某冶煉廠附近藿香薊對重金屬的富集*

曾懋華 曾慶宏 曾葭桂

(1.韶關學院化學與環境工程學院 ；2.韶關市環境保護科學技術研究所)

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某冶煉廠附近藿香薊對重金屬的富集*

曾懋華1曾慶宏2曾葭桂1

(1.韶關學院化學與環境工程學院 ；2.韶關市環境保護科學技術研究所)

植物修復技術處理被重金屬污染的土壤優勢較大，但超富集作物難以確定。對距某冶煉廠200 m、300 m、400 mm藿香薊和土壤分別取樣，探究藿香薊對鎘、鉛、銅等重金屬的富集作用。結果表明：距離冶煉廠越近，土壤中鎘、鉛、銅濃度越大，藿香薊體內鎘、鉛、銅含量越高；藿香薊對鎘的富集系數和轉運系數均較大，能顯著富集土壤中的鎘，并能有效地從地下部分(根部)等轉移到地上部分(葉)；藿香薊對土壤中的鉛富集和轉運能力較差，對銅的富集和轉運效果一般。因此，藿香薊是一種鎘的超富集植物，可以作為受鎘污染的土壤的修復植物。

藿香薊 重金屬 超富集 轉運系數

隨著我國工業生產的發展，土壤的重金屬污染狀況日益嚴重，特別是工礦區周圍耕地土壤的重金屬污染，已嚴重影響了社會的穩定[1-2]。目前取得成效的土壤修復技術主要有物理修復、化學修復、生物修復及聯合修復，生物修復憑借著經濟環保和不引發二次污染等特點成為現在最具研究價值的土壤修復技術之一[3-4]。植物修復技術實施成本低，適用于大面積的污染土壤，不破壞土壤。但該技術仍處于起步階段，在理論基礎、修復作用機理和技術工藝等方面仍然需要進行更深層次的研究，尋找、篩選、培育超富集植物是當前植物修復技術研究最主要的任務之一[5]。

韶關市丹霞冶煉廠周圍生長著較多的藿香薊，它是一種多年生草本植物，紫色花卉，可作觀賞類植物，能連續播種繁殖，生長速度極快，基部多分枝，野外適應性強，對土壤要求不高[6-8]。研究發現藿香薊是鎘的超富集植物，地上部分莖葉中鎘的含量是土壤中鎘的10倍以上。將藿香薊種植在受鎘污染的地區，定期收割其地上部分并進行處理，既能起到觀賞作用，又能有效地修復土壤，消除鎘污染。

1 試驗試劑與儀器

試劑：硝酸(分析純)，高氯酸(分析純)，鹽酸(分析純)，鎘、鉛、銅的標準溶液。

儀器：恒溫干燥箱(上海科析試驗儀器廠)，搖擺式高速萬能粉碎機(上海四瑞儀器有限公司)，AA-7000火焰原子吸收光譜儀(日本島津國際貿易有限公司)，電子天平，TC-15套式恒溫器(海寧市新華醫療器械廠)，燒杯(25 mL、50 mL、250 mL)，三口燒瓶(100 mL)。

2 試驗方法

2.1 樣品的采集與處理

在距冶煉廠400 m、300 m和200 m處分別對土壤和藿香薊進行取樣，將整株藿香薊連根拔起，洗凈根部后裝進塑料袋并做好標記(記為1#樣、2#樣和3#樣)。先用自來水將樣本沖洗干凈后，再用去離子水將植物表面清洗干凈，風干、剪碎，分離出根、莖、葉三部分后，放到恒溫干燥箱中。設定干燥溫度120 ℃，干燥時間3 h，自然冷卻到室溫后放入搖擺式高速萬能粉碎機中，約30 s后取出樣品，通過孔徑0.149 mm篩子，將篩下物繼續粉碎30 s，重復操作3次，篩下樣品粉末放入密封袋中貼上標簽備用。

2.2 酸化消解

稱取1.000 0 g樣品于三口燒瓶中，加入硝酸10 mL和高氯酸3 mL，放置在電熱套上小火加熱約20～30 min，直到燒瓶內液體呈淡黃色，蒸干，停止加熱，待冷卻后加入5%的鹽酸溶解，過濾后轉移至100 mL容量瓶中，定容，將樣品搖勻后，在AA-7000火焰原子吸收光譜儀上進行檢測。

3 試驗結果與討論

3.1 土壤中鎘、鉛、銅濃度

土壤鐘鎘、鉛、銅的含量測定結果見表1。

表1 土壤中鎘、鉛、銅的含量 mg/kg

表1表明，距離冶煉廠越近，土壤中鎘、鉛、銅重金屬濃度越高，土壤受污染的程度越大。

3.2 藿香薊根、莖、葉中鎘、鉛、銅含量

根據測定結果計算藿香薊各部分鎘、鉛、銅的含量見表2。

表2 藿香薊根、莖、葉中鎘、鉛、銅的分布 mg/kg

由表2可知，藿香薊各部分鎘、鉛、銅的含量總體呈3#樣、2#樣、1#樣遞減的趨勢，說明越靠近冶煉廠，藿香薊體內鎘、鉛、銅的含量越高，且鉛含量高于鎘和銅。鎘在藿香薊各部分內的含量不同，在葉片中含量最高，莖部次之，根部最少。

