大通湖及東洞庭湖蔞蒿中重金屬元素的含量特征

祝云龍+孫小舟+胡亞輝

摘要：蔞蒿是洞庭湖區分布廣泛且有重大經濟價值的食用作物，并且是大通湖及東洞庭湖區的主要水生植物。研究發現，洞庭湖區蔞蒿的主要污染物是鎘，其次是砷、鉛、汞，東洞庭湖區蔞蒿根、莖葉中鎘的含量分別是國家農產品安全限量標準的25.4～47.6、18.6～37.6倍。蔞蒿對重金屬鎘、鉛、汞、砷的富集能力較強，且在同一植物的不同器官中對重金屬的吸收富集能力有明顯的差異，一般為根部大于莖葉部。

關鍵詞：蔞蒿；重金屬；富集作用；含量特征

中圖分類號：X835文獻標志碼：A文章編號：1002-1302（2014）02-0248-02

收稿日期：20133-06-19

基金項目：國家自然科學基金（編號：41151044）；湖北省教育廳項目（編號：Q20122501）。

作者簡介：祝云龍（1978—），男，河南太康人，博士，副教授，研究方向為濕地資源與環境。E-mail：zhylong78@163.com。蔞蒿（Artemisia selengensis）別稱藜蒿、蘆蒿、水艾、水蒿等，為菊科蒿屬多年生草本植物，分布范圍較廣，主要生長在低洼潮濕的水溝邊以及山坡、荒灘、沼澤淡水湖草灘地，其風味獨特，營養豐富，富含多種生理活性物質和多種微量元素，具有較高的藥用價值與食用價值。但蔞蒿也是一種富集鎘的植物，其食用部分鎘的富集量基本與土壤中的鎘含量接近[1]。

由于重金屬元素具有難降解、易積累、毒性大[2]等特點，因此植物組織中的重金屬含量與周邊環境中重金屬元素的含量呈正相關關系。植物組織中的很多元素含量是周邊環境中的幾十甚至是上百倍[3]，并通過食物鏈的遷移和轉化，最終對人的生命健康構成危害，如鎘在人體內可長期滯留，半衰期長達40年，有致癌和致畸作用；砷會在人體的肝、腎、肺、骨骼、肌肉等部位積蓄，引起慢性中毒，進而導致神經系統、血液系統、消化系統等損傷，誘發皮膚癌、肺癌等疾病，潛伏期可長達幾年至幾十年；鉛對腎臟和肝臟均有損害作用；汞不但能引起腎臟疾病，還能引起慢性中毒[4-5]。因此，選取人們經常食用的蓮藕和蔞蒿作為研究對象，通過分析植物體內的重金屬含量，不但可以指示環境中的重金屬含量，還可以為人們的食物提供品質參考，而且可以為采用改變種植模式來修復沉積物中的重金屬污染提供依據。

1材料與方法

1.1樣品的采集

選擇大通湖區、東洞庭湖南區、東洞庭湖北區3個具有代表性的采樣區，于2005年11月進行采樣，采集蔞蒿的莖葉、根及根部周邊的沉積物。蔞蒿用不銹鋼刀采集，沉積物放入聚乙烯塑料袋中密封并低溫保存，帶回實驗室后立即進行預處理。

1.2樣品的處理和分析

將蔞蒿根、莖葉分別用自來水沖洗干凈，再用去離子水沖洗后剪碎，在80 ℃條件下烘干至恒重。稱取5.00 g樣品于250 mL三角燒杯中，分別加入5 mL HClO4、20 mL HNO3、2.5 mL H2SO4（50%），放置數小時后置于電熱板上加熱，若溶液變為棕色，應補加HNO3使有機物分解完全，冷卻后加15 mL水，再加熱至冒白煙，定容。采用石墨爐原子吸收分光光度法測定植物樣品中的鎘、鉛含量，采用非色散原子熒光光度法測定植物樣品中的砷含量。稱取1.00 g左右的樣品于聚四氟乙烯管中，加2～4 mL HNO3浸泡過夜，再加2～3 mL 30%過氧化氫。蓋好內蓋、旋緊不銹鋼外套后放入恒溫干燥箱中，于120～140 ℃保持3～4 h，在箱內自然冷卻至室溫后將消化液全部洗入容量瓶中，定容至刻度后混勻備用。用冷原子吸收光譜法測定蔞蒿樣品中的總汞含量。

