北京典型礦區重金屬污染土壤的植物修復能力研究

姜昱聰 趙云峰 張濤 田志君 韓娟娟

摘要 為尋找適用于北京周邊礦區土壤重金屬污染積累能力較強的植物，在北京周邊典型金礦、鐵礦、銅礦采集重金屬污染土壤后，選用12種各礦區常見的草本植物和4種常見蔬菜進行室外模擬種植，分析其中長勢較好的6種草本植物和4種蔬菜，結果表明，銅礦以Cu、As、Cd污染為主；金礦污染以Cd、Pb污染為主；鐵礦以Cu污染為主。植物修復后，3類礦區土壤中重金屬Cd、Hg、Cu、Pb、Cr、Zn、As的含量分別降低了8.31%、7.72%、7.28%、4.87%、4.55%、4.21%、3.31%。印度芥菜、黑麥草、龍葵和蒼耳等草本植物及番茄、小白菜、辣椒和小蔥4種蔬菜均能夠適應金礦、鐵礦和銅礦3類礦山土壤環境。印度芥菜和龍葵屬于富集型植物，對多種重金屬的富集和轉運系數均大于1，可作為優勢植物分別用于北京周邊金礦和鐵礦污染土壤修復；黑麥草、地膚和蒼耳屬于根部囤積型植物，對部分重金屬的富集系數大于1，轉運系數小于1，可根據需要作為北京周邊金礦和銅礦污染土壤植物修復備選物種；番茄、小白菜、辣椒、小蔥4類蔬菜對礦山土壤重金屬的富集和轉運能力較強，礦山恢復早期不宜種植，以免礦物重金屬通過食物鏈累積并危害人體健康。

關鍵詞 重金屬；植物修復；富集；轉運；北京礦區

中圖分類號 X 53? 文獻標識碼 A? 文章編號 0517-6611（2023）07-0056-08

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.07.015

Study on Phytoremediation Ability of Heavy Metal Contaminated Soils in Beijing Typical Mining Areas

JIANG Yu-cong， ZHAO Yun-feng， ZHANG Tao et al

（Beijing Institute of Mineral Resources and Geology， Beijing 101520）

Abstract In order to search for plants suitable for remediation of heavy metal pollution in soils of mining areas around Beijing，soils which contaminated? by heavy metal were collected from typical gold mines，iron mines and copper mines around Beijing，and selected 12 kinds of common herbaceous plants and 4 kinds of common vegetables in mining areas for outdoor simulated planting， and 6 kinds of herbs and 4 kinds of vegetables with good growth were analyzed.The results showed that copper mine was mainly polluted by Cu，As and Cd; gold mine was mainly polluted by Cd and Pb;iron mine was mainly polluted by Cu.The contents of heavy metals Cd，Hg，Cu，Pb，Cr，Zn and As in the soil of the three types of mining areas after phytoremediation were decreased by 8.31%，7.72%，7.28%，4.87%，4.55%，4.21% and 3.31%.Brassica juncea， Lolium perenne， Solanum nigrum and Xanthium sibiricum and other herbs as well as Lycopersicon esculenyum，Brassica chinensis，Capsicum spp. and Allium ascalonicum could adapt to the soil environment of gold mine，iron mine and copper mine.Brassica juncea and Solanum nigrum were enrichment plants with enrichment and transport coefficients of heavy metals greater than 1，which could be used as the dominant plant species for remediation of contaminated soil of gold mine and iron mine，respectively.Lolium perenne， Kochia scoparia and Xanthium sibiricum were root-hoarding plants with enrichment coefficient greater than 1 and transport coefficient less than 1 for some heavy metals，which could be used as candidate plants for remediation of contaminated soil of gold and copper mines around Beijing.Lycopersicon esculenyum，Brassica chinensis，Capsicum spp. and Allium ascalonicum had a strong ability to enrich and transport heavy metals in the soil of the mine，so they were not suitable to be planted in the early stage of mine recovery to avoid the accumulation of mineral heavy metals through the food chain and endangering human health.

