21種園林植物對大氣重金屬污染物的吸收能力比較

楊瑞卿 楊學民 申晨

摘要：選擇徐州市21種主要園林植物，測定并分析了它們對大氣重金屬的吸收能力。測定和分析結果表明：在徐州市主要園林植物中，吸收鎘（Cd）能力強的樹種有楊樹、三球懸鈴木、銀杏；吸收鉻（Cr）能力強的樹種有枇杷、側柏、銀杏；吸收銅（Cu）能力強的樹種有石榴、紫薇、國槐；吸收鉛（Pb）能力強的樹種有雪松、烏桕、紅葉石楠、木槿；吸收鋅（Zn）能力強的樹種有紫薇、楊樹、重陽木；吸收錳（Mn）能力強的樹種有烏桕、楊樹、女貞；對重金屬綜合吸收能力強的園林植物種類有楊樹、烏桕、枇杷、紫薇、雪松。

關鍵詞：園林植物；重金屬；大氣污染；吸收能力；測定

中圖分類號：S181；X53 文獻標志碼：

文章編號：1002-1302（2016）08-0515-04

徐州市位于江蘇省西北部，地理坐標為116°22′～118°40′E、33°43′～34°58′N，地處暖溫帶，屬華北大陸性季風氣候，年平均溫度為14 ℃，歷年最高溫度為40.6 ℃，霜期從11月2日至翌年4月3日，無霜期212 d；全年日照總時間為 2 402.9 h，光照較充足，風向以偏東風最多，約占16個方位的1/3；自然植被以暖溫帶落葉闊葉林為主。

《2013年徐州市環境空氣質量分析報告》顯示，2013年徐州市全社會煤炭消耗量約為5 200萬t，其中規模以上工業燃煤量約為4 800萬t，占總消耗量的92%左右，比2012年略有增加。工業廢氣污染物二氧化硫年排放量達13萬～14萬t，排放的煙（粉）塵超過4萬t[1]。

除二氧化硫、煙（粉）塵外，市區，尤其是北部工業區大氣總懸浮顆粒（TSP）中重金屬污染也較為嚴重，主要重金屬為鉛（Pb）、鋅（Zn）、鎘（Cd）、鉻（Cr）、銅（Cu）、錳（Mn）等[2]。

本研究選擇徐州市21種主要園林植物，測定并分析它們對大氣重金屬的吸收能力。

1材料與方法

1.1植物種類的選擇

為確定測定的植物種類，對徐州市園林植物進行普查，在此基礎上將出現頻率排在前21位的植物種類作為研究對象[3]。21種植物中，常綠喬木有5種，分別為雪松[Cedrus deodara （Roxburgh） G. Don]、廣玉蘭（Magnolia grandiflora Linn）、女貞（Ligustrum lucidum Ait.）、枇杷[Eriobotrya japonica （Thunb.） Lindl]、側柏[Platycladus orientalis （Linn.） Franco]；落葉喬木有7種，分別為銀杏（Ginkgo biloba L.）、國槐（Sophora japoniva）、烏桕[Sapium sebiferum （L.） Roxb]、欒樹（Koelreuteria paniculata Laxm.）、楊樹（Populus tomentosa Carr）、重陽木[Bischofia polycarpa （Levl.） Airy Shaw）]、三球懸鈴木（Platanus orientalis L.）；常綠灌木有4種，分別為海桐[Pittosporum tobira （Thunb.） Ait]、紅葉石楠（Photinia serrulata）、法國冬青（Viburnum odoratissimum var. awabuki.），金邊黃楊（Euonymus Japonicus cv. Aureo-ma）；落葉灌木有5種，分別為紫薇（Lagerstroemia indica Linn.）、櫻花（Prunus serrulata）、紫葉李（Prunus cerasifera f. atropurpurea.）、木槿（Hibiscus syriacus Linn.）、石榴（Punica granatum Linn.）。

1.2采樣地點的選擇

在徐州市綠化現狀普查的基礎上，選擇三環路為測定植物的采樣地點。主要原因如下：（1）三環路是環繞徐州市區的1條主干道，沿途經過工業區、商業區、文教衛生和行政區，代表性強；（2）植物種類豐富，擬測定樹種在該路均有分布，便于在環境背景值基本相同的地段采集測定樣本，并進行分析比較。

1.3采樣時間及方法

1.3.1采樣時間研究表明，在落葉前，樹木葉片的重金屬積累量達到最高值[4]，為研究植物的最大累積量，本采樣時間選擇在樹木落葉前，具體時間為2014年11月18日。

