10种常见绿化树种重金属积累特性的研究

齐丹卉，刘文胜,2*

（1.西南林业大学环境科学与工程学院，云南 昆明 650224；2.中南林业科技大学生命科学与技术学院，湖南 长沙 410004）

10种常见绿化树种重金属积累特性的研究

齐丹卉1，刘文胜1,2*

（1.西南林业大学环境科学与工程学院，云南 昆明 650224；2.中南林业科技大学生命科学与技术学院，湖南 长沙 410004）

测定了南洋杉（Araucaria cunninghamii）、印度榕（Ficus elastica）、直杆蓝桉（Eucalyptus maideni）等10种常见绿化树种在云南省昆明市两个污染程度不同地段的重金属积累特性。结果表明：不同树种对 Zn、Pb、Mn、Cd的积累作用存在差异；同一树种中不同重金属的含量高低顺序为Mn＞Zn＞Pb＞Cd；不同树种的重金属含量随环境污染程度的增加而升高；云南樟（Cinnamomum glanduliferum）、雪松（Cedrus deodara）、木犀（Osmanthus fragrans）分别对Zn、Pb、Mn、Cd积累作用较强，可作为治理污染植物；木犀、雪松、紫叶李（Prunus cerasifera f.atropurpurea）、龙柏（Sabina chinensis cv.Kaizuca）分别对Zn、Pb、Mn、Cd敏感，可作为监测植物。

重金属；绿化树种；累积特性

土壤重金属污染是指土壤重金属含量超过标准值，土壤中的重金属积累到一定程度就会对土壤—植物系统产生毒害，不仅导致土壤的退化、农作物产量和品质的降低，而且通过直接接触、食物链传递等途径危及人类的生命和健康，因而如何治理土壤重金属污染已引起人们的重视。在城市生态系统中，汽车尾气、废物废渣的排放等，均为重金属污染的重要来源，因而，城市交通要道往往也是典型的重金属污染地带[1~3]。为了降低重金属污染程度，人们采取了多种措施，植物修复就是其中一种重要的措施，正确配置绿化树种也就成为城市降低重金属污染的重要途径[4~7]。

本文选取昆明市常见的10种绿化树种为研究对象，通过这些树种重金属含量在重金属污染相对不同的两个地段的对比研究，试图找出不同植物重金属吸附特性的差异，从而为昆明市合理选用绿化树种提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究地概况

昆明市平均海拔1 894 m，属于亚热带西部型季风气候，冬季晴暖少雨，夏季温暖湿润。年平均气温14.5℃，最热月平均气温19.7℃，最冷月平均气温7.5℃。年平均降水量1 035 mm，相对湿度74%。该区典型植被类型为半湿性常绿阔叶林。

1.2 采样

选取昆明市常见绿化树种南洋杉（Araucaria cunninghamii）、龙柏（Sabina chinensis cv.Kaizuca）、雪松（Cedrus deodara）、直杆蓝桉（Eucalyptus maideni）、云南樟（Cinnamomum glanduliferum）、广玉兰（Magnolia grandiflora）、紫叶李（Prunus cerasifera f.atropurpurea）、印度榕（Ficus elastica）、枇杷（Eriobotrya japonica）、木犀（Osmanthus fragrans）为研究对象。于2012年7月上旬，在西南林业大学校园内（以下简称校内）、石闸立交桥路段（以下简称校外）分别采摘上述10种植物的叶片。石闸立交桥邻近三环路，车流量大，灰尘多，重金属污染相对较严重；西南林业大学树木茂盛，车流量较小，汽车尾气排放量小，污染程度较低（表1、表2）。

表1 各树木在采样点生长状况Table 1 Growth of the sampling trees

采样时选取生长状况相近、树龄相当的相同树种，在同一地区（校内或校外）选取生长状况相近树龄相当的不同树种，树种生长状况见表1；分别采集当年生、向阳枝叶片样品；采集2个调查地段0 ~ 20 cm的土壤样品，测定pH及重金属含量（表2）。

1.3 测定方法

利用原子吸收分光光度法测定样品叶片中的重金属元素Cd、Pb、Zn、Mn含量。首先将采集的样品用自来水冲洗干净叶面灰尘，然后于110℃杀青15 min、65℃烘12 h，磨碎，在550℃下灰化8 h，将灰分置于25 mL烧杯中，以1%硝酸溶解灰分，以中速定容滤纸过滤于25 mL容量瓶定容，以火焰原子分光光度计测定Cd、Pb、Zn、Mn含量。