Key words Heavy metals;Phytoremediation;Enrichment;Transport;Beijing mining area

基金項目 北京市地質礦產勘查院專項經費（PXM2020_158303_000003）。

作者簡介 姜昱聰（1995—），女，山東德州人，助理工程師，碩士，從事礦山地質環境監測與修復研究。通信作者，教授級高級工程師，從事水工環地質研究。

收稿日期 2022-06-06

北京市礦產資源開采歷史悠久，長期開采使得北京礦山地質環境問題日益嚴重［1］。過度采礦及尾礦隨意堆放不僅損毀土地資源，造成地形地貌景觀破壞，還會使得礦渣中的重金屬向礦山及其周邊土壤中擴散和遷移，對環境造成不可逆的污染［2-4］。

針對礦山土壤環境存在的重金屬污染問題，植物修復具有土壤綠化和凈化的雙重效果，在礦山土壤修復治理過程中應用頗多［5-8］。近年來，國內外學者致力于研究適用于礦區重金屬污染土壤植物修復的優勢物種，以尋找環境、經濟效益最佳的植物修復技術。Salt等［9］研究表明，印度芥菜是礦山土壤中長勢較好的Cd富集植物。肖乃川等［10］研究表明，苧麻和鬼針草對Cd和Zn轉運系數較強，可作為優勢物種用于礦區污染土壤植物修復。程俊偉等［11］通過對13種植物修復效果對比發現，蒼耳和苧麻對礦山土壤中多類重金屬（如Cd、Pb等）的積累能力較強。溫麗等［12］研究表明，黑麥草對Cd、Pb和Zn復合污染土壤植物修復效果顯著，是修復Cd、Pb和Zn污染土壤的理想植物。Vaculík等［13］和Antiochia等［14］研究表明，蒼耳和香根草對Pb的富集系數高，可累積礦山土壤中大量的Pb。鄧小鵬等［15］研究表明，礦山污染土壤環境下龍葵的根、莖、葉中Cd的質量濃度最高，分別達177.0、197.0、187.0 mg/kg，分別是國際Cd超積累植物標準（100 mg/kg）的1.77、1.97和1.87倍，證明龍葵可作為Cd污染土壤的有效修復植物。陳碧華等［16］利用地膚對土壤中Zn、Pb、Cu、Cd等重金屬進行植物修復，修復效率分別為25.66%、25.64%、21.11%、9.78%。因此，研究礦區重金屬污染土壤環境中植物修復的優勢物種對植物修復技術的實際應用具有重要的指導意義。

除具有富集能力的草本植物外，蔬菜作物也對土壤中重金屬具有一定的積累作用。重金屬進入蔬菜體內，會對蔬菜自身產生毒害作用而影響產量，也會通過食物鏈進入人體從而對人體健康產生嚴重的影響［17］。顧燕青等［18］ 和王玉潔等［19］研究了杭州市重金屬污染土壤中30多種蔬菜富集特征，結果表明番茄、辣椒、小蔥和白菜對Cu、Zn、Cd、Cr、Pb的富集能力較強，不宜種植在重金屬污染較為嚴重的土壤中。因此，開展礦區周邊常見蔬菜對土壤中重金屬的富集和抗污染能力的研究也尤為重要。

目前關于礦山重金屬污染土壤的植物修復和蔬菜積累能力的研究多針對鞍山鐵礦、湘潭錳礦等礦區，對北京礦山的研究也多集中于地形整治和植被修復等方面，而針對北京周邊重點礦山重金屬污染土壤植物修復和蔬菜抗污染能力的研究較少。因此，為篩選出適宜北京市氣候條件和土壤環境的優勢富集植物，也為給礦山周邊蔬菜種植品種的選擇提供依據，該研究最終以長勢較好的6種草本植物和4種蔬菜以及3類礦區土壤為研究對象，通過對比植物種植前后土壤中重金屬含量、植物生長量和植物體內重金屬含量的變化情況，分析礦區土壤污染狀況，探究植物對重金屬的富集和積累能力，初步篩選出適用于北京不同典型礦區土壤重金屬污染修復的草本植物種類和不宜種植的蔬菜品種，以期為北京典型礦區重金屬污染土壤植物修復技術的實際應用和礦山周邊環境蔬菜種植物種優化提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗用土的選取

供試土壤分別取自北京北部的金礦、鐵礦和銅礦3個典型礦區，土壤類型為粉質黏土，礦區分別位于密云區、密云區和延慶區，重金屬冶煉和開采活動歷史悠久，重金屬在礦山及其周邊土壤累積嚴重。根據前期礦山環境監測結果，選擇污染較為嚴重區域土壤為研究對象。

