滨州市城区苔藓植物主要重金属含量的调查与分析

李玉玺+刘俊华

摘 要：该文以葫芦藓、立碗藓、丛生真藓等藓类植物为研究对象，测定分析了滨州市城区不同地段苔藓植物配子体内Pb、Cu、Zn、Cd等主要重金属元素含量水平及相关关系。结果表明，在所调查的3种苔藓植物中，以立碗藓体内重金属元素Cu、Pb、Zn等元素含量为最高，分别达到93.46±9.06μg/g、144.49±15.8μg/g、177.23±13.84μg/g，而丛生真藓各重金属元素含量为最低；同时，在3种苔藓植物体内均未检测出重金属Cd。在3种苔藓植物中，Cu、Pb、Zn等重金属含量相关性较为显著，且不同元素含量呈现显著正相关关系（P<0.05）；经进一步比较分析，不同地段、不同苔藓植物配子体内主要重金属元素（Cu、Pb、Cd）含量间具有明显差异（P<0.05）。总体而言，立碗藓、葫芦藓更适于作为污染监测材料。

关键词：苔藓植物；重金属含量；相关性分析；滨州市

中图分类号 X173 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2016）21-0021-04

苔藓植物系植物界由水生向陆生过渡的代表类群[1]，其种类繁多，全球约有24 000种[2]。苔藓植物虽然结构简单，但能适应多种多样的环境，因而广泛分布于世界各地[2-4]。同时，又因苔藓植物对环境变化尤其是大气污染变化十分敏感，故常作为环境污染等方面的生物监测材料。近年来已有利用苔藓植物识别污染源与污染物，对环境变化实施有效地监测方面的研究[5-13]。

随着我国工业化进程的日益加快，很多城市城区环境状况尤其空气质量正逐渐恶化。对城区而言，以机动车辆为主体的污染源通常被认为是空气重金属成分的主要贡献者。因此，在不同地段的不同时间段采集城区苔藓植物配子体，并分析其体内成分组成及其含量，对于揭示城区环境污染状况尤其是重金属污染水平具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 实验材料

1.1.1 植物样品 葫芦藓（Funaria hygrometrica）、立碗藓（Physcomitrium sphaericum）、丛生真藓（Bryum caespiticium）等3种苔藓植物配子体，均采自滨州市城区。

1.1.2 试剂药品 浓硝酸、高氯酸、1 000μg/mL（Cu、Pb、Cd、Zn）标准液、蒸馏水、超纯水。

1.1.3 仪器设备 培养皿、烧杯、消化管、电子天平、烘箱、消解炉、电感耦合等离子发射光谱仪等。

1.2 实验方法

1.2.1 样品处理与测定 利用苔藓植物群落调查与取样方法进行苔藓样品采集，并记录测定生境状况。将采集的苔藓带回实验室，去除杂物后用自来水清洗干净，再以蒸馏水清洗3遍，最后放入烘箱80℃烘干直至恒重，取出苔藓研磨至粉末，储存备用。称取0.4g左右苔藓样品加入到消化管中，然后加入8mL硝酸和2mL高氯酸，盖好盖插入消解孔中，对苔藓进行消解，直至样品液体呈透明，取出样品定容至50mL储存备用。利用微波加热消解，通过ICP-AES测定方法，分析测定苔藓植物化学元素组成及其含量，同时做空白对照分析。

1.2.2 测定项目及方法 铜、锌含量的测定用原子吸收法；镉、铅样品的测定用石墨炉法。

1.2.3 数据统计 实验数据在Windows 7系统下，采用Excel 2003进行整理汇总；运用SPSS 18.0进行数据处理，使用单因素方差分析（ANOVA）、Pearson相关分析对不同种类、不同地段苔藓体内重金属元素含量水平进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 苔藓植物主要重金属含量 从表1可以看出，在居民区、城区主干道及城区园林绿地等3个地段所采集的3种苔藓植物，其体内重金属元素含量存在较大差异，表现为物种差异和生境差异两个方面。

3种苔藓植物中，立碗藓体内Cu、Pb、Zn含量最高，葫芦藓次之，而丛生真藓最低。就采集地段来讲，城区交通干道地表苔藓体内所含重金属量远高于其他两个地段，如在采自城区干道立碗藓体内，其Cu、Pb、Zn最高含量分别达到93.46±9.06μg/g、144.49±15.81μg/g、177.23±13.84μg/g，居民区次之，而以城区绿地为最低，Cu、Pb、Zn含量分别为21.81±2.35μg/g、29.98±4.42μg/g和96.99±6.99μg/g。本实验所采集不同地段藓类配子体，均未检出Cd，可能与环境中缺乏Cd污染来源有关。

