论文部分内容阅读
摘 要 通过盆栽试验，选择了玉树花、豆瓣绿和金钱兜3种观赏性植物，研究了其积累土壤中铅、铜、锌和镉的能力。试验证明：积累重金属能力较强的是金钱兜和豆瓣绿，但重金属浓度较高时，严重影响豆瓣绿的生长发育，为植物修复技术在重金污染土壤中的应用提供科学依据。
关键词 重金属;土壤污染;植物修复
中图分类号：X53 文献标志码：A 文章编号：1673-890X（2015）27--02
土壤是生态环境的重要组成部分，是人类赖以生存的主要资源之一，在土壤中，重金属含量达到一定的度，会导致作物减产和品质降低、土壤退化，因重金属污染每年减产粮食超过1 000万t，每年有1 200万t粮食是被重金属污染的，年经济损失在200亿以上[1]。另外，通过植物的吸附作用重金属可以进入植物体内，最终危害人们的生命健康是过接触和食物链等途径[2]。
观赏性植物玉树花、豆瓣绿和金钱兜，一般只是欣赏，不做食用，假如它们能较大程度地吸收积累来源于土壤中的重金属，就可以将它们种植在有污染的土壤中先进行培育，修复污染土壤之后，作为盆栽观赏。因此，试验选择了玉树花、豆瓣绿和金钱兜3种植物，研究它们吸收累积土壤中重金属的能力。
1 材料与方法
1.1 试验仪器及药品
300型原子吸收分光光度计（美国PerkinElmer公司）;FA2004N型分析天平（上海精科天平仪器厂）;80-2离心机（大地自动化仪器厂）;pHS-25型pH计（上海今迈）;针筒式滤膜过滤器（上海金塔医用器材有限公司）。
乙酸钠，盐酸羟胺，氯化镁，醋酸，盐酸，钼酸铵，硝酸，抗坏血酸，铅、镉、铜、锌纯试剂，以上试剂均为分析纯（AR）。
试验所用土壤为不加药的优质耕地土，采样点布设采用对角线布点法，将土壤样采集、混匀后，装袋拿回实验室，自然风干，研钵研磨，用四分法缩分，到土壤样品至所需用量（样品通过200目筛），装入塑料袋中待试验使用。
1.2 样品的采集与制备
在栽玉树花、豆瓣绿和金钱兜盆中，先装入试验用土，添加预先配制好的硝酸盐重金属溶液。每种花卉植物栽4盆，每个编号为1号的花盆土壤内不添加任何重金属盐，为空白样品（CK），起对照作用;其他另外标号分别为2、3、4号的花盆土壤中，按一定浓度梯度分别加入重金属溶液，自4-9月，7 d添加1次，共添加24次。每次浇入量为75 mL。添加浓度见表1。
表1 投加重全属浓度
浓度/（mg/L） CK 编号2 编号3 编号4
铅 0.00 200 100 50
铜 0.00 60 30 20
锌 0.00 120 100 60
镉 0.00 100 60 40
重金属溶液按照表1浓度添加，6个月后，挖出盆栽内的部分土壤，添加重金属总量见表2。
表2 各植物样品投加重全属的总量
总投加量/mg CK 编号2 编号3 编号4
铅 0.00 360 180 90
铜 0.00 108 54 36
锌 0.00 216 180 108
镉 0.00 180 108 72
9月以后，将地上部分植物剪下，洗净，烘烤在80 ℃烘箱中，至恒质量取出，再在干燥器中冷却，研磨通过100目筛，混匀后，贮于试样瓶中。玉树花、豆瓣绿和金钱兜花卉样品的鲜质量和干质量见表3。
1.3 地上部分植物中重金属含量的测定
铅、铜、锌和镉标准储备溶液的浓度均为1 000 μg/mL，所需浓度使用时，用1%的硝酸溶液稀释，各金属溶液的浓度梯度见表4。
表4 金属标准溶液浓度
元素 浓度/（μg/mL）
铅 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00
铜 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00
锌 0.00 0.25 0.50 0.75 1.00
镉 0.00 0.25 0.50 0.75 1.00
元素的分析进行测定采用原子吸收分光光度计，它的最佳工作条件见表5。
表5 不同重金属元素对应的原子吸收的最佳条件
元素 波长/mm 空气流量
/（L/min） 乙炔流量
/（L/min） 灯电流
/（m/A） 狭缝宽度
/mm
铅 217.0 6 1.5 2 0.2
铜 324.8 7 1 2 0.2