礦區土壤樣品的采集、保存及運輸均按照《環境影響評價技術導則 土壤環境》（HJ 694—2018）［20］中相關要求進行。將各礦區運回的樣品去除石塊和植物根系等雜質，初步研磨過2.00 mm PVC塑料尼龍篩。取少量樣品二次研磨過0.60 mm PVC塑料尼龍篩用以測試礦山土壤初始理化性質，其余樣品保存至聚氯乙烯袋備用。3類礦區土壤理化性質如表1所示。

1.2 試驗設計

如表2所示，設計針對北京金礦、鐵礦和銅礦三大典型廢棄礦區表層土壤環境分別選擇12種優勢草本植物及北京礦區周邊較為常見的4種蔬菜作物，對3類典型礦山重金屬污染土壤進行針對性植物修復研究。于2020年5月上旬將預處理的各類礦山土壤攪拌均勻后分別鋪陳于24個65 cm×48 cm×30 cm的聚氯乙烯樣品箱內，每箱裝土約75 kg，對土壤澆水并靜置7 d。根據試驗設計，將預培養好的幼苗種植于各處理，保證每個樣品箱有3株植物。試驗期間，除必要養護管理措施確保植物正常生長外，盡量減少對植物擾動。試驗過程中，每3 d觀察植物生長情況，并進行文字和影像記錄。60 d后可陸續獲取成熟植株及土壤，測試相關指標。

1.3 樣品采集和測試

8月份開始，陸續對長勢較好且可用于分析的6種本地常見植物和4種蔬菜作物進行樣本采集，主要采集植物的地下部、地上部（包括果實）等部位，用于植物生長情況、各部位生物量、體內重金屬含量的測試。同時對植物種植前后的土壤進行采集，測試土壤理化性質及土壤重金屬含量。

參考第四版《巖石礦物分析》［21］，土壤樣品中的重金屬含量采用NexION300Q型電感耦合等離子體質譜儀（美國珀金埃爾默股份有限公司）和AFS-680型原子熒光光譜儀進行測試；植物樣品中的重金屬含量在經過MD8H型微波消解儀前處理后，使用NexION300Q型電感耦合等離子體質譜儀進行測試。土壤pH和有機質含量分別采用PXSJ-216F型離子計和CS-902型高頻紅外碳硫儀測定；土壤中全氮含量經過分析純硫酸溶解后，采用UPT-K1600型凱氏定氮管測定；土壤中全磷、全鉀的含量采用NexION300Q型電感耦合等離子體質譜儀測試；采用碳酸氫鈉-鉬銻抗比色法和乙酸銨浸提-火焰光度法分別測定有效磷和速效鉀，分別使用pH為8.5的0.5 mol/L碳酸氫鈉溶液和1 mol/L的中性乙酸銨溶液提取土壤樣品后，再使用NexION300Q型電感耦合等離子體質譜儀測試［22］。

1.4 土壤污染評價方法

單因子污染指數（Pi）和內梅羅綜合污染指數（Pcom）的計算公式如下：

Pi=Ci/Si（1）

Pcom=P2max+P2avg2（2）

式中，Pi為土壤中重金屬i的單因子污染指數；Pcom為內梅羅綜合污染指數。Ci為土壤中重金屬i的含量（mg/kg）；Si為標準值，采用《土壤環境質量標準》（GB 15618—1995）［23］中的3級標準；Pmax為單因子污染指數最大值；Pave為單因子污染指數平均值。

兩類指數皆將土壤重金屬污染分為5個等級：安全級（P≤0.7）、警戒級（0.7＜P≤1.0）、輕度污染級（1.0＜P≤2.0）、中度污染級（2.0＜P≤3.0）和重度污染級（P＞3.0）。

1.5 生物積累能力評價方法

生物的積累能力主要與生物富集系數（BCF）和生物轉運系數（BTF）息息相關，兩者分別反映了植物從土壤中吸收重金屬的能力以及吸收后將重金屬由根部轉移至地上部的能力［24］，其計算公式如下：

BCF=C植物/C土壤（3）

BTF=C地上部/C地下部（4）

式中，C植物表示植物各部位的重金屬含量（mg/kg）；C土壤表示土壤中重金屬含量（mg/kg）；C地上部表示植物地上部（包括果實）的重金屬含量（mg/kg）；C地下部表示植物地下部的重金屬含量（mg/kg）。

