、紫葉李（73%）、龍柏（62%）、橡皮樹(shù)（50%）、廣玉蘭（43%）、雪松（32%）、枇杷（28%）、桂花（12%）、云南樟（5%）。所測(cè)樹(shù)種對(duì) Cd的積累作用從大至小依次為云南樟、直桿桉、紫葉李、雪松、桂花、龍柏、枇杷、橡皮樹(shù)、南洋杉、廣玉蘭；對(duì)Pb的積累作用是雪松最大，云南樟和南洋杉其次，枇杷最小；對(duì)Zn的積累作用是雪松最大，桂花和云南樟居中，紫葉李最小；對(duì)Mn的積累作用是雪松最大，桂花其次，南洋杉最小。對(duì)Cd的抗性作用是龍柏較強(qiáng)，桂花較弱；對(duì)Pb的抗性作用是云南樟最大，南洋杉其次，龍柏、雪松最小；對(duì)Zn的抗性作用是南洋杉較強(qiáng)，云南樟較弱；對(duì)Mn的抗性作用是桂花較強(qiáng)，龍柏、紫葉李較小。表1顯示，植物在不同地點(diǎn)生長(zhǎng)狀況均較好，總體而言，校內(nèi)植物長(zhǎng)勢(shì)較校外的好。

表3 校內(nèi)外植物Cd、Pb、Zn、Mn增加率Table 3 Increasing rate of Cd, Pb, Zn, Mn in sampling trees

3 結(jié)論與討論

（1）同一樹(shù)種中 Cd、Pb、Zn、Mn等不同重金屬元素的含量差異較大，相同元素在不同樹(shù)種中的含量也存在一定差異。不同金屬元素在土壤中的化學(xué)變化、形態(tài)分布及其生物有效性各不相同，導(dǎo)致各元素活性也有較大不同，所測(cè)樹(shù)木均以Mn的含量最高，其次為Zn、Pb，Cd含量最低。

（2）不同地段的環(huán)境條件不同，樹(shù)木的重金屬含量也不同。隨環(huán)境污染程度的增加而升高，即校外高于校內(nèi)。總體而言，校外樹(shù)種中Cd的平均含量分別比校內(nèi)增加469%，Pb增加92%，Zn增加44%，Mn增加84%。

（3）不同地段的重金屬含量存在差異，樹(shù)木生長(zhǎng)狀況也因此不同。校內(nèi)植物由于污染較小，生長(zhǎng)情況相對(duì)較好，而校外植物則相對(duì)生長(zhǎng)較差，特別是廣玉蘭、紫葉李、桂花和云南樟。

（4）不同樹(shù)種對(duì)重金屬積累作用有較大差異。所測(cè)樹(shù)種對(duì)Cd的積累作用從大至小依次為云南樟、直桿桉、紫葉李、雪松、桂花、龍柏、枇杷、橡皮樹(shù)、南洋杉、廣玉蘭；對(duì)Pb的積累作用是雪松最大，云南樟和南洋杉其次，枇杷最小；對(duì)Zn的積累作用是雪松最大，桂花和云南樟居中，紫葉李最小；對(duì)Mn的積累作用是雪松最大，桂花其次，南洋杉最小。

（5）不同樹(shù)種對(duì)重金屬的抗性作用也不相同。對(duì)Cd的抗性作用為龍柏較強(qiáng)，桂花較弱；對(duì)Pb的抗性作用是云南樟最大，南洋杉其次，龍柏、雪松最小；對(duì)Zn的抗性作用為南洋杉較強(qiáng)，云南樟較弱；對(duì)Mn的抗性作用為桂花較強(qiáng)，龍柏、紫葉李較小。

積累作用較強(qiáng)的樹(shù)種對(duì)重金屬污染的治理、控制和修復(fù)具有一定作用，抗性較弱的即較為敏感的樹(shù)種對(duì)重金屬污染的監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)有一定指示意義。因此，在城市綠化中，合理搭配敏感樹(shù)種和積累能力較強(qiáng)的樹(shù)種對(duì)環(huán)境污染的監(jiān)測(cè)、治理均具有重要意義。

[1] 楊學(xué)軍，唐東芹，許東新，等.上海地區(qū)綠化樹(shù)種重金屬污染防護(hù)特性的研究[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2004，15（4）：687－690.

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Preliminary Study on Heavy Metals Accumulation in Ten Tree Species in Kunming

QI Dan-hui1，LIU Wen-sheng1,2
（1.Departments of Environmental Science and Engineering, Southwest Forestry University, Kunming 650224, China; 2.College of Life Science and Technology, Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, China）

Ten common tree species were selected and their heavy metal content was determined at different areas in Kunming, Yunnan province.The results showed that different tree species had varied accumulation of Zn, Pb, Mn and Cd, and increased with pollution degree.Cinnamomum glanduliferum, Cedrus deodara, Osmanthus fragrans had higher accumulation rate in Zn, Pb, Mn, Cd, and could be planted at polluted areas for better control.O.fragrans, C.deodara, Prunus cerasifera and Sabina chinensis cv.Kaizuca was sensitive to Zn, Pb, Mn, Cd, and could be monitoring plant.

heavy metals; greening tree; accumulation

S718.3

A

1001-3776（2014）06-0055-04

2014-05-31；

2014-08-022

國(guó)家自然科學(xué)基金（31160048）資助

齊丹卉（1979－），女，山東昌邑人，講師，碩士，從事森林生態(tài)學(xué)研究；*通訊作者。