锌 213.8 6 1 2 0.2
镉 228.8 7 1 2 0.2
按照表5仪器工作条件，绘制标准曲线，分别测定地上部分各种样品植物中铅、铜、锌、镉的含量，数据见表6。
2 结果与分析
在盆栽植物浇灌一段时间后，对地上部分植物进行分析，植物的生长、发育发生变化，植物长势正常的是没有加重金属溶液的，枝叶茂盛;部分叶片出现萎黄、脱落现象是投加重金属的玉树花2号和金钱兜2号，而种植培育一段时间，经自身调节后，叶片脱落现象减少，培育6个月之后，花卉的体形比未添加的小，花卉生长较为缓慢;编号3、4的玉树花、金钱兜生长发育正常，受添加药品的影响不大;添加硝酸盐的3盆豆瓣绿花卉，能够看到叶子脱落较多，到6个月后，编号2的豆瓣绿，叶子基本全部脱落，其他2盆豆瓣绿花卉叶子也部分脱落。
通过几个月观察花卉的生长，发现豆瓣绿受重金属溶液影响最大，添加高浓度的重金属，会严重影响豆瓣绿的生长;较低浓度的重金属情况下，玉树花和金钱兜有一定的修复能力，对它们自身的生长影响较小。但是停止浇灌重金属盐溶液后，过一段时间，除豆瓣绿2号以外，所以的盆栽花卉恢复生长。恢复2个月后，玉树花和金钱兜的长势，跟不加药盆栽基本一样，豆瓣绿也长出了新叶片。
从表2和6比较对照发现：地上部分各种花卉中的积累量不同，地上部分3种花卉对于铅的积累量最大，对铜、锌的积累量最小。在3种花卉中，金钱兜对于4种重金属的积累量最高，玉树花的积累量最低。豆瓣绿2号对4种高浓度重金属的积累量都较高，而金钱兜则是最较低浓度重金属积累量较高，玉树花对各种浓度的重金属积累量相近。
3 结论与讨论
通过试验研究：玉树花、豆瓣绿和金钱兜这些花卉都能吸收土壤中过量的重金属，然而重金属过量，植物的健康生长会受到影响，花卉的植株比正常生长的矮小，茎叶较细。尤其豆瓣绿，虽然能吸收重金属，但抵抗重金属毒害能力较弱，无法正常生长，大部叶子分脱落。玉树花和金钱兜是较好的积累重金属的花卉植物，一定浓度内过量的重金属，不会影响其正常的生长和开花。而且，在停止浇灌重金属后，花卉能迅速恢复原来的生长速度。
参考文献
[1]王红旗.土壤环境学[M].北京：高等教育出版社，2007.
[2]曲向荣.土壤环境学[M].北京：清华大学出版社，2010.
（责任编辑：赵中正）
关键词 重金属;土壤污染;植物修复
中图分类号：X53 文献标志码：A 文章编号：1673-890X（2015）27--02
土壤是生态环境的重要组成部分，是人类赖以生存的主要资源之一，在土壤中，重金属含量达到一定的度，会导致作物减产和品质降低、土壤退化，因重金属污染每年减产粮食超过1 000万t，每年有1 200万t粮食是被重金属污染的，年经济损失在200亿以上[1]。另外，通过植物的吸附作用重金属可以进入植物体内，最终危害人们的生命健康是过接触和食物链等途径[2]。
观赏性植物玉树花、豆瓣绿和金钱兜，一般只是欣赏，不做食用，假如它们能较大程度地吸收积累来源于土壤中的重金属，就可以将它们种植在有污染的土壤中先进行培育，修复污染土壤之后，作为盆栽观赏。因此，试验选择了玉树花、豆瓣绿和金钱兜3种植物，研究它们吸收累积土壤中重金属的能力。
1 材料与方法
1.1 试验仪器及药品
300型原子吸收分光光度计（美国PerkinElmer公司）;FA2004N型分析天平（上海精科天平仪器厂）;80-2离心机（大地自动化仪器厂）;pHS-25型pH计（上海今迈）;针筒式滤膜过滤器（上海金塔医用器材有限公司）。
乙酸钠，盐酸羟胺，氯化镁，醋酸，盐酸，钼酸铵，硝酸，抗坏血酸，铅、镉、铜、锌纯试剂，以上试剂均为分析纯（AR）。
试验所用土壤为不加药的优质耕地土，采样点布设采用对角线布点法，将土壤样采集、混匀后，装袋拿回实验室，自然风干，研钵研磨，用四分法缩分，到土壤样品至所需用量（样品通过200目筛），装入塑料袋中待试验使用。
1.2 样品的采集与制备
在栽玉树花、豆瓣绿和金钱兜盆中，先装入试验用土，添加预先配制好的硝酸盐重金属溶液。每种花卉植物栽4盆，每个编号为1号的花盆土壤内不添加任何重金属盐，为空白样品（CK），起对照作用;其他另外标号分别为2、3、4号的花盆土壤中，按一定浓度梯度分别加入重金属溶液，自4-9月，7 d添加1次，共添加24次。每次浇入量为75 mL。添加浓度见表1。