调查区域分为校内和校外，采集0 ~ 20 cm的土壤样品50 g左右，样品经过风干、磨碎、过塑料筛（100目）后称取样品1.0 g置于50 mL烧杯中，加入少许蒸馏水润湿，并加入15 mL王水，同时做试剂空白。在电热板上煮至微沸，至有机物剧烈反应后，加5 mL高氯酸，加热至大量冒白烟后，取下样品，用15 mL 1%硝酸溶解，以中速定量滤纸滤于25 mL容量瓶中，定容。以火焰原子分光光度计测定重金属含量。

表2 样地土壤重金属含量Table 2 Heavy metal content in the soil of sampling trees

1.4 数据处理

用SPSS 12.0处理数据。

2 结果

2.1 不同树种的重金属吸收特性

10种绿化树种叶片中Cd、Pb、Zn、Mn的含量存在较大差异，总体而言，各树种叶片中重金属含量以Mn为最高，Zn其次，Cd最低，这可能是由于不同元素的活性及植物有效性不同，它们在树木中的含量也产生较大差异（图 1）。不同树种重金属含量也存在差异，云南樟、雪松吸收重金属能力较强；同一树种对不同重金属吸收能力也不同，如南洋杉吸收Pb的能力较强，但吸收其它重金属的能力则较弱；紫叶李吸收Cd的能力较强，吸收其它元素能力则较弱（图1）。

图1 不同树种叶片中Cd、Pb、Zn、Mn含量Figure 1 Content of Cd, Pb, Zn and Mn in leaves of sampling trees

2.2 不同地段的重金属积累量

图1显示，不同污染程度地段植物叶片重金属含量不同，污染较高地段生长的植物所含重金属含量也较高。校外由于交通、建筑工地等造成的尾气和扬尘的影响，使得该地段树木的重金属吸收与累积含量高于校内。测定结果表明，校内树种南洋杉、直杆桉、广玉兰、云南樟、枇杷、紫叶李未检出Cd，校内枇杷、直杆桉未检出Pb，由于其含量较低，在统计结果时为方便均以0对待；统计结果显示校外树种中Cd的平均含量分别比校内增加469%，Pb增加92%，Zn增加44%，Mn增加84%。由此可见，不同地段的环境条件不同，该处树木重金属的吸收与累积也受到一定影响，在一定程度上，树叶中的重金属含量随环境污染程度的增加而升高。

2.3 不同树种的重金属吸收差异

各个树种对重金属Cd、Pb、Zn、Mn的吸收是有差异的。以Zn为例，相对含量最高的为雪松（100%），其次为桂花（99%）和云南樟（83%），最低的为紫叶李（50%）。增加率方面校外树叶中重金属含量比污染程度较低的校内均有所提高，增加率的大小在一定程度上反映出它们对Zn的抗性或解除作用，作用由强至弱依次为：南洋杉（244%）、直杆桉（140%）、紫叶李（73%）、龙柏（62%）、橡皮树（50%）、广玉兰（43%）、雪松（32%）、枇杷（28%）、桂花（12%）、云南樟（5%）。所测树种对 Cd的积累作用从大至小依次为云南樟、直杆桉、紫叶李、雪松、桂花、龙柏、枇杷、橡皮树、南洋杉、广玉兰；对Pb的积累作用是雪松最大，云南樟和南洋杉其次，枇杷最小；对Zn的积累作用是雪松最大，桂花和云南樟居中，紫叶李最小；对Mn的积累作用是雪松最大，桂花其次，南洋杉最小。对Cd的抗性作用是龙柏较强，桂花较弱；对Pb的抗性作用是云南樟最大，南洋杉其次，龙柏、雪松最小；对Zn的抗性作用是南洋杉较强，云南樟较弱；对Mn的抗性作用是桂花较强，龙柏、紫叶李较小。表1显示，植物在不同地点生长状况均较好，总体而言，校内植物长势较校外的好。

表3 校内外植物Cd、Pb、Zn、Mn增加率Table 3 Increasing rate of Cd, Pb, Zn, Mn in sampling trees

