3種花卉對鉛的吸收富集能力研究

崔 爽，肖明月，劉藝蕓，張文博

(遼寧石油化工大學 化學化工與環境學院，遼寧 撫順 113001)

據文獻資料報道，近50年中，全球排放到環境中的鉛達到7.83×105t，其中有相當一部分進入土壤。目前，國內外土壤鉛污染地區相當普遍[1]。國內遼寧、山東、河北、河南、江蘇、安徽等省的土壤都有不同程度和不同范圍的重金屬鉛污染。土壤鉛污染會產生一系列問題，使生態系統的正常功能遭到破壞，對人類健康和生態系統造成巨大的威脅[2,3]。因此，對重金屬鉛污染土壤的治理和修復，是十分緊迫的任務。

利用植物修復污染土壤費用低廉、不破壞場地結構、不造成地下水環境二次污染[4-9]。花卉可以美化環境，且種植在污染土壤后不會進入食物鏈，因此，如果對污染物耐受性良好或是能夠在體內積累某種污染物，就可以成為比較理想的修復植物，尤其是修復中等或大面積的土壤污染[10-17]。研究花卉對鉛的抗性及對鉛的富集特性，一方面可以為鉛的毒害作用積累資料，另一方面可以為鉛污染環境的凈化和景觀化提供材料，充實耐鉛植物基因庫。

1 材料和方法

1.1 花卉種類

供試品種為多年生草本花卉，種子購自北京中國林木種子公司，參試花卉分別為薄荷(Menthahaplocalyx)、美女櫻(Verbenahybrida)、羽扇豆(Lupinuspolyphyllus)，栽培條件明確，具有對水、肥等要求不嚴及良好的抗逆性(表1)。

表1 3種花卉及其自然屬性

1.2 盆栽試驗方法

依據國家土壤環境質量標準(表2)[18]和已有資料，設定土壤鉛污染處理濃度為1 000 mg/kg，相當于國家土壤鉛環境質量3級標準的2倍，這一污染水平與遼寧地區土壤鉛污染平均狀況基本相符[19]。

表2 鉛的國家土壤環境質量標準值

將供試土壤風干并過4 mm篩后，與固態Pb(NO3)2分析純試劑充分混勻，裝入直徑20 cm，高15 cm塑料盆中，平衡半年后待用，并設對照處理CK(不加鉛土壤)。同時，進行花卉的育苗，首先將花卉種子置于預裝未受鉛污染沙土的育苗盒中，沙∶土為1∶3，待幼苗長出5～6片葉子后移栽到處理好的土壤中。選擇生長一致的幼苗分別移栽入CK和鉛處理的盆中。每盆栽3棵苗，重復3次。花卉成熟后收獲植株[7]，將收獲的花卉樣品分為根、莖、葉和花4部分，用去離子水沖洗去除泥土和污物，瀝去水分，烘至恒重，稱出每種植物各部分干重，植物樣品粉碎備用。采用HNO3-HClO4消化法，原子吸收分光光度計(AAS，Hitachi 180-80)測定植物樣品中重金屬鉛濃度[17]。

1.3 數據分析

植物地上部重金屬濃度( M地上部)計算公式為：

M地上部=地上部各部分重金屬含量之和/地上部重量[20]。

轉移系數(TF)和富集系數(EC)按公式計算[20]

TF= M地上部/ M根

EC= M地上部/ M土壤

2 結果與分析

2.1 供試花卉各器官鉛濃度

在鉛污染土壤中生長的3種花卉各器官鉛濃度的分布情況均為根>莖>葉>花，根中鉛濃度最高，花最低。鉛主要富集在植物根部，從根部向上部鉛濃度逐漸減少。花卉中美女櫻地上部吸收鉛的量最大，富集鉛能力最強，其次為薄荷，羽扇豆鉛富集能力最弱。薄荷和美女櫻根中鉛的濃度超過了1 000 mg/kg(表3)。

表3 3種花卉不同部位鉛積累

注：**表示與對照之間的差異達到了極顯著水平(P<0.01)

試驗中，3種花卉根部及地上部鉛濃度均極顯著高于對照 (P<0.01)。其中，鉛污染組薄荷的根、莖、葉、花中鉛濃度分別為對照組的64.8、15.5、8.5、2.6倍，地上部整體鉛濃度為對照組的8.7倍；美女櫻的根、莖、葉、花中鉛濃度分別為對照組的81.6、101.3、33.1、11.7倍，地上部整體鉛濃度為對照組的53.6倍；羽扇豆的根、莖、葉中鉛濃度分別為對照組的159.3、5.3、4.8倍，地上部整體鉛濃度為對照組的5.0倍。

2.2 土壤鉛污染對花卉轉移系數、富集系數的影響

美女櫻鉛的富集系數最大，具有較強的鉛積累能力，但這些花卉植物的富集系數均小于1，對鉛超積累能力較弱；美女櫻的轉移系數最大，向地上部轉移鉛的能力最強，但3種花卉的轉移系數均小于1(表4)，表現為根部重金屬鉛濃度大于地上部鉛濃度。

2.2 土壤鉛污染對花卉生物量的影響

試驗結果(圖1)表明，土壤鉛污染使3種花卉地上部的生長受到一定的抑制，花卉污染組的地上部生物量均低于對照。羽扇豆與對照間的差異達到了極顯著水平(P<0.01)，鉛污染組植株矮小畸形，葉色變淡。美女櫻和薄荷與對照無顯著差異，對鉛的耐性較強，可用作鉛污染土壤的穩定修復植物。

表4 3種花卉鉛的轉移及富集系數

圖1 鉛污染對3種花卉地上部生物量的影響

3 結論

3種花卉植物的鉛富集系數和轉移系數均小于1。美女櫻地上部富集鉛能力最強，其次，薄荷，羽扇豆的鉛富集能力最弱。羽扇豆對鉛污染耐性較差，美女櫻和薄荷耐性較強，可用作鉛污染土壤的穩定修復植物。

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