Cd、Pb复合污染在水芹不同器官的富集特性研究

王昕+徐文娟+刘颖

摘 要：采用盆栽试验，研究了土壤Cd、Pb复合污染条件下，水芹各器官的重金属含量及水芹对Cd、Pb的富集特性。结果表明，水芹各器官Cd、Pb中1种元素的吸收均随着该元素的增加而呈上升趋势，Cd、Pb交互作用对吸收量的影响也达到极显著水平；对于根中Pb含量，Cd对Pb存在拮抗作用，在叶柄和叶中均呈现不同程度的协同作用；地下部重金属含量及富集系数均大于地上部。

关键词：水芹；Cd；Pb；复合污染；富集特性

中图分类号：S636.3 文献标识码：A 文章编号：1001-3547（2014）22-0053-03

土壤和水体的重金属污染，特别是多种元素同时存在的复合污染，严重影响了植物生长[1]。有关调查表明，我国城市郊区蔬菜重金属污染中以Cd、Pb较为严重[2，3]。蔬菜受Cd、Pb污染后，通过自身积累进入人体，进而为害人体健康，已有对辣椒、棉花、青菜、小麦等农作物的影响研究[4～7]。而水生蔬菜栽培需大量灌溉用水，因此受到随水系扩散的重金属污染的可能性大于其他种类的农作物。本研究以水芹为材料，采用盆栽的方法，研究土壤Cd、Pb复合污染下，水芹各器官的重金属含量及水芹对Cd、Pb的富集能力，为探讨Cd、Pb对水生蔬菜毒害的机理、保障水生蔬菜卫生品质安全提供一定理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试水芹苗为桐城水芹，取自安徽合肥肥东建华水生蔬菜基地。试验在安徽农业大学园艺学院园艺实验中心进行，供试土壤为安徽农业大学农萃园的菜园土，pH值7.19，含有机质23.1 g/kg、全氮1.81 g/kg、有效磷46.7 mg/kg、速效钾224.4 mg/kg、镉0.18 mg/kg（<0.30 mg/kg），铅2.7 mg/kg（<80.0 mg/kg），符合国家食用农产品产地土壤环境质量标准[8]。

试剂为化学纯氯化镉（2CdCl2·5H2O）、醋酸铅[Pb（AC）2·3H2O]。

1.2 试验设计

水芹种茎催芽后，选取约10 cm高的健壮水芹苗，用蒸馏水冲洗数次后，分别栽入圆形塑料盆中，塑料盆直径80 cm，高18 cm，每盆栽入30株水芹苗，株行距9 cm×11 cm，土层厚度约为10 cm，灌水约为3 cm，然后一次性施入重金属溶液，使土壤中Cd的浓度为0、1、2、3 mg/kg，Pb的浓度为0、400、800 mg/kg，试验共设12个处理，每个处理设3次重复。于2013年10月18日定植，按常规栽培管理，于定植后50 d统一采收。

1.3 测定分析方法

采收的水芹用自来水冲洗后再用纯水冲洗，将叶片、叶柄、根分离，105℃下杀青10 min，在60℃下烘干至恒重，取烘干的各部分样品0.5 g，用不锈钢研磨机磨细，采用国标GB/T 5009.15-2003《食品中镉的测定》和GB 5009.12-2010《食品中铅的测定》中的湿式消解法进行样品消解，待测溶液中Cd、Pb的含量采用石墨炉原子吸收光谱法测定[9，10]。运用Excel 2007 进行数据整理，SPSS进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 Cd、Pb复合污染对水芹不同器官Cd、Pb含量的影响

①外施Cd、Pb复合污染对水芹不同器官Cd含量的影响 表1结果显示，外施Cd、Cd与Pb组合处理对根部、叶柄和叶片中的Cd含量影响均达到极显著水平；而Pb对叶柄和叶片中的Cd含量影响达到显著水平，在根中达到极显著水平。可见根、叶柄、叶片中的Cd含量，取决于该土壤中Cd、Pb的浓度及其组合关系，Cd、Pb两元素存在交互作用。

从表2可看出，在Cd、Pb复合污染条件下，水芹各器官Cd含量呈以下规律，即根>叶柄>叶片。组合处理12中各器官中的镉含量达最大值，根中Cd含量分别是叶柄的16.7倍和叶片的63.4倍，可见水芹吸收土壤中的Cd主要累积在根部。

不论Pb在何种浓度条件下，水芹各器官中Cd含量均随外施Cd浓度的增加而增加，且达到极显著水平。而外施Cd、Pb交互作用的影响则比较复杂，在根中，除了组合处理1～3外，其余处理Cd含量随外施Pb浓度的增加而增加，且达到极显著水平；在叶柄中， 当外施Cd浓度较低时（≤2 mg/kg），各组差异不显著，而当外施Cd浓度为3 mg/kg时，随着外施Pb浓度的增大，Cd含量明显增大，外施Pb对Cd起到协同作用；在叶片中，Cd含量与外施Pb浓度的变化无明显规律，但随着外施Cd浓度的增加而增加。

②外施Cd、Pb复合污染对水芹各器官Pb含量的影响 表3结果表明，外施Pb、Cd及Cd与Pb组合处理对根部、叶柄和叶片中的Pb含量影响均达到极显著水平。外施Pb、Cd两元素间存在交互作用，在根中表现最为明显，且各器官的Pb含量受外施Pb浓度的影响较大。

表4可以看出，在Cd、Pb复合污染的同一浓度处理条件下，水芹各器官Pb含量为根中最大，叶柄和叶片中的Pb含量基本相当。其中，根中的最大值出现在组合处理3中，达到291.91 mg/kg，分别是叶柄和叶片中的46.7倍和56.5倍。

