曾懋華 曾慶宏 曾葭桂

(1.韶關(guān)學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院 ；2.韶關(guān)市環(huán)境保護科學(xué)技術(shù)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(guān)學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院 ；2.韶關(guān)市環(huán)境保護科學(xué)技術(shù)研究所)

植物修復(fù)技術(shù)處理被重金屬污染的土壤優(yōu)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(jié)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(nèi)鎘、鉛、銅含量越高；藿香薊對鎘的富集系數(shù)和轉(zhuǎn)運系數(shù)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(zhuǎn)移到地上部分(葉)；藿香薊對土壤中的鉛富集和轉(zhuǎn)運能力較差，對銅的富集和轉(zhuǎn)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(fù)植物。

藿香薊 重金屬 超富集 轉(zhuǎn)運系數(shù)

隨著我國工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，土壤的重金屬污染狀況日益嚴重，特別是工礦區(qū)周圍耕地土壤的重金屬污染，已嚴重影響了社會的穩(wěn)定[1-2]。目前取得成效的土壤修復(fù)技術(shù)主要有物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)、生物修復(fù)及聯(lián)合修復(fù)，生物修復(fù)憑借著經(jīng)濟環(huán)保和不引發(fā)二次污染等特點成為現(xiàn)在最具研究價值的土壤修復(fù)技術(shù)之一[3-4]。植物修復(fù)技術(shù)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(shù)仍處于起步階段，在理論基礎(chǔ)、修復(fù)作用機理和技術(shù)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(fù)技術(shù)研究最主要的任務(wù)之一[5]。

韶關(guān)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(xù)播種繁殖，生長速度極快，基部多分枝，野外適應(yīng)性強，對土壤要求不高[6-8]。研究發(fā)現(xiàn)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(qū)，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(fù)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?？莆鲈囼瀮x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(mào)易有限公司)，電子天平，TC-15套式恒溫器(海寧市新華醫(yī)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(fēng)干、剪碎，分離出根、莖、葉三部分后，放到恒溫干燥箱中。設(shè)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(xù)粉碎30 s，重復(fù)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(nèi)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(zhuǎn)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(jié)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(jié)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(jù)測定結(jié)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(nèi)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(nèi)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(nèi)鎘的含量只有44.70 mg/kg，說明鎘從藿香薊根部轉(zhuǎn)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(nèi)的的含量逐漸減少，3#樣體內(nèi)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(zhuǎn)移到莖和葉的地上部分；銅在藿香薊莖內(nèi)含量最少，根部最多，說明銅從藿香薊的地下部分轉(zhuǎn)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(nèi)的轉(zhuǎn)移。

3.3 藿香薊對土壤中鎘、鉛、銅的富集和轉(zhuǎn)移

富集系數(shù)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(zhuǎn)移能力的強弱。富集系數(shù)越大，說明植物對土壤中重金屬的吸收富集能力越強。轉(zhuǎn)運系數(shù)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(nèi)的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)移程度[9]。

歐麗[10]曾對藿香薊進行盆栽試驗，發(fā)現(xiàn)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(shù)均大于1。

由表1、表2，計算出藿香薊的富集系數(shù)和轉(zhuǎn)移系數(shù)，結(jié)果見表3。

表3 藿香薊的富集系數(shù)和轉(zhuǎn)運系數(shù)

由表3可知，鎘在藿香薊體內(nèi)富集系數(shù)較大，地上部分鎘富集系數(shù)都大于10.0，其中3#樣地上部分鎘富集系數(shù)達到12.98，地下部分鎘富集系數(shù)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(nèi)的轉(zhuǎn)運系數(shù)都大于1，特別是2#樣中轉(zhuǎn)運系數(shù)達到1.87，說明鎘從藿香薊根部轉(zhuǎn)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(jié)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(qū)長勢良好，并對鎘具有超富集作用。

盡管藿香薊體內(nèi)鉛含量很高，但各部分的富集系數(shù)都較低，3#樣地下部分鉛的富集系數(shù)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(zhuǎn)運系數(shù)均低于1.0，說明鉛在藿香薊體內(nèi)的轉(zhuǎn)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(yīng)被鉛脅迫的土壤環(huán)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(shù)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(shù)都偏低，3#樣地上部分銅的富集系數(shù)僅0.88，說明藿香薊地上部分對銅的富集能力一般。轉(zhuǎn)運系數(shù)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(zhuǎn)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(zhuǎn)移銅。

4 結(jié) 論

(1)隨著土壤中鎘濃度的增大，藿香薊體內(nèi)鎘的含量越高，且富集系數(shù)和轉(zhuǎn)運系數(shù)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(qū)，可以通過連續(xù)種植藿香薊并收割其地上部分來修復(fù)。

(2)藿香薊對鉛的富集系數(shù)和轉(zhuǎn)運系數(shù)都很低。當土壤中鉛濃度較大時，藿香薊并沒有出現(xiàn)死亡現(xiàn)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(fù)植物。

(3)藿香薊的根部對銅的富集系數(shù)較大，能較好吸收土壤中的銅，但轉(zhuǎn)運系數(shù)小于1，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)移銅。

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2016-08-25)

﹡廣東省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目(編號：201419576050)。

曾懋華(1965—)，男，教授，512005 廣東省韶關(guān)市大學(xué)路。