两种植物幼苗对水体中重金属铅的去除研究

孙利军 吴伟平 刘晓骏 谢砚辞 季莘 鲍宁 顾海鹰

摘要 [目的] 研究豌豆、玉米以及豌豆、玉米混合幼苗对水体中重金属铅的去除效果。[方法] 以豌豆、玉米幼苗为材料，对不同浓度梯度的含铅水溶液进行吸附去除试验，用火焰原子吸收光谱法测定铅浓度变化过程。[结果] 在相同试验条件下，豌豆、玉米以及混合幼苗在不同浓度的铅溶液中，均可在1 h内迅速降低溶液中铅的浓度，并在24 h的试验时间内保持相对平衡，且波动较小。在试验浓度范围内，单位生物量的豌豆、玉米以及混合幼苗去除的铅量随溶液中的铅浓度的升高而提高。在10 mg/L铅溶液中，幼苗对水体中铅的去除率达到87.1%～93.2%。

[结论] 单位重量的混合幼苗去除水体中铅的效果要优于单位重量的单种幼苗去除效果。

关键词 植物幼苗；植物修复；重金属铅

中图分类号 S181.3；X131.2 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2014）31-11069-03

Study on the Removal of Heavy Metal Lead in Water Using Two Kinds of Plant Seedlings

SUN Lijun1，2， WU Weiping1，3， LIU Xiaojun1，2，3， GU Haiying1，2* et al

（1.School of Public Health， Nantong University， Nantong， Jiangxi 226019；2. Institute of Analytical Chemistry for Life Science，Nantong University， Nantong， Jiangxi 226019；3. Green Ark Environment Production Organization，Nantong University， Nantong， Jiangxi 226019）

Abstract [Objective] The research aimed to study the removal effects of heavy metal lead in water using peas and corns seedlings.

[Method] Taken peas and corns seedlings as materials， the adsorption and removal experiments were carried out using different water samples containing a series concentration gradients of lead. The changes of lead concentrations were determined with atomic absorption spectrometry.

[Result] The results showed that， under the same experimental conditions， three kinds of seedlings （peas seedlings， corns seedlings， peas and corns seedlings） could reduce the concentration of lead rapidly in the first hour， which attained a relative balance without obvious fluctuations during the experimental period. During the range of concentration in this experiment， the removal rate of lead by unit biomass of the three kinds of seedlings increased with the increasing of concentration of lead solution. Below the concentration of 10 mg/L of lead， the efficiency of lead removal reached 87.1%-93.2%.

[Conclusion] This study proved that using unit biomass mixed seedlings was better than using unit biomass single kind of seedlings in the removal process of lead from water.

Key words Plant seedlings； Phytoremediation； Heavy metal lead

我国大约90%的城市河流受到不同程度的污染，河道沉积物中的大量污染物尤其是重金属严重超标，是限制沉积物资源化的主要因素^[1]。铅是一种常见的有毒害作用的重金属，对健康的潛在危害，已日益引起人们的关注。铅对人体的所有器官都能够造成损害，具体表现为：影响智力与骨骼的发育，造成消化不良、内分泌失调，导致贫血、高血压、心律失常以及破坏免疫功能等^[2]，此外，重金属铅进入环境，会对水体、土壤造成污染。

目前国内外关于重金属污染修复的方法很多，生物修复是其中一种。生物修复是利用生物体及其衍生物对重金属进行吸收/吸附来处理环境中重金属污染的方法^[3]。与传统的物理和化学方法相比，生物修复技术具有成本低、来源广、无二次污染的特点，尤其适用于低浓度重金属的去除^[4]。生物修复技术的主体包括植物、动物和微生物。其中应用较为广泛、治理效果显著的是植物修复和微生物修复^[5]。自20世纪80年代以来，植物修复技术已经成为环境污染治理方面研究的热点问题，并且开始进入产业化初始阶段^[6]。植物对污染水体的生物监测及植物修复方面的研究已经有一些相关的研究报道^[7-10]。1997年Ilya Raskin等曾指出种苗过滤（Blasto filtration）代表了植物修复技术用于含重金属废水处理的发展方向^[11]。目前关于不同植物修复重金属污染水体的研究较多，但是关于混合植物治理重金属废水的研究较为少见。该研究即通过探究在同一试验条件下，豌豆、玉米以及混合幼苗对不同浓度的铅溶液中铅的去除效果，探讨幼苗在处理含铅废水中的效果及应用。

