延安大学校园植物叶片镉污染的现状分析

牛志睿，刘学敏，蒋习映，李 乐

(延安大学 能源与环境工程学院，陕西 延安 716000)

镉(Cadmium，Cd)是常见的环境和工业污染物之一［1－3］。其毒性强、移动性大、污染高，是一种能在人体和环境中长期蓄积的有毒重金属物质。大气中的镉主要来源于冶炼、采矿和汽车尾气［4］，而城市以及公路两侧地区镉污染则主要源于汽车尾气［5，6］，该区域的植物可以通过叶片和根系吸收或者吸附大气中的镉［7，8］，并运输到植物体的各部分。因此，测定植物体中含镉量可用来指示环境中的镉污染程度，在一定程度上反映了该地区大气中镉的含量［9］。本文以延安大学校园作为采样区域，进行植物小刺柏叶片镉污染状况的研究，引入单项污染指数法分析和鉴别环境污染程度［10］，以此指示延安大学校园的大气环境质量。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

火焰原子吸收分光光度计(AA—6300C，日本岛津仪器有限公司);高效植物样品粉碎机(KX－11A，济南科翔实验有限公司);铝箔(天津市科密欧化学试剂开发中心);电热鼓风干燥箱(上海－恒科学仪器有限公司，DHG－9070A);超纯水器(UPT－Ⅱ－10T/L型优普系列超纯水器，成都超纯科技有限公司);电子天平ALB－224(赛多利斯科学仪器(北京)有限公司);超纯水(UPT－Ⅱ－10T/L型优普系列超纯水器制备，成都超纯科技有限公司);硝酸(优级纯，开封东大化工有限公司试剂厂);高氯酸(优级纯，天津市科密欧化学试剂有限公司);镉粉(光谱纯，天津科密欧化学试剂开发中心)。

1.2 样品采集

以延安大学校园道路两侧用于绿化的小刺柏作为采样对象，设置4个采样线路:圣地路延大路段7个采样点;附中前路段4个采样点;玉章楼前路段2个采样点;文汇山2个采样点，作为对照。

在同一株小刺柏用不锈钢剪刀剪取两份叶片样品，一份装在聚乙烯塑料袋中;另一份用铝箔包裹并置于聚乙烯塑料袋中。

采样前10日内未有降雨过程;在每个采样点对10株以上叶片进行了采集以使样品具有普遍性。采集样品量要满足需要，经制备后，至少有30g干重样品。新鲜样品按含80% ～90%的水分计算所需样品量。

1.3 样品预处理

清洗:将装在聚乙烯塑料袋中的样品先用自来水反复冲洗多次直至其上的附着物完全被清洗掉，再用去离子水冲洗3次，凉干后用铝箔包裹。

烘干:将均用铝箔包裹的两种样品放入鼓风干燥箱中，先在115℃下杀青半小时，之后在60℃下干燥2天，直至恒重。

粉碎:用粉碎机把烘干的样品进行粉碎;之后用60目的标准检验筛过筛，装入密封袋，置于干燥器中保存。

消解(硝酸－高氯酸湿灰化法)［11］:称取约1.5000g上述试样于250mL锥形瓶中，放入玻璃珠，加入30mL混合酸消解液(硝酸+高氯酸:4+1，体积比)，加盖表面皿，浸泡过夜，次日在可调式电热板上加热消解，消解直至浓白烟出现，随后减少，冷却。再加5mL混合酸继续加热消解，消解直至白烟出现，随后减少，消解液呈无色透明或略显黄色为止，冷却。然后用稀HNO3溶解残渣、过滤不溶性物质，移入50mL容量瓶，用去离子水定容。同时进行全过程试剂空白实验。表1为不同采样地点所采集小刺柏叶片的测定样品的平均质量。

1.4 测定方法

样品采用标准加入法测定［12，13］，AA—6300C 型火焰原子吸收分光光度计镉测定的工作参数见表2。

表1 小刺柏叶片的测定样品平均质量 单位:g

表2 镉测定的工作参数

1.5 计算方法

式中:m—待测试样中镉的质量，μg;W—称量试样的重量，kg。

2 结果与讨论

2.1 植物叶片的镉含量分析

延安大学校园植物小刺柏采样点以及对照区叶片镉含量的测定结果如表3所示，采样点以及对照区植物小刺柏叶片平均镉含量对比见图4。

测定结果表明:三个采样点的总镉量、叶片内可溶性镉量以及叶片表面吸附的镉均高于清洁对照区。

2.2 污染状态的评价(单项污染指数法、累积指数法)

