3种花卉对铅的吸收富集能力研究

崔 爽，肖明月，刘艺芸，张文博

(辽宁石油化工大学 化学化工与环境学院，辽宁 抚顺 113001)

据文献资料报道，近50年中，全球排放到环境中的铅达到7.83×105t，其中有相当一部分进入土壤。目前，国内外土壤铅污染地区相当普遍[1]。国内辽宁、山东、河北、河南、江苏、安徽等省的土壤都有不同程度和不同范围的重金属铅污染。土壤铅污染会产生一系列问题，使生态系统的正常功能遭到破坏，对人类健康和生态系统造成巨大的威胁[2,3]。因此，对重金属铅污染土壤的治理和修复，是十分紧迫的任务。

利用植物修复污染土壤费用低廉、不破坏场地结构、不造成地下水环境二次污染[4-9]。花卉可以美化环境，且种植在污染土壤后不会进入食物链，因此，如果对污染物耐受性良好或是能够在体内积累某种污染物，就可以成为比较理想的修复植物，尤其是修复中等或大面积的土壤污染[10-17]。研究花卉对铅的抗性及对铅的富集特性，一方面可以为铅的毒害作用积累资料，另一方面可以为铅污染环境的净化和景观化提供材料，充实耐铅植物基因库。

1 材料和方法

1.1 花卉种类

供试品种为多年生草本花卉，种子购自北京中国林木种子公司，参试花卉分别为薄荷(Menthahaplocalyx)、美女樱(Verbenahybrida)、羽扇豆(Lupinuspolyphyllus)，栽培条件明确，具有对水、肥等要求不严及良好的抗逆性(表1)。

表1 3种花卉及其自然属性

1.2 盆栽试验方法

依据国家土壤环境质量标准(表2)[18]和已有资料，设定土壤铅污染处理浓度为1 000 mg/kg，相当于国家土壤铅环境质量3级标准的2倍，这一污染水平与辽宁地区土壤铅污染平均状况基本相符[19]。

表2 铅的国家土壤环境质量标准值

将供试土壤风干并过4 mm筛后，与固态Pb(NO3)2分析纯试剂充分混匀，装入直径20 cm，高15 cm塑料盆中，平衡半年后待用，并设对照处理CK(不加铅土壤)。同时，进行花卉的育苗，首先将花卉种子置于预装未受铅污染沙土的育苗盒中，沙∶土为1∶3，待幼苗长出5～6片叶子后移栽到处理好的土壤中。选择生长一致的幼苗分别移栽入CK和铅处理的盆中。每盆栽3棵苗，重复3次。花卉成熟后收获植株[7]，将收获的花卉样品分为根、茎、叶和花4部分，用去离子水冲洗去除泥土和污物，沥去水分，烘至恒重，称出每种植物各部分干重，植物样品粉碎备用。采用HNO3-HClO4消化法，原子吸收分光光度计(AAS，Hitachi 180-80)测定植物样品中重金属铅浓度[17]。

1.3 数据分析

植物地上部重金属浓度( M地上部)计算公式为：

M地上部=地上部各部分重金属含量之和/地上部重量[20]。

转移系数(TF)和富集系数(EC)按公式计算[20]

TF= M地上部/ M根

EC= M地上部/ M土壤

2 结果与分析

2.1 供试花卉各器官铅浓度

在铅污染土壤中生长的3种花卉各器官铅浓度的分布情况均为根>茎>叶>花，根中铅浓度最高，花最低。铅主要富集在植物根部，从根部向上部铅浓度逐渐减少。花卉中美女樱地上部吸收铅的量最大，富集铅能力最强，其次为薄荷，羽扇豆铅富集能力最弱。薄荷和美女樱根中铅的浓度超过了1 000 mg/kg(表3)。

表3 3种花卉不同部位铅积累

注：**表示与对照之间的差异达到了极显著水平(P<0.01)

试验中，3种花卉根部及地上部铅浓度均极显著高于对照 (P<0.01)。其中，铅污染组薄荷的根、茎、叶、花中铅浓度分别为对照组的64.8、15.5、8.5、2.6倍，地上部整体铅浓度为对照组的8.7倍；美女樱的根、茎、叶、花中铅浓度分别为对照组的81.6、101.3、33.1、11.7倍，地上部整体铅浓度为对照组的53.6倍；羽扇豆的根、茎、叶中铅浓度分别为对照组的159.3、5.3、4.8倍，地上部整体铅浓度为对照组的5.0倍。

2.2 土壤铅污染对花卉转移系数、富集系数的影响

美女樱铅的富集系数最大，具有较强的铅积累能力，但这些花卉植物的富集系数均小于1，对铅超积累能力较弱；美女樱的转移系数最大，向地上部转移铅的能力最强，但3种花卉的转移系数均小于1(表4)，表现为根部重金属铅浓度大于地上部铅浓度。

2.2 土壤铅污染对花卉生物量的影响

试验结果(图1)表明，土壤铅污染使3种花卉地上部的生长受到一定的抑制，花卉污染组的地上部生物量均低于对照。羽扇豆与对照间的差异达到了极显著水平(P<0.01)，铅污染组植株矮小畸形，叶色变淡。美女樱和薄荷与对照无显著差异，对铅的耐性较强，可用作铅污染土壤的稳定修复植物。

表4 3种花卉铅的转移及富集系数

图1 铅污染对3种花卉地上部生物量的影响

3 结论

3种花卉植物的铅富集系数和转移系数均小于1。美女樱地上部富集铅能力最强，其次，薄荷，羽扇豆的铅富集能力最弱。羽扇豆对铅污染耐性较差，美女樱和薄荷耐性较强，可用作铅污染土壤的稳定修复植物。

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