21种园林植物对大气重金属污染物的吸收能力比较

杨瑞卿 杨学民 申晨

摘要：选择徐州市21种主要园林植物，测定并分析了它们对大气重金属的吸收能力。测定和分析结果表明：在徐州市主要园林植物中，吸收镉（Cd）能力强的树种有杨树、三球悬铃木、银杏；吸收铬（Cr）能力强的树种有枇杷、侧柏、银杏；吸收铜（Cu）能力强的树种有石榴、紫薇、国槐；吸收铅（Pb）能力强的树种有雪松、乌桕、红叶石楠、木槿；吸收锌（Zn）能力强的树种有紫薇、杨树、重阳木；吸收锰（Mn）能力强的树种有乌桕、杨树、女贞；对重金属综合吸收能力强的园林植物种类有杨树、乌桕、枇杷、紫薇、雪松。

关键词：园林植物；重金属；大气污染；吸收能力；测定

中图分类号：S181；X53 文献标志码：

文章编号：1002-1302（2016）08-0515-04

徐州市位于江苏省西北部，地理坐标为116°22′～118°40′E、33°43′～34°58′N，地处暖温带，属华北大陆性季风气候，年平均温度为14 ℃，历年最高温度为40.6 ℃，霜期从11月2日至翌年4月3日，无霜期212 d；全年日照总时间为 2 402.9 h，光照较充足，风向以偏东风最多，约占16个方位的1/3；自然植被以暖温带落叶阔叶林为主。

《2013年徐州市环境空气质量分析报告》显示，2013年徐州市全社会煤炭消耗量约为5 200万t，其中规模以上工业燃煤量约为4 800万t，占总消耗量的92%左右，比2012年略有增加。工业废气污染物二氧化硫年排放量达13万～14万t，排放的烟（粉）尘超过4万t[1]。

除二氧化硫、烟（粉）尘外，市区，尤其是北部工业区大气总悬浮颗粒（TSP）中重金属污染也较为严重，主要重金属为铅（Pb）、锌（Zn）、镉（Cd）、铬（Cr）、铜（Cu）、锰（Mn）等[2]。

本研究选择徐州市21种主要园林植物，测定并分析它们对大气重金属的吸收能力。

1材料与方法

1.1植物种类的选择

为确定测定的植物种类，对徐州市园林植物进行普查，在此基础上将出现频率排在前21位的植物种类作为研究对象[3]。21种植物中，常绿乔木有5种，分别为雪松[Cedrus deodara （Roxburgh） G. Don]、广玉兰（Magnolia grandiflora Linn）、女贞（Ligustrum lucidum Ait.）、枇杷[Eriobotrya japonica （Thunb.） Lindl]、侧柏[Platycladus orientalis （Linn.） Franco]；落叶乔木有7种，分别为银杏（Ginkgo biloba L.）、国槐（Sophora japoniva）、乌桕[Sapium sebiferum （L.） Roxb]、栾树（Koelreuteria paniculata Laxm.）、杨树（Populus tomentosa Carr）、重阳木[Bischofia polycarpa （Levl.） Airy Shaw）]、三球懸铃木（Platanus orientalis L.）；常绿灌木有4种，分别为海桐[Pittosporum tobira （Thunb.） Ait]、红叶石楠（Photinia serrulata）、法国冬青（Viburnum odoratissimum var. awabuki.），金边黄杨（Euonymus Japonicus cv. Aureo-ma）；落叶灌木有5种，分别为紫薇（Lagerstroemia indica Linn.）、樱花（Prunus serrulata）、紫叶李（Prunus cerasifera f. atropurpurea.）、木槿（Hibiscus syriacus Linn.）、石榴（Punica granatum Linn.）。

1.2采样地点的选择

在徐州市绿化现状普查的基础上，选择三环路为测定植物的采样地点。主要原因如下：（1）三环路是环绕徐州市区的1条主干道，沿途经过工业区、商业区、文教卫生和行政区，代表性强；（2）植物种类丰富，拟测定树种在该路均有分布，便于在环境背景值基本相同的地段采集测定样本，并进行分析比较。

1.3采样时间及方法

1.3.1采样时间研究表明，在落叶前，树木叶片的重金属积累量达到最高值[4]，为研究植物的最大累积量，本采样时间选择在树木落叶前，具体时间为2014年11月18日。

