幾種典型Cd超累積植物分析

宋文平 王志強 林清

摘 要：隨著工業“三廢”和機動車尾氣的排放、污水灌概及農藥、除草劑和化肥的使用，Cd土壤污染迅速蔓延，污染程度也逐漸加深。土壤Cd污染也具有一般重金屬污染的特性，即易累積、難降解和毒性大等特點，當其累積一定量時，會對農作物產生影響，進而通過食物鏈進入人體，對人體健康造成傷害。國內外學者近年來也提出了許多Cd污染治理方法：物理化學方法、化學方法、生物方法。其中既不破壞土壤生態環境，又能保持土壤結構和微生物活性且安全廉價的Cd污染治理方法便是植物修復技術。

關鍵詞：Cd元素；Cd污染治理方法；植物修復技術；新技術

Cd是一種動植物非必需的毒性重金屬元素。然而近年來，1955年至1972年發生在日本富山縣神通川流域的痛痛病就是因為重金屬Cd含量超標所致，以及我國陜西的癌癥村也與Cd污染有關。植物修復技術的關鍵是超累積植物的篩選，Cd的超累積植物即是指地上部能超量累積Cd的植物，植物體內地上部Cd臨界含量為100mg/kg（以干重計），且轉運系數S/R大于1。

1 Cd累積植物分析

常見的Cd累積植物有遏藍菜、印度芥菜、油菜的某些基因型、寶山堇菜、魚腥草、商陸以及田間雜草的某些品種。

遏藍菜，是目前世界上公認的Cd富集植物之一[1-3]，地上部Cd含量可達1800mg/kg，但該屬植物生長緩慢、株型矮小、地上部生物量小，實際應用有很大的局限性。印度芥菜除了能超累積Cd外，還能對Pb、Zn發揮超累積作用，雖然其生長快、生物量大，但有很強的地域性，難以在我國大面積種植。油菜的某些基因型如川油Ⅱ-10，當土壤Cd含量達到80mg/kg時，其地上部鎘含量達120mg/kg，明顯高于同等條件下的印度芥菜。有研究發現，印度芥菜的根系有很強的活化能力，和油菜互作時可提高植物提取修復難溶態鎘污染土壤的能力。寶山堇菜在自然條件下地上部Cd平均含量可達1168mg/kg，在營養液培養條件下，Cd濃度為0-30mg/L時，其生物量達到最大，當Cd濃度為30-50mg/L時，其生物量開始減少直至枯萎、死亡。而其地上部分以及根部累積Cd量隨著營養液濃度增加而不斷增加，當營養液Cd濃度達到50mg/L時，其地上部對Cd的累積達到4825mg/L，均高于根系Cd累積量。但這種植物和遏藍菜相似，都具有生物量較小的特點，野外生長的干重估計只有3t/hm2。田間雜草具有生物量大，抗逆性強、生長迅速等特點，在水土保持、土壤改良和農業生物多樣性的維持方面起著重要的作用，雜草龍葵在盆栽條件下，Cd濃度在25mg/kg以下時，龍葵地上生物量變化不明顯，當Cd濃度超過25mg/kg時，龍葵地上生物量急劇減小。而其根、莖、葉、籽實、地上部Cd含量隨著土壤中Cd濃度的增加而增加。礦區轉運系數仍大于1，但由于土壤中Cd濃度介于2.7-7.3mg/kg之間，龍葵莖和葉中Cd含量均為達到100mg/kg。污灌區龍葵地上部Cd含量也未達到100mg/kg，其原因和礦區相一致。侯伶龍在對魚腥草進行研究是發現，Cd能促進魚腥草的生長，且魚腥草對Cd有超強的耐性（200mg/kg）。在Cd濃度為200mg/kg時培養8周，其地上部Cd含量為74.22mg/kg，根部可達338.7mg/kg，植物總體Cd含量為216.9mg/kg，相對于培養前的4.15mg/kg增加了40倍。根部經菌懸液浸泡過的魚腥草在Cd含量為50mg/kg和200mg/kg條件下，其地上部富Cd量均高于未做處理的魚腥草。地下部分卻低于未做處理的魚腥草。商陸根系發達，枝葉繁茂，高可達1.3-1.5m，地上部分生物量大。最佳生長周期為3個月，一年可收割兩季。實驗證明，當土壤中Cd含量為5mg/kg時，商陸生物量達到最大，隨著Cd含量增加，商陸生物量開始減小，說明5mg/kg是商陸能夠積極接受的一個臨界濃度，但就算其生長受阻，也能保持較大生物量。土壤中Cd質量分數增加到最大時（200mg/kg），商陸體內Cd質量分數也達到最大，地上部分Cd含量遠遠高于地下部分，葉片含Cd量遠高于莖和根。將商陸用于修復200mg/kg鎘污染土壤，每年可收獲鎘量為3.5kg·hm-2。

2 結束語

植物修復技術是一項處于迅速發展中并具有廣闊應用前景的新技術，可廣泛地應用于礦山恢復、改良重金屬污染的土壤。該方法具有操作簡單、環保經濟、不易造成二次污染等優點。超累積植物的發現更是為植物修復技術提供了可靠的保障。

參考文獻

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[2]Lombi E .， Zhao F .J .， Dunham S .J .， et al .Cadmium accumulation in populations of Thlaspi caerulescens and Th laspi goesingense[J].New Phytologist，2000，145（1）：11-20.

[3]Reeves R.， S chwartz C .， Morel J .L .， et al .Distribution and metal-accumulating behaviour of Thlaspi caeru lescens and associated metallophytes in France .Int .Journal of Phytoremediati on，2001，3：145-172.

作者簡介：宋文平（1990-），男，碩士研究生，地球化學專業。

*通訊作者：林清（1992-），女，碩士，主要研究方向為環境地球化學。