1.6 數據分析

試驗數據采用 Microsoft Excel 2013進行初步整理和統計學分析，使用 Origin Pro 9.5進行圖形及模型的制作。

2 結果與分析

2.1 礦區土壤重金屬污染評價 從各礦區土壤中重金屬含量（表3）可以看出，金礦土壤中重金屬含量由高到低依次為Pb>Zn>Cr>Cu>As>Hg>Cd；鐵礦土壤中重金屬含量由高到低依次Zn>Cu>Cr>Pb>As>Cd>Hg；銅礦土壤中重金屬含量由高到低依次Cu>Pb>As>Zn>Cr>Cd>Hg。

金礦污染土壤中7種重金屬的單因子污染指數由高到低依次為Cd>Pb>Hg>Zn>Cu>Cr>As，其中Cd的單因子污染指數為3.42，達到了重度污染級別；Pb為中度污染級別；Hg和Zn為輕度污染級別；Cu和Cr為警戒線級別；As的污染指數為0.54，為安全級。鐵礦污染土壤中7種重金屬的單因子污染指數由高到低依次為Cu>Cd>Zn>Cr>As>Pb>Hg，其中Cu為輕度污染級別，其余重金屬污染指數均小于0.7，為安全級。銅礦污染土壤中7種重金屬的單因子污染指數由高到低依次為Cu>As>Cd>Pb>Zn>Hg>Cr，其中Cu、As、Cd和Pb的單因子指數均大于3.0，為重度污染；Zn為輕度污染級別;Cr和Hg均小于0.7，為安全級。

金礦、鐵礦和銅礦3類礦區土壤的內梅羅綜合污染指數分別為2.45、0.72、35.61，其中銅礦污染最為嚴重，為重度污染級別，以Cu、As、Cd污染為主；金礦污染為中度污染級別，以Cd、Pb污染為主；鐵礦污染程度相對較輕，為警戒線污染級別，以Cu污染為主。

2.2 植物修復前后土壤重金屬含量變化

從試驗前后3類礦區土壤中重金屬含量變化（表4）可以看出，在種植植物和蔬菜進行植物修復后，3類礦區土壤中重金屬含量均有所下降，下降幅度分別為Cd 0.49%～20.98%、Hg 2.70%～17.86%、Cu 0.31%～18.47%、Pb 0.08%～16.72%、Cr 0.20%～17.61%、Zn 0.32%～16.35%、As 0.30%～11.90%。計算平均值可知，植物修復后3類礦區土壤中重金屬Cd、Hg、Cu、Pb、Cr、Zn、As的含量均有所降低，分別下降了8.31%、7.72%、7.28%、4.87%、4.55%、4.21%、3.31%。

植物修復前后金礦土壤中Cd、Cu、Pb和Hg含量變化較為顯著，尤其在種植印度芥菜、黑麥草、小白菜和番茄后，Cd、Cu、Pb和Hg含量明顯降低，分別降低了11.71%～20.98%、8.38%～18.47%、6.98%～16.72%和6.59%～17.86%；As、Cr、Zn的變化程度較小，分別降低了0.74%～6.67%、6.18%～8.92%、0.65%～2.90%。鐵礦土壤中As、Cd、Cu、Zn和Hg含量變化較為顯著，尤其在種植龍葵、辣椒、小蔥和番茄后As、Cd、Cu、Zn和Hg含量明顯降低，分別降低了4.29%～11.90%、8.00%～16.00%、9.94%～16.44%、10.47%～16.35%和3.50%～12.50%；其次為Pb和Cr。銅礦土壤中Cd、Cr和Hg含量變化較為顯著，尤其在種植蒼耳后Cd和Hg含量分別降低了16.49%和13.51%，種植地膚后Cr含量降低了17.61%；As、Cu、Pb和Zn含量變化程度相對較小。

2.3 植物生物量 3類礦區土壤環境下存活的10種植物生物量如表5和圖1所示。通過與正常土壤環境下植物生長量對比發現，礦山土壤環境對10類植物的生長及其生物量有不同程度的影響。金礦污染土壤環境下，番茄、小白菜、黑麥草和印度芥菜長勢相對較好，從圖1a可以看出，總生物量最大的植物為小白菜，其次為番茄、黑麥草、苧麻、印度芥菜，小蔥、辣椒總生物量較小；與正常土壤環境各類植物生物量相比，金礦土壤環境下的番茄生物量與正常環境下植物生物量較為接近，其次是印度芥菜、黑麥草、小白菜、小蔥，辣椒和苧麻遠遠低于正常環境下植物生物量，這表明番茄、小白菜、印度芥菜、黑麥草和小蔥在金礦污染土壤條件下生長趨勢優于辣椒和苧麻。其中，番茄和印度芥菜的地上部（包括果實）生物量遠大于地下部，其地上部生物量分別是地