不论Cd在何种浓度条件下，水芹各器官中Pb含量均随Pb浓度的增加而增加，且达到极显著水平。在叶柄和叶片中，除了Pb浓度为0 mg/kg时差异不显著外，其余各组中Cd对Pb含量起到协同作用，即同一Pb浓度下，随着Cd浓度的增加，Pb含量也逐渐增加，且各组均到达极显著差异。而在根中，Pb含量随着Cd浓度的增加而显著降低，当Cd浓度为0 mg/kg时，根中的各组Pb含量达到最大。

2.2 水芹对Cd、Pb复合污染的富集特性

富集系数（BF）也称吸收系数，是指植物中某种元素含量与土壤中该元素含量的比值。富集系数越高，表明植物将重金属转移到体内的能力越强。根据表5、6可知，随着Cd、Pb浓度的增大，水芹根中两元素的富集系数逐渐增大，说明在根中富集能力较强，而到地上部分则逐渐减弱，根的平均富集系数>叶柄的平均富集系数>叶片的平均富集系数。

3 结论

在Cd、Pb复合污染条件下，除根中Pb含量随外施Cd、Pb含量升高而降低外，水芹其他器官Cd、Pb中1种元素的吸收均受到该添加元素影响，且都随着添加浓度的增加而增加。另外，共存元素及其交互作用也对其产生一定影响，这些影响较复杂。

除了处理1～3，Pb的加入对Cd元素吸收存在协同作用，即加强了Cd对植物的毒害作用，这一结论与任安芝等[6]青菜种子萌发的毒理试验结果一致。Cd可降低水芹根部对Pb的吸收，从而减少对根的毒害，而在地上部表现为协同作用。

在Cd、Pb复合污染条件下，水芹各器官Cd含量呈以下规律，即根>叶柄>叶片，而Pb含量为根中最多，叶柄和叶片中的Pb含量基本相当。

富集能力的也呈现上述规律，即根>叶柄>叶片，随着Cd、Pb浓度的增大，水芹根中两元素的富集系数逐渐增大。

参考文献

[1] 黄勇，郭庆荣，任海，等.城市土壤重金属污染研究综述[J].热带地理，2005，25（1）：14-17.

[2] 李其林，刘光德，黄昀.重庆市蔬菜地土壤重金属特征研究[J].中国生态农业学报，2005，13（4）：142-146.

[3] 覃志英，唐振柱，吴祖军，等.广西南宁市蔬菜铅镉污染监测分析[J].广西医学，2006，28（10）：1 505-1 507.

[4] 王林，史衍玺.镉铅及其复合污染对辣椒生理生化特征的影响[J].山东农业大学学报：自然科学版，2005，36（1）：107-112.

[5] 任秀娟，朱东海，吴海卿，等.镉、铅、锌单一和复合污染对棉花中重金属富集的影响[J].河南农业大学学报，2013，47（1）：32-36.

[6] 任安芝，高玉葆，刘爽.铬、镉、铅胁迫对青菜叶片几种生理生化指标的影响[J].应用与环境生物学报，2000，6（2）：112-116.

[7] 王丽燕，郑世英.镉、铅及其复合污染对小麦种子萌发的影响[J].麦类作物学报，2009，29（1）：146-148.

[8] HJ/T 332-2006，食用农产品产地环境质量评价标准[S].

[9] GB/T 5009.15-2003，食品中镉的测定[S].

[10] GB 5009.12-2010，食品中铅的测定[S].

3 结论

在Cd、Pb复合污染条件下，除根中Pb含量随外施Cd、Pb含量升高而降低外，水芹其他器官Cd、Pb中1种元素的吸收均受到该添加元素影响，且都随着添加浓度的增加而增加。另外，共存元素及其交互作用也对其产生一定影响，这些影响较复杂。

除了处理1～3，Pb的加入对Cd元素吸收存在协同作用，即加强了Cd对植物的毒害作用，这一结论与任安芝等[6]青菜种子萌发的毒理试验结果一致。Cd可降低水芹根部对Pb的吸收，从而减少对根的毒害，而在地上部表现为协同作用。

在Cd、Pb复合污染条件下，水芹各器官Cd含量呈以下规律，即根>叶柄>叶片，而Pb含量为根中最多，叶柄和叶片中的Pb含量基本相当。

富集能力的也呈现上述规律，即根>叶柄>叶片，随着Cd、Pb浓度的增大，水芹根中两元素的富集系数逐渐增大。

参考文献

[1] 黄勇，郭庆荣，任海，等.城市土壤重金属污染研究综述[J].热带地理，2005，25（1）：14-17.

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[7] 王丽燕，郑世英.镉、铅及其复合污染对小麦种子萌发的影响[J].麦类作物学报，2009，29（1）：146-148.

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[10] GB 5009.12-2010，食品中铅的测定[S].

3 结论

在Cd、Pb复合污染条件下，除根中Pb含量随外施Cd、Pb含量升高而降低外，水芹其他器官Cd、Pb中1种元素的吸收均受到该添加元素影响，且都随着添加浓度的增加而增加。另外，共存元素及其交互作用也对其产生一定影响，这些影响较复杂。

除了处理1～3，Pb的加入对Cd元素吸收存在协同作用，即加强了Cd对植物的毒害作用，这一结论与任安芝等[6]青菜种子萌发的毒理试验结果一致。Cd可降低水芹根部对Pb的吸收，从而减少对根的毒害，而在地上部表现为协同作用。

在Cd、Pb复合污染条件下，水芹各器官Cd含量呈以下规律，即根>叶柄>叶片，而Pb含量为根中最多，叶柄和叶片中的Pb含量基本相当。

富集能力的也呈现上述规律，即根>叶柄>叶片，随着Cd、Pb浓度的增大，水芹根中两元素的富集系数逐渐增大。

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