1 材料與方法

1.1 幼苗培养

试验地点为南通大学植物园。将同一批购买的豌豆、玉米种子均匀放置在潮湿的纱布上，培养室温为20～25 ℃，进行萌发。7 d后，将发芽的豌豆、玉米苗种在花盆中，每天适量浇水一次，并记录种苗的生长情况。30 d后，将幼苗取出，用自来水冲洗干净，晾干，称重，进行重金属铅去除试验。

1.2 铅标准曲线

用实验室配置好的10 mg/L铅标准溶液，分别配制成1、2、4、 6、8、10 mg/L的溶液，用火焰原子吸收光谱法进行测定。

1.3 铅去除试验方法

准确称量507.8 mg的Pb（NO3）2（分析纯）固体粉末溶于25 ml双蒸水，定容于25 ml容量瓶中，配成含铅浓度为10 mg/ml的母液，然后分别向3组各3个装有4 L自来水的干净塑料盆中加入0.4 ml、2 ml、4 ml的母液，配制成3组含铅分别为1 mg/L、5 mg/L、10 mg/L的铅溶液。将称重的豌豆、玉米幼苗分别加入前两组水溶液中，再将豌豆幼苗、玉米幼苗按相同生物量比例混合后，加入第3组的3个塑料盆中。保证每组内3个盆中加入的幼苗生物量基本相同，并且每个盆中的植物幼苗均匀分散悬浮在溶液中。最后，每间隔一段时间，先将盆中溶液混匀后，再准确量取10 ml水样用于测定。

2 结果与分析

2.1 铅标准曲线

用火焰原子吸收光谱法测定不同浓度铅溶液1 mg/L、2 mg/L、4 mg/L、6 mg/L、8 mg/L、10 mg/L的吸光度，所得到的吸光度如表1所示，并拟合得到回归方程，见图1。

2.3 3组幼苗去除铅含量变化情况 由表2可以看出，在试验浓度范围内，3组试验中，植物幼苗能在很短的时间内去除较大量的铅，并在接下来的24 h内保持相对平衡，波动较小。3组幼苗单位重量（10 g）去除铅的量随着水体中铅浓度的升高而提高。由观察数据可以发现，24 h内单位重量的混合幼苗去除水体中铅的量基本多于单位重量的豌豆幼苗或者玉米幼苗。

3 结论与讨论

（1）采用植物幼苗去除水体中的铅时，幼苗都会在1 h内达到去除水体中铅的最大量，并很快达到平衡，波动较小，显示出幼苗处理含铅废水的高效性与稳定性。

（2）在试验所设置的铅浓度水平下，水体中的铅含量越高，单位重量（10 g）幼苗去除的铅的量越多。

（3）单位重量的混合幼苗去除水体中铅的量基本多于单位重量的豌豆幼苗或者玉米幼苗，显示幼苗混合处理含铅污水效果更好。

（4）试验中处理后的水体，基本都达到或者接近国家废水综合排放标准中的铅含量标准（1 mg/L），其中较高浓度的铅溶液（10 mg/L）去除率达到87.1%～93.2%，利用幼苗去除水体中铅污染具有较为良好的效果。

（5）试验还发现，3组的铅去除过程都存在1 h内先达到顶峰，接下来再下降的情况，猜测是幼苗叶片先吸附一定量铅，后又溶于水中，导致出现水体中铅的含量先减少再增加的情况。

参考文献

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