下部11.85和5.21倍，與Baker等［7］和劉衛敏［33］的研究結果一致。鐵礦污染土壤環境下，番茄和小白菜的總生物量與正常土壤環境下的植物生物量較為接近；小蔥、辣椒、龍葵總生物量較小，低于正常環境下植物生物量的50%，這表明番茄、小白菜在鐵礦污染土壤條件下生長趨勢優于小蔥、辣椒和龍葵，其中，番茄地上部（包括果實）生物量是地下部的1.83倍。銅礦污染土壤環境下（圖1c），蒼耳總生物量最大，與正常土壤環境下的植物生物量較為接近；其次為番茄，地膚的總生物量最小（1.33 g），遠遠低于正常環境下植物生物量，這表明番茄、蒼耳在銅礦污染土壤條件下生長趨勢優于地膚。其中，番茄和蒼耳的地上部和地下部生物量較為接近，地膚的地上部生物量是地下部的6.38倍。

綜上所述，印度芥菜和黑麥草能夠較好地適應金礦土壤環境；龍葵能夠較好地適應鐵礦土壤環境；蒼耳能夠較好地適應銅礦土壤環境，在礦山土壤中長勢總體不錯。番茄、小白菜、辣椒和小蔥4種蔬菜也能夠較好地適應礦山土壤環境，番茄在金礦、鐵礦和銅礦土壤環境中生長狀況良好，以鐵礦最佳；小白菜在金礦和鐵礦土壤環境下生長狀況良好；小蔥和辣椒也可在金礦和鐵礦土壤環境下正常生長。因此，上述4種草本植物和4種蔬菜均能夠較好地適應礦山土壤環境，印度芥菜、黑麥草、龍葵和蒼耳可作為北京金礦、鐵礦和銅礦3類礦山土壤重金屬污染的植物修復材料，用于礦山土壤的初步修復和二次治理，與已有研究結果一致［33-34］。

2.4 植物體內重金屬含量

從表6可以看出，不同種類植物對重金屬的吸收各有不同，其地上部重金屬含量分別為As 0.08～17.40 mg/kg、Cd 0.08～3.23 mg/kg、Cr 1.12～29.50 mg/kg、Cu 3.96～90.00 mg/kg、Hg 0.01～0.26 mg/kg、Pb 0.36～10.30 mg/kg、Zn 21.50～75.30 mg/kg，地下部重金屬含量分別為As 0.11～94.00 mg/kg、Cd? 0.15～3.99 mg/kg、Cr 1.05～247.00 mg/kg、Cu 3.29～1 219.00 mg/kg、Hg 0.02～

8.01 mg/kg、Pb 0.27～104.00 mg/kg、Zn 23.50～210.00 mg/kg。其中植物體內Cu、Cr、Hg、Pb、Zn、As含量變化相對較大，Cd含量變化相對較小。植物體內含量最高的是Zn，然后依次為Cu、Pb、Cr、Cd、Hg和As，相同礦種污染土壤中所種植的各植物體內重金屬含量特征大體一致。印度芥菜、龍葵、紫花苜蓿等植物地上部各類重金屬含量幾乎均高于地下部，這是重金屬富集植物的重要特征之一，部分相關研究也得出了類似的結論［19，36-37］。

該研究種植的6種草本植物和4種蔬菜作物，大部分植物體內的重金屬含量高于植物體內重金屬的正常含量，但均未達到超富集植物的臨界標準。其中雖然鐵礦處于臨界污染狀態，污染情況較輕，但植物體內部分重金屬含量仍存在增加的情況，表明植物對土壤中重金屬可能仍然具有吸收作用，土壤中的重金屬會通過生物富集和生物轉運作用轉移到植物體內［33］。對比植物體內及對應土壤環境中重金屬含量可知，3種礦山土壤環境下，土壤中Pb、Cr、Hg、Cd的含量與植物體內Pb、Cr、Hg、Cd的含量特征基本一致，而土壤中Zn、As、Cu和植物體內Zn、As、Cu的特征不同，表明植物體內重金屬含量不僅與土壤中重金屬含量相關［38］，還受其他因素的影響，如植物自身的富集和轉運特征、土壤中重金屬的形態和理化性質等［39］。