表1 投加重全属浓度
浓度/（mg/L） CK 编号2 编号3 编号4
铅 0.00 200 100 50
铜 0.00 60 30 20
锌 0.00 120 100 60
镉 0.00 100 60 40
重金属溶液按照表1浓度添加，6个月后，挖出盆栽内的部分土壤，添加重金属总量见表2。
表2 各植物样品投加重全属的总量
总投加量/mg CK 编号2 编号3 编号4
铅 0.00 360 180 90
铜 0.00 108 54 36
锌 0.00 216 180 108
镉 0.00 180 108 72
9月以后，将地上部分植物剪下，洗净，烘烤在80 ℃烘箱中，至恒质量取出，再在干燥器中冷却，研磨通过100目筛，混匀后，贮于试样瓶中。玉树花、豆瓣绿和金钱兜花卉样品的鲜质量和干质量见表3。
1.3 地上部分植物中重金属含量的测定
铅、铜、锌和镉标准储备溶液的浓度均为1 000 μg/mL，所需浓度使用时，用1%的硝酸溶液稀释，各金属溶液的浓度梯度见表4。
表4 金属标准溶液浓度
元素 浓度/（μg/mL）
铅 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00
铜 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00
锌 0.00 0.25 0.50 0.75 1.00
镉 0.00 0.25 0.50 0.75 1.00
元素的分析进行测定采用原子吸收分光光度计，它的最佳工作条件见表5。
表5 不同重金属元素对应的原子吸收的最佳条件
元素 波长/mm 空气流量
/（L/min） 乙炔流量
/（L/min） 灯电流
/（m/A） 狭缝宽度
/mm
铅 217.0 6 1.5 2 0.2
铜 324.8 7 1 2 0.2
锌 213.8 6 1 2 0.2
镉 228.8 7 1 2 0.2
按照表5仪器工作条件，绘制标准曲线，分别测定地上部分各种样品植物中铅、铜、锌、镉的含量，数据见表6。
2 结果与分析
在盆栽植物浇灌一段时间后，对地上部分植物进行分析，植物的生长、发育发生变化，植物长势正常的是没有加重金属溶液的，枝叶茂盛;部分叶片出现萎黄、脱落现象是投加重金属的玉树花2号和金钱兜2号，而种植培育一段时间，经自身调节后，叶片脱落现象减少，培育6个月之后，花卉的体形比未添加的小，花卉生长较为缓慢;编号3、4的玉树花、金钱兜生长发育正常，受添加药品的影响不大;添加硝酸盐的3盆豆瓣绿花卉，能够看到叶子脱落较多，到6个月后，编号2的豆瓣绿，叶子基本全部脱落，其他2盆豆瓣绿花卉叶子也部分脱落。
通过几个月观察花卉的生长，发现豆瓣绿受重金属溶液影响最大，添加高浓度的重金属，会严重影响豆瓣绿的生长;较低浓度的重金属情况下，玉树花和金钱兜有一定的修复能力，对它们自身的生长影响较小。但是停止浇灌重金属盐溶液后，过一段时间，除豆瓣绿2号以外，所以的盆栽花卉恢复生长。恢复2个月后，玉树花和金钱兜的长势，跟不加药盆栽基本一样，豆瓣绿也长出了新叶片。
从表2和6比较对照发现：地上部分各种花卉中的积累量不同，地上部分3种花卉对于铅的积累量最大，对铜、锌的积累量最小。在3种花卉中，金钱兜对于4种重金属的积累量最高，玉树花的积累量最低。豆瓣绿2号对4种高浓度重金属的积累量都较高，而金钱兜则是最较低浓度重金属积累量较高，玉树花对各种浓度的重金属积累量相近。
3 结论与讨论
通过试验研究：玉树花、豆瓣绿和金钱兜这些花卉都能吸收土壤中过量的重金属，然而重金属过量，植物的健康生长会受到影响，花卉的植株比正常生长的矮小，茎叶较细。尤其豆瓣绿，虽然能吸收重金属，但抵抗重金属毒害能力较弱，无法正常生长，大部叶子分脱落。玉树花和金钱兜是较好的积累重金属的花卉植物，一定浓度内过量的重金属，不会影响其正常的生长和开花。而且，在停止浇灌重金属后，花卉能迅速恢复原来的生长速度。
参考文献
[1]王红旗.土壤环境学[M].北京：高等教育出版社，2007.
[2]曲向荣.土壤环境学[M].北京：清华大学出版社，2010.
（责任编辑：赵中正）