利用单项污染指数法可以评价叶片受重金属污染的状态［9］，即植物的大气污染指数，并间接进行大气质量等级评价，计算污染指数的公式为:

式中:C—污染指数;

Cm—采样点植物叶片的重金属实测值;

Ck—对照区对应植物的重金属实测值。Ck为文汇山采样区叶片上的平均镉含量，单项污染指数及其对应的空气质量等级评价如表4所示。

表3 采样点植物小刺柏叶片镉含量的测定结果

图1 采样点植物小刺柏叶片平均镉含量对比

表4 单项污染指数及其污染评价等级

累积指数Igeo来定量评价沉积物中的重金属的污染程度，间接进行大气质量等评价，等级评价如表5所示，其计算公式为:

式中:Cn—为元素的实测含量;

Bn—为该元素的背景含含量。

表5 累积评级指数及其污染评价等级

对采样区小刺柏叶片平均镉含量的单项污染指数及其污染评价等级进行评价，结果如表6所示。通过表6可知，圣地路路段和附中前路段属于中度污染，玉章楼路段属于轻度污染。

表6 采样区小刺柏叶片平均镉含量的污染评价结果

2.3 实验结果分析及讨论

通过表3可以看出三个采样点的叶片的总的镉含量平均值要高于清洁区域(文慧山)，其中圣地路的含量最高是清洁区域的2.7倍，附中前区域是清洁区域的近2.5倍，玉章楼路段是清洁区域的1倍还多，除此以外，三个采样区域植物叶片内的可溶性镉，即清洗样中所测得的镉元素含量也远高于清洁区域。包裹样与清洗样的差值即为叶片表面吸附的镉，扬尘大的圣地路区域的表面粘附量最大，而其它扬尘量较小的区域表面粘附的量较小，清洁区域的粘附量最小，说明小刺柏叶片表面对于污染物的粘附能力主要取决于所处区域的扬尘大小，同时植物叶片的表面积也影响了它对于污染物的吸附。

由采样区小刺柏叶片平均镉含量的污染评价结果表6可以看出，单项污染指数和累积评级指数法所反映的污染评价结果相同，可见主要用于测定土壤中污染物含量的累积评级指数法应用于测定植物样品中的重金属污染物含量具有一定的可行性，可以推断，采样点周围的土壤中镉的含量也较高。

根据对延安大学校园植物叶片镉含量的测定结果，各采样地点的样品中镉含量均高于清洁对照区。结合延安大学校园的交通环境分析可知，圣地路区域的镉元素含量高主要是由于圣地路延安大学段是延安市的交通要道，每天都有大量的车辆经过，机动车辆所产生的尾气量是造成其镉元素含量过高的主要原因;附中前路段是逸夫楼、职工家属区、以及延安大学窑苑宾馆的必经之路，来往车辆密集，汽车尾气排放量也较大，且附近有施工现场，其扬尘也易造成镉金属污染;玉章楼路段在代贤楼(实验楼)附近，为教学区，过往车辆较少，污染较轻。总体而言，延安大学校园大气环境中无严重镉污染。

3 结论

延安大学校园各采样区的镉含量均高于清洁对照区，但未出现严重镉污染状况;主要交通枢纽、车辆停靠区域属于中度污染。这说明汽车排放的尾气及城市建筑施工过程造成了一定程度的大气镉污染，为净化校园大气环境应采取如下措施:

(1)加强校园机动车辆管理，减少校园车流量，从源头上降低污染的产生。

(2)在校园尤其是校园道路两侧多种植一些对大气镉污染物质具有一定的吸收净化能力的园林绿化树种，比如吸镉量较高的树种［14，15］:美青杨、桑树、旱柳、榆树、梓树、刺槐。

(3)在日常生活中，学校应该多给花草喷灌、给道路洒水，因为局域湿度大可有效降低或捕捉浮尘，从而降低了空气中镉的含量，也能达到净化校园空气的效果。

(4)加强学校校园大气污染监测，可及时发现污染问题，以便采取措施，把慢性危害和不可见危害减致最低限度。

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