湿地植物芦苇对砷的吸收作用

庞庆庄，李纪伟，甘晓洁，郭楚楠，魏超*

（1.海南省水利水电勘测设计研究院，海南 海口 570000）

（2. 沈阳农业大学 水利学院，辽宁 沈阳 110866）

近年来，国内外大量研究表明，植物能从土壤中吸收必需元素如铜、镍等，也会从土壤中吸收非必需元素如镉、铅和砷等。当过量的铅、镉被植物吸收后，会在植物植株内进行积累和转运，对植物的生理活动产生影响，并且会进入到食物链，影响到人类健康。各种重金属在植物体内的积累和运移有很大的差异，不同植物对重金属的策略也不一致，有的采用富集策略，也有的采用排斥策略。经过对各种植物分析比较，重金属的累积在同一物种的不同品种中也有较大的差别，研究表明芦苇富集镍的能力较强。吸收和转运能力不同影响植物植株内重金属的累积。铅、镉一般在植物根表皮、皮层中积累。在非致死浓度，极少量镉进入中柱组织。这些金属在内皮层的含量比相邻外皮层细胞的含量要低。绝大部分镉保留在根部，这在一定程度上减少了镉对植物地上部分的影响。如大豆中98% 以上的镉保留在根中，而只有2% 的镉转运到地上部分。

砷俗称砒，是一种非金属元素，在古代三氧化二砷被称为砒霜。砷与其化合物随着农药、除草剂、杀虫剂的使用，越来越多地随着地表径流，出现在各个生态系统。砷是植物非必需的类金属元素，广泛存在于自然界中，砷过量摄入不仅会对植物生长产生毒害，而且在植物的可食部位累积并通过食物链对人体健康构成威胁。研究湿地植物芦苇对砷的吸收特征，可为生物措施净化污水提供指导和依据。

1 试验设计

本研究试验污水取自盘锦市某造纸厂排污口，废水的CODCr初始浓度为300 mg·L-1（C3），用清水分别稀释为CODCr浓度为175 mg·L-1（C2）和50 mg·L-1（C1）3 个浓度梯度进行造纸废水灌溉试验，清水对照（CK）。每组试验设3 组重复。根据《灌溉试验规范》植物生育阶段的划分标准，将芦苇的整个生长季分成发芽期、展叶期、快速. 生长期、抽穗期和成熟期5 个生长期，对应的季节分别为5 月、6 月、8 月、9 月和10 月。以小试装置模拟天然湿地，用混凝土砌筑的12 个大小相同的试验池。每个试验池中的芦苇栽植的株距×行距为0.04 m×0.04 m，栽植数约为1 250 株。

2 结果与分析

结果表明，在不同浓度造纸废水灌溉条件下，芦苇植株内砷含量随生长期的变化情况如图1 所示。清水灌溉组CK，芦苇茎、叶、穗、根中砷的平均含量分别为：0.356 mg·kg-1、0.306 mg·kg-1、0.191 mg·kg-1、0.404 mg·kg-1。在CODCr浓度为50 mg·L-1条件下，芦苇茎、叶、穗、根中砷含量随生长期均呈逐渐增加的趋势，均在成熟期达到最大值，分别为3.312 mg·kg-1、2.463 mg·kg-1、2.870 mg·kg-1、5.938 mg·kg-1。

芦苇茎、叶、穗、根中砷的平均含量分别为：1.622 mg·kg-1、1.334 mg·kg-1、2.095 mg·kg-1、3.216 mg·kg-1，分别是清水灌溉组CK 的4.56 倍、4.36 倍、10.97 倍和7.96 倍。在CODCr浓度为175 mg·L-1条件下，芦苇茎、叶、穗、根中的砷含量随生长期均呈逐渐增加的趋势，均在成熟期达到最大值，分别为6.033 mg·kg-1、3.795 mg·kg-1、4.700 mg·kg-1、11.557 mg·kg-1。

芦苇茎、叶、穗、根中砷的平均含量分别为：3.672 mg·kg-1、2.347 mg·kg-1、3.620 mg·kg-1、6.905 mg·kg-1。 在CODCr浓 度 为300 mg·L-1条 件 下， 芦 苇 茎、 叶、穗、根中的砷含量随生长期均呈逐渐增加的趋势，均在成熟期达到最大值，分别为10.602 mg·kg-1、6.423 mg·kg-1、9.020 mg·kg-1、16.524 mg·kg-1。

芦苇茎、叶、穗、根中砷的平均含量分别为：7.590 mg·kg-1、4.587 mg·kg-1、6.953 mg·kg-1、10.773 mg·kg-1，分别是清水灌溉组CK 的21.32 倍、14.99 倍、36.40 倍、26.67 倍。

综上，在不同CODCr浓度造纸废水灌溉条件下，随生长期，芦苇植株内各部分砷含量均呈逐渐增加趋势，经过造纸废水灌溉后，芦苇叶中砷含量最少，芦苇根中砷含量最多，穗、茎、根对砷的吸收能力强于芦苇叶，各部分对砷的吸收能力从大到小为：根＞茎＞穗＞叶。芦苇地下部分的砷含量大于芦苇地上部分。造纸废水在土壤中沉积的砷大多数会吸附于芦苇的地下部分。而在清水灌溉条件下，芦苇各部分对砷的吸收能力从大到小为：根＞茎＞叶＞穗，可能因为当芦苇植株内砷含量较多时，芦苇穗会吸收多余的砷，从而能减小砷对叶的毒害。

分析表明，芦苇地下部分的砷含量大于地上部分。有研究表明，植物对砷的吸收主要是在地下部分，再由地下部分转移到地上部分，芦苇植株内砷的运移机制仍有待于进一步研究。

3 结论

研究表明，芦苇植株各部位对铜的吸收规律为：根＞穗＞叶＞茎；芦苇植株各部位对砷的吸收规律为：根＞茎＞穗＞叶，芦苇叶中砷含量最少，芦苇根中砷含量最多，穗、茎、根对砷的吸收能力强于芦苇叶。