3 结论与讨论

（1）同一树种中 Cd、Pb、Zn、Mn等不同重金属元素的含量差异较大，相同元素在不同树种中的含量也存在一定差异。不同金属元素在土壤中的化学变化、形态分布及其生物有效性各不相同，导致各元素活性也有较大不同，所测树木均以Mn的含量最高，其次为Zn、Pb，Cd含量最低。

（2）不同地段的环境条件不同，树木的重金属含量也不同。随环境污染程度的增加而升高，即校外高于校内。总体而言，校外树种中Cd的平均含量分别比校内增加469%，Pb增加92%，Zn增加44%，Mn增加84%。

（3）不同地段的重金属含量存在差异，树木生长状况也因此不同。校内植物由于污染较小，生长情况相对较好，而校外植物则相对生长较差，特别是广玉兰、紫叶李、桂花和云南樟。

（4）不同树种对重金属积累作用有较大差异。所测树种对Cd的积累作用从大至小依次为云南樟、直杆桉、紫叶李、雪松、桂花、龙柏、枇杷、橡皮树、南洋杉、广玉兰；对Pb的积累作用是雪松最大，云南樟和南洋杉其次，枇杷最小；对Zn的积累作用是雪松最大，桂花和云南樟居中，紫叶李最小；对Mn的积累作用是雪松最大，桂花其次，南洋杉最小。

（5）不同树种对重金属的抗性作用也不相同。对Cd的抗性作用为龙柏较强，桂花较弱；对Pb的抗性作用是云南樟最大，南洋杉其次，龙柏、雪松最小；对Zn的抗性作用为南洋杉较强，云南樟较弱；对Mn的抗性作用为桂花较强，龙柏、紫叶李较小。

积累作用较强的树种对重金属污染的治理、控制和修复具有一定作用，抗性较弱的即较为敏感的树种对重金属污染的监测和预报有一定指示意义。因此，在城市绿化中，合理搭配敏感树种和积累能力较强的树种对环境污染的监测、治理均具有重要意义。

[1] 杨学军，唐东芹，许东新，等.上海地区绿化树种重金属污染防护特性的研究[J].应用生态学报，2004，15（4）：687－690.

[2] 张建强，白石清，渡边泉.城市道路粉尘、土壤及行道树的重金属污染特征[J].西南交通大学学报，2006，41（1）：69－73.

[3] 万坚，徐程扬，周睿智，等.北京市主要路旁绿化灌木中重金属元素分布特征[J].东北林业大学学报，2008，36（3）：22－30.

[4] 赵立新.杂草对重金属的生物积累特性的研究[J].环境保护科学，2004，30（125）：43－44.

[5] 王新，贾永峰.杨树、落叶松对土壤重金属吸收及修复研究[J].生态环境，2007，16（2）：432－436.

[6] 张炜鹏，陈金林，黄全能，等.南方主要绿化树种对重金属的积累特性[J].南京林业大学学报，2007，31（5）：125－128.

[7] 屈冉，孟伟，李俊生，等.土壤重金属污染的植物修复[J].生态学杂志，2008，27（4）：626－631.

Preliminary Study on Heavy Metals Accumulation in Ten Tree Species in Kunming

QI Dan-hui1，LIU Wen-sheng1,2
（1.Departments of Environmental Science and Engineering, Southwest Forestry University, Kunming 650224, China; 2.College of Life Science and Technology, Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, China）

Ten common tree species were selected and their heavy metal content was determined at different areas in Kunming, Yunnan province.The results showed that different tree species had varied accumulation of Zn, Pb, Mn and Cd, and increased with pollution degree.Cinnamomum glanduliferum, Cedrus deodara, Osmanthus fragrans had higher accumulation rate in Zn, Pb, Mn, Cd, and could be planted at polluted areas for better control.O.fragrans, C.deodara, Prunus cerasifera and Sabina chinensis cv.Kaizuca was sensitive to Zn, Pb, Mn, Cd, and could be monitoring plant.

heavy metals; greening tree; accumulation

S718.3

A

1001-3776（2014）06-0055-04

2014-05-31；

2014-08-022

国家自然科学基金（31160048）资助

齐丹卉（1979－），女，山东昌邑人，讲师，硕士，从事森林生态学研究；*通讯作者。