劉義滿 魏玉翔

6 香蒲對(duì)重金屬吸收積累能力如何？

6.1 鉛（Pb）、鎘（Cd）

李永麗等[63]對(duì)湖南永州鉛鋅銅尾礦的調(diào)查結(jié)果顯示，東方香蒲對(duì)鉛富集作用強(qiáng)，以干質(zhì)量計(jì)，植株地上部鉛含量為619 mg/kg，地下部鉛含量為1 233 mg/kg，生物富集系數(shù)0.10～0.26。在Pb（NO3）2濃度為300 mg/L的水培液中，以干質(zhì)量計(jì)，地上部最大鉛含量12 413 mg/kg、地下部30 508.5 mg/kg，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過“超積累植物”1 000 mg/kg（干質(zhì)量）的界定標(biāo)準(zhǔn)。此外，在培養(yǎng)液中加入EDTA（乙二胺四乙酸），對(duì)增加植株鉛吸收量、增大鉛在植株體內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)、緩解植株鉛毒害癥狀等均有明顯作用。徐義昆等[64]試驗(yàn)結(jié)果表明，東方香蒲植株P(guān)b積累量與營(yíng)養(yǎng)液Pb2+濃度呈顯著正相關(guān)，根和葉對(duì)Pb的積累量均顯著高于對(duì)照，且根的積累量明顯高于葉。用Pb2+濃度為2.00 mmol/L的營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)10天，根中Pb含量為對(duì)照的332倍。

Pan等[65]研究EDTA對(duì)寬葉香蒲鉛、鎘吸收與轉(zhuǎn)運(yùn)的影響，結(jié)果顯示，高濃度鉛、鎘均能抑制寬葉香蒲生長(zhǎng)。因?yàn)殂U、鎘對(duì)香蒲有毒害作用，可使植株葉綠素濃度和葉綠素a/b比值降低。EDTA與鉛或鎘同時(shí)存在時(shí)，對(duì)植株具有協(xié)同毒害（synergetic toxicity）作用。不添加EDTA時(shí)，鉛主要積累在香蒲毛狀根（hairy root）中；添加EDTA則可減少植株對(duì)EDTA的吸收和鎘轉(zhuǎn)運(yùn)，對(duì)鎘的吸收效果影響不明顯，但有利于對(duì)鉛的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)，顯著促進(jìn)鉛從毛狀根向主根（tap root）、假莖及葉片轉(zhuǎn)運(yùn)。例如，不添加EDTA時(shí)鉛的轉(zhuǎn)移系數(shù)（TFs）為0.017 4，添加0.5 mmol/L EDTA時(shí)的轉(zhuǎn)移系數(shù)為1.159 5，增加65.64倍。EDTA在寬葉香蒲金屬吸收與轉(zhuǎn)移方面，具有金屬特異性，添加EDTA能促進(jìn)寬葉香蒲對(duì)鉛的吸收與轉(zhuǎn)移，但對(duì)鎘卻無此效果。

喻理等[66]試驗(yàn)結(jié)果表明，水力停留時(shí)間平均為1.62天時(shí)，水燭（定植密度27株/m2）表面流濕地系統(tǒng)對(duì)鎘的平均去除率為68.88%；根莖鎘含量最高可達(dá)127.39 mg/kg，為初始含量的7.79倍；地上部鎘含量最高可達(dá)14.65 mg/kg，為初始含量的23.63倍；其富集系數(shù)為6.58～41.26，轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)為0.037～0.107。吳曉麗等[67]試驗(yàn)結(jié)果表明，水燭幼苗對(duì)鎘的吸收基本符合Michaelis-Menten動(dòng)力學(xué)模型。

6.2 砷（As）

陳天等[68]試驗(yàn)顯示，底泥As含量低于150 mg/kg、水中P含量為0.2 mg/L時(shí)，水燭植株修復(fù)砷污染效果好；底泥As含量為150～600 mg/kg時(shí)，水中P含量為2 mg/L時(shí)，水燭植株修復(fù)砷污染效果最優(yōu)。任偉等[69]研究結(jié)果表明，在砷污染環(huán)境中，水燭生長(zhǎng)表現(xiàn)為低濃度促進(jìn)、高濃度抑制；ω[As（V）]100～150 mg/kg處理的植株生長(zhǎng)發(fā)育優(yōu)于其他處理；ω[As（V）]400 mg/kg處理的植株出現(xiàn)受害癥狀。水燭地下部吸收累積的砷不易被轉(zhuǎn)運(yùn)至地上部；花果期植株砷的富集轉(zhuǎn)運(yùn)水平高于幼苗期；砷遷移效果為花果期＞枯黃期＞幼苗期。植株去除為砷污染土壤修復(fù)的主要途徑，花果期刈割植株，可發(fā)揮最佳修復(fù)效果。