1.3.2采樣方法有研究表明，重金屬在植物葉片中的累積量與其生長的土壤重金屬含量無太大相關性[5]，而與大氣中污染物的濃度成正比，因此通過對葉片某污染元素的化學分析便可了解植物對大氣中該元素的累積能力[6-10]。本研究的主要目的是研究植物對大氣重金屬污染物的吸收能力，因此主要采摘植物的葉片，具體方法：選擇道路兩側橫向距離距路面0、5、10 m 3個距離綠化帶的植物；采樣位置為樹冠東、南、西、北4個方向的枝條，同時兼顧上、中、下各部位；依據植物葉片大小不同，每種植物采集20～40張葉片不等，將所采樣本封存于塑料袋中，帶回實驗室進行處理分析。

1.4測定方法

樣品用去離子水清洗并晾干后，放入烘箱中，先于95 ℃殺青30 min，后于65 ℃烘至恒質量。將已烘干的葉片在粉碎機中粉碎，用2 mm尼龍篩過篩。用萬分之一天平稱取0.5 g左右樣品（精確到0.000 1 g），放入50 mL錐形瓶中，滴2～3滴去離子水潤濕樣品，加入10 mL 15 ∶[KG-3]1的HNO3-HClO4（ρHNO3≈1.42 g/cm3，ρHClO4≈1.60 g/cm3，優級純）的混合溶液。在錐形瓶口放置彎形漏斗，并在漏斗口放1粒小玻璃珠。然后將錐形瓶置于消煮儀上低溫（約100 ℃左右）消煮12 h。隨后增加消煮溫度，直到瓶內冒白煙，液體變透明（同時注意防止液體蒸干）。當白煙冒盡并冷卻后，再向瓶中加入2 mL 1 ∶[KG-3]1的HNO3-H2O（濃硝酸與去離子水）混合溶液，加熱溶解殘留物。最后，將錐形瓶中液體用去離子水洗入25 mL容量瓶中，冷卻后定容，同時做空白試驗。用美國PE公司的電感耦合等離子儀（ICP）測定重金屬Cd、Cr、Cu、Pb、Zn、Mn含量。

為保證測定結果的相對可靠性，每種植物進行3次重復測定，取其平均值作為測定結果。

2結果與分析

2.1徐州市主要園林植物吸收Cd能力

由圖1可以看出，徐州市園林植物對Cd的吸收能力總體偏低。楊樹、三球懸鈴木、銀杏的吸收能力相對較高，其葉片中Cd含量分別為0.225、0.146、0.125 mg/kg；而紅葉石楠、重陽木、珊瑚樹葉片中Cd含量均不足0.05 mg/kg，在一定程度上說明這3種植物吸收Cd的能力很低。

2.2徐州市主要園林植物吸收Cr能力的分析

由圖2、表1可以看出，不同植物葉片Cr含量差異明顯，Cr含量最高的3種植物分別是枇杷、側柏、銀杏，Cr含量分別為8.769、6.612、2.250 mg/kg；含量最低的3種植物分別為楊樹、金邊黃楊、石楠，Cr含量分別為0.125、0.063、0.042 mg/kg。最大值、最小值相差207倍，這說明不同植物對Cr的凈化能力差別非常明顯。

2.3徐州市主要園林植物吸收Cu能力的分析

3結論與討論

園林植物對城市大氣中的重金屬污染物不僅有一定的抵抗[CM（25]能力，而且也有相當程度的吸收凈化能力，不同植物種類，

由于其生理等特征的差異，吸收能力也有明顯不同。在徐州市21種主要園林植物中，吸收Cd能力強的樹種有楊樹、三球懸鈴木、銀杏；吸收Cr能力強的樹種有枇杷、側柏、銀杏；吸收Cu能力強的樹種有石榴、紫薇、國槐；吸收Pb能力強的樹種有雪松、烏桕、紅葉石楠、木槿；吸收Zn能力強的樹種有紫薇、楊樹、重陽木；吸收Mn能力強的樹種有烏桕、楊樹、女貞；對重金屬綜合吸收能力強的園林植物種類有楊樹、烏桕、枇杷、紫薇、雪松。在城市園林建設中，應針對城市不同功能區的重金屬污染情況，有針對性地選擇不同的植物種類，并進行合理配置，以最大限度地吸收環境中的重金屬污染物，有效改善生態環境。

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