2.5 植物對重金屬的富集和轉運能力

生物富集系數用來反映重金屬由土壤遷移至植物體內的能力和植物吸收重金屬的能力［15，40］。由表7可知，10種植物對7種重金屬的生物富集系數總體表現為Cd>Zn>Hg>Cu>Cr>As>Pb，且地下部富集系數大于地上部，這與李俊凱等［24］的研究結果基本一致。金礦土壤環境下種植的辣椒、黑麥草和印度芥菜對Cd表現出超強的富集能力，總生物富集系數分別為2.487、2.117和1.257，辣椒和黑麥草地下部分生物富集系數分別為1.624和1.946，印度芥菜的地上部分生物富集系數為1.017；辣椒對Hg也有較強的富集能力，總生物富集系數為2.272，地下部分生物富集系數為2.201。鐵礦土壤環境下種植的小白菜、番茄、小蔥、辣椒和龍葵5種植物均對Cd和Hg具有較強的富集能力，對Cd的總生物富集系數分別為2.766、2.686、1.041、2.918、2.523，對Hg的總生物富集系數分別為2.365、4.533、3.945、4.872、4.228；其中，辣椒地上部和地下部對Hg的生物富集系數均大于2.000，分別為2.089、2.783。銅礦土壤環境下，僅蒼耳對Cr有富集能力，總生物富集系數為3.475，地下部生物富集系數為3.298。

生物轉運系數用于表征重金屬在植物體內的轉運能力［41］。從表7可以看出，10種植物對7種重金屬的轉運能力存在一定的差異，總體表現為Cd>Cr>Zn>Cu>As>Pb>Hg，與已有結論基本一致［24］。其中印度芥菜、龍葵等草本植物及番茄、小白菜等蔬菜對多種重金屬的生物轉運系數超過1，具有較強的生物轉運能力。金礦土壤中，印度芥菜對As、Cd、Cr、Zn和Cu的生物轉運系數均大于1，其中，印度芥菜對Cr和Cd的生物轉運系數大于2，分別為2.699和2.009；番茄對Cd、Cu的生物轉運系數分別為1.300和1.047；小白菜對Cr的生物轉運系數為1.187。鐵礦土壤中所種植的植物對大部分重金屬存在轉運能力，其中，番茄對7種重金屬均存在著較強的轉運能力，尤其對Cr、As和Hg的生物轉運系數分別達到6.745、3.234和2.904；小白菜對Cd、Cr、Pb和Zn的生物轉運系數為1.025、1.986、1.354、1.000；龍葵對As、Cd、Cu、Hg和Pb 5種重金屬的生物轉運系數分別為1.250、2.679、1.008、1.728和1.640；辣椒和小蔥對Pb和Zn的生物轉運系數均大于1。銅礦土壤環境下，地膚對Cd、Cr和Zn的生物轉運系數分別為1.149、1.181和1.035，蒼耳對Zn的生物轉運系數為1.185，均大于1，具有較好的轉運能力。

植物的修復潛力與其富集和轉運能力息息相關，生物富集和轉運系數越大，植物主動吸收土壤重金屬，并將其由地下部分轉移至地上的能力越強，修復潛力越大。不同植物對重金屬的富集和轉運能力不同［42］，根據Punz等［43］和李俊凱等［24］研究中對重金屬耐性植物的種類劃分，可將該研究的6種優勢草本植物分為富集型、根部囤積型和規避型進行探討。

該研究中，龍葵、印度芥菜等草本植物體內重金屬的相對含量較高，能夠主動吸收并富集重金屬，并將其轉移至地上部分，具有富集型植物的特征。其中，印度芥菜對Cd的生物富集系數和生物轉運系數大于1，龍葵對Cd、Hg的生物富集系數和生物轉運系數大于1，因此，印度芥菜和龍葵可作為礦山土壤修復的優勢植物品種，用于北京周邊金礦和鐵礦污染土壤修復。Pérez-Esteban等［44］和陳友媛等［45］研究表明龍葵對Cd、Cu和Pb均具有較好的富集能力和耐受能力，且龍葵和印度芥菜對 Cd和Zn的生物富集系數和生物轉運系數皆大于1。龍葵對土壤重金屬提取效果主要發生在植物生長階段，可在植物生長期配合微生物活化等方法進行礦區重金屬修復［46-47］。