6.3 鋅（Zn）

鄭瑛等[70]用核素65Zn標(biāo)記物示蹤方法研究寬葉香蒲對(duì)65Zn的吸收和分布，結(jié)果表明，寬葉香蒲對(duì)鋅的吸收力較強(qiáng)，主要吸收積累器官為根和根狀莖，葉的吸收積累量占2.5%～11.8%，而根狀莖與根莖吸收積累量為葉的8～35倍。寬葉香蒲對(duì)鋅的吸收積累量隨時(shí)間延長(zhǎng)而增加；吸收率開始時(shí)呈上升趨勢(shì)，12 h后下降，此外，吸收率隨培養(yǎng)液中鋅濃度的增加而上升，但鋅濃度＞200 g/L時(shí)吸收率開始下降。

6.4 銅（Cu）

趙艷等[71]采用水培法研究認(rèn)為，水燭地上部和根系累積銅的量隨銅濃度升高而增加；銅濃度相同時(shí)，根中銅累積量明顯高于地上部。銅濃度較低（1、5 mg/L）時(shí)，對(duì)植株地上部和根部的鈣、鎂吸收量及地上部錳吸收量無顯著變化；銅濃度高（80、100 mg/L）時(shí)，促進(jìn)植株對(duì)鈣的吸收，但鎂、錳和鋅吸收量顯著降低；銅濃度較高（55～100 mg/L）時(shí)，根系的鈣吸收量增加，鋅吸收量降低；銅濃度為55～80 mg/L時(shí)，根系的Cl和K吸收量增加，但銅濃度100 mg/L時(shí)則顯著降低。而且，銅濃度為30～35 mg/L時(shí)，水燭植株生長(zhǎng)及生理特性均表現(xiàn)為積極響應(yīng)[72]。張道勇等[73]對(duì)水燭進(jìn)行水培試驗(yàn)，結(jié)果表明，100 mg/L的銅和0.5 mmol/L的EDTA均對(duì)植株生長(zhǎng)有抑制作用。0.5 mmol/L的EDTA促進(jìn)植株吸收水中的銅，并促進(jìn)銅從須根向地上部轉(zhuǎn)移；莖和葉中積累的銅（以干質(zhì)量計(jì)）分別為1 233.8、632.3 mg/kg，銅由須根轉(zhuǎn)移至莖部的轉(zhuǎn)移系數(shù)（TFs）由0.95上升至2.15、由須根轉(zhuǎn)移至葉部的轉(zhuǎn)移系數(shù)由0.48上升至1.10。

6.5 鉬（Mo）

練建軍等[74]試驗(yàn)結(jié)果表明，香蒲鉬中毒導(dǎo)致莖葉發(fā)黃、蒸騰能力下降；鉬濃度為2～20 mg/L時(shí)，香蒲對(duì)鉬的耐毒性較蘆葦強(qiáng)。香蒲對(duì)溶液中鉬的吸收具有顯著效果，鉬濃度為2 mg/L時(shí)去除率87%。香蒲對(duì)鉬的吸收是動(dòng)態(tài)平衡過程，以被動(dòng)吸收為主，植株地上部的積累量大于根部。但鉬濃度增加不會(huì)提高香蒲對(duì)鉬的吸收量，反而會(huì)使去除率下降（表4為相關(guān)研究報(bào)告中有關(guān)香蒲對(duì)重金屬去除率的數(shù)據(jù)，供參考）。

表4 香蒲植物對(duì)重金屬去除率試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù) %

總體而言，香蒲植物不僅對(duì)重金屬脅迫耐受力強(qiáng)，而且吸收積累能力強(qiáng)，非常適于去除環(huán)境中的重金屬。

7 香蒲植株對(duì)石油類污染物、銅綠微囊藻有什么作用？

李英麗等[80]室內(nèi)盆栽模擬試驗(yàn)結(jié)果表明，蘆葦和香蒲均能較明顯降解石油類污染物，使某些油污成分被選擇性消耗；蘆葦和香蒲對(duì)正構(gòu)烷烴的降解能力高于非正構(gòu)烴?？傮w上，對(duì)石油類污染物的降解能力蘆葦強(qiáng)于香蒲，但對(duì)非正構(gòu)烴的降解能力香蒲略強(qiáng)于蘆葦。陳國(guó)元等[81]報(bào)道，水燭可誘導(dǎo)銅綠微囊藻（Microcystis aeruginosa）產(chǎn)生氧化脅迫，導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)損傷和葉綠素分解，進(jìn)而抑制其生長(zhǎng)。