測定鎘、鉛所用的儀器為220FS 200Z型原子吸收分光光度計，檢測限分別為0.01、0.2 μg/L；測定鉛、砷的儀器為 AF-610A-2500 型原子熒光光譜儀，檢測限分別為0.001、0.02 μg/L。

2結果與分析

2.1大通湖及東洞庭湖蔞蒿中重金屬元素的含量特征

從圖1、表1中可以看出，東洞庭湖北區和南區蔞蒿根中鎘的平均含量分別為2.38、1.27 mg/kg，分別是國家對農產品中重金屬安全限量標準的47.6、25.4倍；并且北區蔞蒿根中鎘的含量是南區的1.87倍。由圖2可以看出，東洞庭湖北區、南區蔞蒿莖葉中的鎘含量分別為1.88、0.93 mg/kg，分別是國家對農產品中重金屬安全限量標準的37.6、18.6倍；北區蔞蒿莖葉中鎘的含量是南區的2.02倍。由此可以看出，東洞庭湖北區蔞蒿根、莖葉中的鎘含量是東洞庭湖南區的1.9倍，蔞蒿根中鎘的含量是莖葉的1.3倍，說明東洞庭湖北區比南區的鎘污染嚴重。

2.2植物對重金屬元素的富集作用及評價

富集系數是衡量植物對重金屬積累能力大小的一個重要指標，富集系數越大，植物對重金屬的富集能力越強。不同植物及同一植物的不同器官對重金屬的吸收富集能力都有明顯的差異。富集系數一方面反映了植物本身的富集特性，另一方面也反映了重金屬在植物體內的遷移能力。本研究采用大通湖及東洞庭湖沉積物中的重金屬質量分數的平均值作為背景值來估算蔞蒿根和莖的富集系數，其計算公式為：

環境中的重金屬含量與植物組織中的重金屬含量呈正相關，植物組織中很多元素的含量是環境中的幾十甚至是上百倍，因此可以通過分析植物體內的重金屬來指示環境中的重金屬水平。以大通湖和東洞庭湖底泥中重金屬元素的平均含量[7]（洞庭湖沉積物中鎘、鉛、汞、砷的含量分別為2.38、6195、0.28、34.53 mg/kg）作為研究蓮子、藕和蔞蒿中重金屬含量的背景濃度，計算蓮子、藕和蔞蒿的富集系數（表2）。

由表2可知，蔞蒿根對重金屬鎘、鉛、汞、砷富集能力的排序為鎘>砷>鉛>汞；蔞蒿莖葉對鎘、鉛、汞、砷的富集能力的排序為鎘>鉛>砷>汞。在濕生植物蔞蒿中，鎘、鉛、砷主要積累在根部，而汞在根、莖葉中的積累量相差不大。在水生植物蓮藕中，鉛、砷主要積累在根部，在果實中的積累較少，鎘、汞在蓮子和藕中的積累程度相差不大。本試驗結果表明：同一水生植物的不同器官對各種重金屬的吸收富集能力有明顯的差異。表2蔞蒿不同部位重金屬的平均含量及富集系數endprint

用SPSS軟件對底泥中的重金屬含量與蔞蒿中重金屬的含量作了相關分析，結果表明，底泥中的鎘、鉛、汞、砷含量與蔞蒿根、莖葉中的鎘含量沒有相關性，說明底泥環境中鎘、鉛、汞、砷的含量對蔞蒿根莖葉的影響不顯著；蔞蒿根與莖葉中的鎘含量達到了顯著的相關性（P<0.05），相關系數為0.915，其他金屬元素之間沒有達到顯著的相關性。

3小結

東洞庭湖區蔞蒿根、莖葉中鎘的含量分別是國家對農產品安全限量標準的25.4～47.6、18.6～37.6倍；蔞蒿根、莖葉中砷的含量分別是國家對農產品安全限量標準的 26.48～30.24、3.90～6.68倍；蔞蒿根、莖葉中鉛的含量分別是國家對農產品安全限量標準的21.70～45.25、21.8～26.2倍；蔞蒿根、莖葉中汞的含量分別是國家對農產品安全限量標準的0.096～0.153、0.121～0.125倍。蔞蒿中鎘、鉛、砷主要積累在根部，而汞在根和莖中的積累量相差不大。

洞庭湖區蔞蒿對重金屬鎘、鉛、汞、砷的富集能力較強，且同一植物的不同器官對各種重金屬的吸收富集能力有明顯差異，一般是根部的吸收富集能力大于莖葉部。

參考文獻：

[1]潘靜嫻，戴錫玲，陸勐俊. 蔞蒿重金屬富集特征與食用安全性研究[J]. 中國蔬菜，2006（1）：6-8.