某些植物自身對重金屬存在著一定的排斥能力，阻止其由地下部向地上部轉移，生物轉運系數小于1［48］。該研究中，黑麥草、地膚和蒼耳3種草本植物體內As、Cd、Cr、Hg、Pb、Zn 7種重金屬含量均較高，但其對大部分重金屬的生物轉運系數均小于1，重金屬主要集中于地下部，與已有研究結果一致［49］。這表明黑麥草、地膚和蒼耳對土壤的重金屬吸收后，將重金屬大量囤積在地下部，屬于根部囤積型植物。黑麥草、地膚和蒼耳可種植在礦區周邊靠近人口活動區域，以此來減少土壤重金屬進入食物鏈而對人體健康造成危害［50］。

另外某些植物能夠正常生長在重金屬含量非常高的土壤中，但對重金屬的吸收和轉運較少，可能是植物體內某些機制能夠減輕重金屬的毒害或將體內過量的重金屬排出體外。如生長于礦山土壤環境下的苧麻等植物體內的重金屬含量較低，且對重金屬的富集和轉運能力較差， 但能夠在重金屬含量很高的土壤中正常生長，屬于規避型植物［24，29］。茍體忠等［51］對丹寨汞（金） 礦區11種重金屬富集特征分析得出苧麻屬于規避型植物。

該研究中，番茄、小白菜、辣椒和小蔥4種蔬菜對礦山污染土壤中的重金屬也有一定的富集和轉運能力，對各類礦山土壤中主要重金屬的富集能力較強。番茄和小白菜對礦山土壤中Cd、Cr的生物轉運系數較大，且其地上部重金屬含量遠大于地下部，表明這2類蔬菜富集和轉運重金屬能力較強；辣椒和小蔥對Pb、Cd和Hg等重金屬具有一定的富集和轉運能力，富集和轉運重金屬污染能力較強。宋波等［52］研究北京市菜地土壤和蔬菜體內的Cd、Cr含量發現，小白菜對Cd、Cr的富集系數高，富集和轉運重金屬Cd、Cr能力較強。李斌［53］研究發現，番茄對8類重金屬的吸收能力由大到小依次為Pb、Zn、Cu、Ni、Cr、As、Cd、Hg，對Pb的富集系數最大，為1.6。高陳璽等［54］對湘南東湘礦山重金屬富集植物篩選試驗結果表明，辣椒對Pb、Cd和Cr的富集能力很強，其果實中3種重金屬含量分別為14.70、0.80和 2.10 mg/kg。王玉潔等［19］研究表明，小蔥對Cu、Zn、Pb均有較強的富集能力，其富集順序為Pb>Cu>Zn。因此，番茄、小白菜、辣椒、小蔥4類蔬菜對礦山土壤重金屬的積累和轉運能力較強，礦山恢復早期不宜種植，以免重金屬通過食物鏈累積并危害人體健康。

3 結論

（1）銅礦污染最為嚴重，以Cu、As、Cd污染為主；金礦污染以Cd、Pb污染為主；鐵礦以Cu污染為主。

（2）植物修復后3類礦區土壤中重金屬Cd、Hg、Cu、Pb、Cr、Zn、As的含量均有所降低，分別降低了8.31%、7.72%、7.28%、4.87%、4.55%、4.21%、3.31%。

（3）印度芥菜、黑麥草、龍葵和蒼耳等草本植物均能夠適應金礦、鐵礦和銅礦3類礦山土壤環境，印度芥菜和龍葵屬于重金屬富集型植物，對礦區污染土壤中的Cd、Hg、Cu和Cr富集和轉運能力較強，可作為優勢植物品種分別用于金礦和鐵礦污染土壤修復；黑麥草、地膚和蒼耳屬于根部囤積型植物，對部分重金屬的富集系數大于1，轉運系數小于1，可根據需要作為北京周邊金礦和銅礦污染土壤修復備選植物；苧麻屬于規避型植物。

（4）番茄、小白菜、辣椒和小蔥4種蔬菜均能夠適應金礦、鐵礦和銅礦3類礦山土壤環境，且對礦山土壤重金屬的積累和轉運能力較強，在北京礦山恢復早期不宜種植，以免礦物重金屬通過食物鏈累積并危害人體健康。

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