8 香蒲用于環(huán)境改良時(shí)，什么時(shí)候采割？

香蒲等水生植物可吸收水體內(nèi)養(yǎng)分，被收割后，可達(dá)到減少水體污染的目的（圖2）。湯顯強(qiáng)等[82]試驗(yàn)結(jié)果表明，收割香蒲地上部可使TN和TP去除量分別增加29.382、13.469 g/m3。熊霞等[83]調(diào)查了安徽合肥地區(qū)5～11月香蒲地上部生物量，N和P含量及積累量動(dòng)態(tài)，并分析了生物量，N和P含量及N和P積累量之間的相關(guān)性，認(rèn)為香蒲適宜收割期為9月（蘆葦為8月）。郭長(zhǎng)城等[84]研究認(rèn)為，綜合考慮香蒲的資源化利用及對(duì)濕地環(huán)境的氮、磷移除效果，山東省南四湖濕地香蒲收割期宜為10月下旬至11月下旬。梅金星等[85]在湖南湘潭市某廢棄采礦區(qū)積水池內(nèi)建設(shè)人工濕地種植東方香蒲，研究結(jié)果表明，東方香蒲根部和莖葉鎘含量分別為0.16～0.39、0.11～0.17 mg/kg，鎘含量最大值均出現(xiàn)在10月；對(duì)底泥鎘的富集系數(shù)為0.63～0.91，最高值亦出現(xiàn)在10月。植株地上部生物量、鎘積累量均極顯著高于地下部。10月收割地上部分，可最大化去除濕地的鎘。濕地內(nèi)香蒲植株收割的具體時(shí)期，可根據(jù)植株長(zhǎng)勢(shì)和濕地運(yùn)行狀況確定，如果沒有特殊要求，環(huán)境改良用香蒲可在9～11月采割。

圖2 濕地香蒲植株收割，減少濕地污染物含量

9 香蒲產(chǎn)品安全質(zhì)量水平如何？

香蒲屬植物，不僅在我國(guó)作蔬菜食用，國(guó)外也有許多地區(qū)采集食用，其嫩葉亦可用作飼料。不論是采集人工栽培的還是自然生長(zhǎng)的香蒲植株根狀莖、假莖及花穗梗食用，均應(yīng)保障產(chǎn)品安全。香蒲產(chǎn)品化學(xué)農(nóng)藥殘留安全水平較高，因?yàn)橄闫炎鳛槭卟嗽耘鄷r(shí)極少施用化學(xué)農(nóng)藥，且作為濕地植物人工種植時(shí)不施用化學(xué)農(nóng)藥。或許因?yàn)橄闫褜僦参飳?duì)環(huán)境污染物的吸收富集能力非常強(qiáng)，香蒲屬植物（蒲菜）產(chǎn)品重金屬安全質(zhì)量讓不少人擔(dān)憂。

目前，人工栽培的香蒲（蒲菜）產(chǎn)品，從產(chǎn)地環(huán)境安全質(zhì)量、栽培過程到產(chǎn)品采收、包裝、運(yùn)輸、保鮮、加工及檢驗(yàn)等，都有相應(yīng)的技術(shù)保障。如云南建水草芽，有關(guān)金屬元素含量（μg/g）分別為鎳1.74、鎘0.18、銅5.01、Pb 0.43、鐵188.75、鈷1.38和鋅29.08，鉻未檢測(cè)出，鐵含量較高，銅含量較低[86]。羅玉明等[87]對(duì)江蘇淮安市天妃宮蒲菜進(jìn)行檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，其重金屬含量亦低于GB 2762-2017《食品中污染物限量》的規(guī)定。

對(duì)于自然采集，只要不在工礦區(qū)、化工區(qū)及其廢物排放或凈化處理區(qū)采集，不在重金屬等污染物富集量大的地區(qū)采集，不在土壤、灌溉水重金屬等污染物本底值高的地區(qū)采集，產(chǎn)品安全質(zhì)量都是有保障的。通常，用于凈化農(nóng)田面源污染、畜禽養(yǎng)殖糞污、水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水、富營(yíng)養(yǎng)化水的濕地內(nèi)，香蒲產(chǎn)品安全質(zhì)量也是有保障的，可以采集作蔬菜食用。