3#樣葉片中鎘的含量高達100.10 mg/kg，根部內鎘的含量只有44.70 mg/kg，說明鎘從藿香薊根部轉移到地上莖、葉部分的程度較大；鉛在藿香薊根部、莖部、葉片內的的含量逐漸減少，3#樣體內鉛含量為147.83 mg/kg，但3#樣葉中鉛含量降低到90.44 mg/kg，說明鉛被藿香薊的根部吸收后，較少被轉移到莖和葉的地上部分；銅在藿香薊莖內含量最少，根部最多，說明銅從藿香薊的地下部分轉移到地上部分的能力較差，且3#樣葉片中銅含量比1#、2#樣都低，說明3#樣所處的土壤中銅的濃度可能影響其在藿香薊體內的轉移。

3.3 藿香薊對土壤中鎘、鉛、銅的富集和轉移

富集系數是指植物地上部分某種重金屬含量與土壤中該金屬含量的比值，它是衡量植物對重金屬富集能力大小的一個重要指標，反映植物對土壤中重金屬的吸收轉移能力的強弱。富集系數越大，說明植物對土壤中重金屬的吸收富集能力越強。轉運系數是指植物地上部分某種重金屬含量與根部該種重金屬含量的比值，能反映重金屬在植物體內的轉運和分配情況，用來衡量植物的根部到地上部分對重金屬的有效轉移程度[9]。

歐麗[10]曾對藿香薊進行盆栽試驗，發現當土壤中鎘濃度達到10 mg/kg時，植物長勢變得旺盛，植物地上部分鎘含量為100 mg/kg；隨著土壤中鎘濃度的增大，植物吸收的鎘也增加，富集系數均大于1。

由表1、表2，計算出藿香薊的富集系數和轉移系數，結果見表3。

表3 藿香薊的富集系數和轉運系數

由表3可知，鎘在藿香薊體內富集系數較大，地上部分鎘富集系數都大于10.0，其中3#樣地上部分鎘富集系數達到12.98，地下部分鎘富集系數最低也達5.78，說明藿香薊對土壤中的鎘具有很好的富集作用；鎘在藿香薊體內的轉運系數都大于1，特別是2#樣中轉運系數達到1.87，說明鎘從藿香薊根部轉移到地上部分的效果較好；3#樣葉片中鎘含量達到100.10 mg/kg，表明藿香薊是鎘的超富集植物。試驗結果進一步驗證了藿香薊能在冶煉廠周邊土壤鎘、鉛、銅等重金屬含量超標的地區長勢良好，并對鎘具有超富集作用。

盡管藿香薊體內鉛含量很高，但各部分的富集系數都較低，3#樣地下部分鉛的富集系數最高僅0.20，說明即使土壤中鉛濃度很高，藿香薊也不能很好地富集鉛。同時鉛的轉運系數均低于1.0，說明鉛在藿香薊體內的轉移能力也比較差，因此藿香薊不屬于鉛的富集植物。劉碧英、潘遠智[11]通過盆栽試驗證明藿香薊能在一定程度上適應被鉛脅迫的土壤環境，只有當土壤中鉛濃度超過750 mg/kg時，才開始影響其正常的生理代謝過程。

藿香薊地下部分銅的富集系數都大于1，最大3.28，說明藿香薊根部能富集吸收較多的銅；地上部分銅富集系數都偏低，3#樣地上部分銅的富集系數僅0.88，說明藿香薊地上部分對銅的富集能力一般。轉運系數均小于1，最高也僅0.65，說明藿香薊根部所吸收的銅不能很好地轉移到地上部分。因此藿香薊不是銅的超富集植物，但能部分富集和轉移銅。

4 結 論

(1)隨著土壤中鎘濃度的增大，藿香薊體內鎘的含量越高，且富集系數和轉運系數都大于1，說明藿香薊是鎘的超富集植物，地上部分鎘含量最高可達100.10 mg/kg，均大于地下部分。對于土壤鎘污染嚴重的地區，可以通過連續種植藿香薊并收割其地上部分來修復。

(2)藿香薊對鉛的富集系數和轉運系數都很低。當土壤中鉛濃度較大時，藿香薊并沒有出現死亡現象，反而生長得更加茂盛。說明藿香薊對鉛的抗性較大，在鉛脅迫下依然能作為土壤鎘污染的修復植物。

(3)藿香薊的根部對銅的富集系數較大，能較好吸收土壤中的銅，但轉運系數小于1，轉運到地上部分較少，說明藿香薊不是銅的超富集植物，但能部分富集和轉移銅。

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[5] 韋朝陽，陳同斌.重金屬超富集植物及植物修復技術研究進展[J].生態學報，2001(7)：1196-1203.

[6] 黃 錚，徐力剛，徐南軍，等.土壤作物系統中重金屬污染的植物修復技術研究現狀與前景[J].農業環境科學學報，2007(S1)：58-62.

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[11] 劉碧英，潘遠智，趙楊迪，等.藿香薊(Ageratum conyzoides)對土壤鉛脅迫的生理響應[J].應用與環境生物學報，2011(5)：651-655.

2016-08-25)

﹡廣東省大學生創新創業訓練計劃項目(編號：201419576050)。

曾懋華(1965—)，男，教授，512005 廣東省韶關市大學路。