1.3.2采样方法有研究表明，重金属在植物叶片中的累积量与其生长的土壤重金属含量无太大相关性[5]，而与大气中污染物的浓度成正比，因此通过对叶片某污染元素的化学分析便可了解植物对大气中该元素的累积能力[6-10]。本研究的主要目的是研究植物对大气重金属污染物的吸收能力，因此主要采摘植物的叶片，具体方法：选择道路两侧横向距离距路面0、5、10 m 3个距离绿化带的植物；采样位置为树冠东、南、西、北4个方向的枝条，同时兼顾上、中、下各部位；依据植物叶片大小不同，每种植物采集20～40张叶片不等，将所采样本封存于塑料袋中，带回实验室进行处理分析。

1.4测定方法

樣品用去离子水清洗并晾干后，放入烘箱中，先于95 ℃杀青30 min，后于65 ℃烘至恒质量。将已烘干的叶片在粉碎机中粉碎，用2 mm尼龙筛过筛。用万分之一天平称取0.5 g左右样品（精确到0.000 1 g），放入50 mL锥形瓶中，滴2～3滴去离子水润湿样品，加入10 mL 15 ∶[KG-3]1的HNO3-HClO4（ρHNO3≈1.42 g/cm3，ρHClO4≈1.60 g/cm3，优级纯）的混合溶液。在锥形瓶口放置弯形漏斗，并在漏斗口放1粒小玻璃珠。然后将锥形瓶置于消煮仪上低温（约100 ℃左右）消煮12 h。随后增加消煮温度，直到瓶内冒白烟，液体变透明（同时注意防止液体蒸干）。当白烟冒尽并冷却后，再向瓶中加入2 mL 1 ∶[KG-3]1的HNO3-H2O（浓硝酸与去离子水）混合溶液，加热溶解残留物。最后，将锥形瓶中液体用去离子水洗入25 mL容量瓶中，冷却后定容，同时做空白试验。用美国PE公司的电感耦合等离子仪（ICP）测定重金属Cd、Cr、Cu、Pb、Zn、Mn含量。

为保证测定结果的相对可靠性，每种植物进行3次重复测定，取其平均值作为测定结果。

2结果与分析

2.1徐州市主要园林植物吸收Cd能力

由图1可以看出，徐州市园林植物对Cd的吸收能力总体偏低。杨树、三球悬铃木、银杏的吸收能力相对较高，其叶片中Cd含量分别为0.225、0.146、0.125 mg/kg；而红叶石楠、重阳木、珊瑚树叶片中Cd含量均不足0.05 mg/kg，在一定程度上说明这3种植物吸收Cd的能力很低。

2.2徐州市主要园林植物吸收Cr能力的分析

由图2、表1可以看出，不同植物叶片Cr含量差异明显，Cr含量最高的3种植物分别是枇杷、侧柏、银杏，Cr含量分别为8.769、6.612、2.250 mg/kg；含量最低的3种植物分别为杨树、金边黄杨、石楠，Cr含量分别为0.125、0.063、0.042 mg/kg。最大值、最小值相差207倍，这说明不同植物对Cr的净化能力差别非常明显。

2.3徐州市主要园林植物吸收Cu能力的分析

3结论与讨论

园林植物对城市大气中的重金属污染物不仅有一定的抵抗[CM（25]能力，而且也有相当程度的吸收净化能力，不同植物种类，

由于其生理等特征的差异，吸收能力也有明显不同。在徐州市21种主要园林植物中，吸收Cd能力强的树种有杨树、三球悬铃木、银杏；吸收Cr能力强的树种有枇杷、侧柏、银杏；吸收Cu能力强的树种有石榴、紫薇、国槐；吸收Pb能力强的树种有雪松、乌桕、红叶石楠、木槿；吸收Zn能力强的树种有紫薇、杨树、重阳木；吸收Mn能力强的树种有乌桕、杨树、女贞；对重金属综合吸收能力强的园林植物种类有杨树、乌桕、枇杷、紫薇、雪松。在城市园林建设中，应针对城市不同功能区的重金属污染情况，有针对性地选择不同的植物种类，并进行合理配置，以最大限度地吸收环境中的重金属污染物，有效改善生态环境。

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