2.2 不同苔藓重金属元素含量的差异 由图1～3可知，不同采样地段所采集立碗藓、葫芦藓、丛生真藓等藓类植物，其体内重金属含量存在显著差异（P<0.05）。其中，以城区干道含量最高，居民区次之，而城区绿地最低。在这3种不同的藓类植物中，以立碗藓重金属含量值最高，尤其是城区干道最高，其次是葫芦藓，也是城区干道最高，最后是丛生真藓，也是城区干道最高。这可能与不同种类苔藓植物结构特征及生物学特性有关。

2.3 苔藓植物体内重金属元素相关性分析

2.3.1 立碗藓体内Cu-Pb-Zn含量相关性分析 由图4、图5可知，从3个地段采集的立碗藓，综合来看其体内重金属元素含量具有正的相关性，其中以Cu-Pb、Pb-Zn的相关性更为显著（P<0.01）。

2.3.2 葫芦藓体内Cu-Pb-Zn含量相关性分析 与立碗藓重金属含量相关性相似，葫芦藓体内3中重金属元素含量也呈较为显著的正相关关系（图6、图7），但相关程度不如立碗藓明显（P<0.05），这可能两种藓类生态学特性有所差异有关。在分析Cu-Pb-Zn各元素之间相关性时，不难发现，Cu-Pb、Cu-Zn相关性差异较大，Cu-Pb元素相关性直线斜率大，而Cu-Zn相关性直线斜率较小一些，但总体是相似的。

2.3.3 丛生真藓体内Cu-Pb-Zn含量相关性分析 由图8、图9可以看出，与立碗藓、葫芦藓体内重金属含量相关性相似，丛生真藓体内重金属元素含量也呈正相关关系，但相关程度仍不如立碗藓显著（P<0.05）。在做元素相关性分析时，所做直线的各点过于集中分散，测量数据分布集中，对测量结果产生误差。

3 结论与讨论

3.1 苔藓物种间存在一定差异 苔藓植物种类多样，且对陆地环境具有广泛适应性，因此这一类群具有较大生活型差异。本研究中，从不同地段所采集的立碗藓、葫芦藓、丛生真藓，其生活型虽然相近，但其茎叶体具有较为明显的差异性，尤其是真藓科下的丛生真藓，其配子体较其他两种相对硬实致密，因此对矿质营养、空气污染物质等的体表吸收能力可能受到影响。从实验结果来看，立碗藓较其他两种藓类具有更强的重金属吸附能力，因而具有更强的监测空气污染尤其是重金属污染的应用价值。

3.2 生境差异 虽然苔藓植物一直被认为是监测环境污染的有效指示物种，但其指示效应与其所生存具体生境条件密切相关，即与污染来源、污染成分、污染水平等具有强的关联性。本实验所采集3种苔藓植物，分别采自滨州市城区主干道、居民区及园林绿地等生境，不同地段所受环境、人类活动影响不同，如城区主干道机动车流量巨大，而居民区则受人为活动干扰较严重，与之相反，园林绿地，既无太强人为干扰，更有高密度栽培种植的绿化植物覆盖，因此，园林绿地环境所受外来污染相对很轻。从重金属含量测定结果来看，也支持上述结论。3种苔藓植物自身生物学特性相差不大，但因为采自受环境干扰相差很大的不同生境中，因此其体内重金属含量表现出明显差异：城区主干道地表苔藓植物体内重金属含量远大于其他两个地段采集苔藓重金属含量（P<0.01）。

3.3 苔藓体内不同重金属元素含量的相关性 从本研究结果来看，3种苔藓植物体内Cu、Pb、Zn等不同重金属含量间具有较为明显的正相关性。分析其原因，可能是立碗藓、葫芦藓、丛生真藓3种苔藓植物对重金属元素的吸收、附着无特异性，对外来污染物质非专一性吸收吸附所致。

参考文献

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[13]刘俊华，朱灵红.苔藓植物在大气污染监测中的应用[J].湖北农业科学，2010，49（11）：2906-2908. （责编：张宏民）