[2]魏樹和，周啟星. 重金屬污染土壤植物修復基本原理及強化措施探討[J]. 生態學雜志，2004，23（1）：65-72.

[3]Ceburnis D，Steinnes E. Conifer needles as biomonitors of atmospheric heavy metal deposition：comparison with mosses and precipitation，role of the canopy[J]. Atmospheric Environment，2000，34（25）：4265-4271.

[4]Luckey T D，Venugopal B. Metal toxicity in mammals[M]. New York：Plenum Press，1977.

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[6]Sundby B，Vale C，Caador I，et al. Metal-rich concretions on the roots of salt marsh plants：mechanism and rate of formation[J]. Limnology Oceanography，1998，43（2）：245-252.

[7]祝云龍，姜加虎，孫占東，等. 洞庭湖沉積物中重金屬污染特征與評價[J]. 湖泊科學，2008，20（4）：477-485.endprint

用SPSS軟件對底泥中的重金屬含量與蔞蒿中重金屬的含量作了相關分析，結果表明，底泥中的鎘、鉛、汞、砷含量與蔞蒿根、莖葉中的鎘含量沒有相關性，說明底泥環境中鎘、鉛、汞、砷的含量對蔞蒿根莖葉的影響不顯著；蔞蒿根與莖葉中的鎘含量達到了顯著的相關性（P<0.05），相關系數為0.915，其他金屬元素之間沒有達到顯著的相關性。

3小結

東洞庭湖區蔞蒿根、莖葉中鎘的含量分別是國家對農產品安全限量標準的25.4～47.6、18.6～37.6倍；蔞蒿根、莖葉中砷的含量分別是國家對農產品安全限量標準的 26.48～30.24、3.90～6.68倍；蔞蒿根、莖葉中鉛的含量分別是國家對農產品安全限量標準的21.70～45.25、21.8～26.2倍；蔞蒿根、莖葉中汞的含量分別是國家對農產品安全限量標準的0.096～0.153、0.121～0.125倍。蔞蒿中鎘、鉛、砷主要積累在根部，而汞在根和莖中的積累量相差不大。

洞庭湖區蔞蒿對重金屬鎘、鉛、汞、砷的富集能力較強，且同一植物的不同器官對各種重金屬的吸收富集能力有明顯差異，一般是根部的吸收富集能力大于莖葉部。

參考文獻：

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用SPSS軟件對底泥中的重金屬含量與蔞蒿中重金屬的含量作了相關分析，結果表明，底泥中的鎘、鉛、汞、砷含量與蔞蒿根、莖葉中的鎘含量沒有相關性，說明底泥環境中鎘、鉛、汞、砷的含量對蔞蒿根莖葉的影響不顯著；蔞蒿根與莖葉中的鎘含量達到了顯著的相關性（P<0.05），相關系數為0.915，其他金屬元素之間沒有達到顯著的相關性。

3小結

東洞庭湖區蔞蒿根、莖葉中鎘的含量分別是國家對農產品安全限量標準的25.4～47.6、18.6～37.6倍；蔞蒿根、莖葉中砷的含量分別是國家對農產品安全限量標準的 26.48～30.24、3.90～6.68倍；蔞蒿根、莖葉中鉛的含量分別是國家對農產品安全限量標準的21.70～45.25、21.8～26.2倍；蔞蒿根、莖葉中汞的含量分別是國家對農產品安全限量標準的0.096～0.153、0.121～0.125倍。蔞蒿中鎘、鉛、砷主要積累在根部，而汞在根和莖中的積累量相差不大。

洞庭湖區蔞蒿對重金屬鎘、鉛、汞、砷的富集能力較強，且同一植物的不同器官對各種重金屬的吸收富集能力有明顯差異，一般是根部的吸收富集能力大于莖葉部。

參考文獻：

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[7]祝云龍，姜加虎，孫占東，等. 洞庭湖沉積物中重金屬污染特征與評價[J]. 湖泊科學，2008，20（4）：477-485.endprint