蒲公英对土壤重金属镉铅铜汞砷的影响

祝红伟 王军 姜玉龙

(德州市农产品质量检测中心，山东 德州 253000)

目前，关于土壤—蒲公英重金属迁移转化特征及其机理研究大多是采取盆栽实验或胁迫环境下的研究，实际大田条件下的研究较少。大田条件下，土壤受约束条件多，区域范围内的土壤复杂[2]，重金属污染水平和土壤理化性质均存在着明显的空间异质性，土壤性质又导致蒲公英重金属的空间变异性[3]。而采用盆栽实验和胁迫环境下的研究，很难客观全面地反映产地土壤环境质量与作物重金属含量之间的定量关系。因此，亟待开展产地环境中土壤—蒲公英重金属污染的深入研究，分析二者之间的对应关系、影响机制和迁移模型，这对指导蒲公英安全生产，保障蒲公英安全，同时利用蒲公英—重金属的富集作用作为植物修复都具有重要的理论价值和现实意义[4]。植物修复是一种新兴的、高效的生物修复途径[1]。

本文通过研究蒲公英植株不同部位重金属分布规律，测试蒲公英不同季收割后，土壤中重金属的含量变化规律，旨在为蒲公英作为植物修复土壤提供充分的理论依据。

1 材料与方法

1.1 实验地点

种植地前期是大田作物，土壤状况良好，周边无污染源。

1.2 供试土壤条件

表1 土壤重金属的背景值

表1中检测数据与GB15618-2018标准对比，蒲公英种植基地土壤镉、铅、铜、汞、砷重金属均未超标，不存在重金属污染[9]。

1.3 试验设计

2019年3月种植，株行距为3～4cm×10～15cm，每年可收获4～5茬。2019—2020年采集植株样品5次，采集土壤样品6次。其中，对2020年4月、2020年7月、2020年10月蒲公英生长季节的前中后3茬土壤进行重金属分析，每次设定5次重复[5]。

1.4 样品采集与处理

1.4.1 样品的采集

蒲公英样品的采集在植株成熟时进行，避开距离田埂路边等2m以内的植株，选择长势整齐的种植地块，按土壤样品的采集密度采集生长正常的植株为样品。植株样品的采集原则是样株必须有代表性，采样时间和部位具有统一性。采集蒲公英全株，尽可能保留其根系的完整性；采集植株样品的同时对土壤样品也进行采集检测。土壤采样时按照“随机、等量、多点混合”的原则进行。

采集的蒲公英植株在新鲜状态下，用自来水冲洗至少3次，除去粘附土壤和因施肥、喷药引起的污染，再用蒸馏水冲洗2次，室温下晾干后，将预处理后的植株样品置于搪瓷托盘中放入鼓风干燥箱，放在105℃烘箱中杀青30min，然后置于65℃烘箱中烘干48h至恒重。将烘干样品的不同部位分开称重、粉碎，过0.25mm(60目)尼龙筛贴上标签，装入样品袋中备用。

土壤样品的采集、处理、贮存按NY/T1121.2-2006执行，将通过0.149mm尼龙孔径筛土样，供测重金属项目使用[6]。

1.4.2 样品的处理

采集的样品放入样品袋，同时做好相应记录，用铅笔写好标签内外各具1张，注明采样地点、日期、采样深度、名称、编号及采样人等。

1.5 测定方法

表2 土壤测定项目的分析方法

植株检测用仪器：吉天AFS-933原子荧光光度计、美国热电S2原子吸收光谱仪。试剂：硫脲、抗坏血酸、硝酸、高氯酸、氢氟酸等均为优级纯。

1.5.1 植株铅、镉、铜的测定

准确称取0.2～0.5g植株样品于聚四氟乙烯坩埚内，加入硝酸5mL浸泡过夜，在消煮炉上低温消煮1h后，加入氢氟酸5mL、高氯酸2mL继续消煮，保持微沸；待溶液澄清后升高温度，继续加热至冒浓烟，直至白烟散尽，消解液呈无色透明或略带黄色，放冷；转入100mL容量瓶中，用2%硝酸溶液洗涤容器，洗液合并于容量瓶中，并稀释至刻度，摇匀即可。同法同时制备试剂空白溶液[7]。

1.5.2 植株样品砷、汞的测定

准确称样0.2～0.5g于50mL试管中，加入10mL王水过夜，水浴锅100℃水浴2h。冷却后，加入5%硫脲-抗坏血酸5mL，用5%硝酸定容至刻度，摇匀。调节好仪器，砷负高压260V，灯电流40mA，汞负高压240V，灯电流30mA[8]。

1.6 数据分析

试验数据采用Microsoft Excel 2003进行数据整理，SPSS 19.0软件进行方差和显著性检测分析。

2 结果与分析

2.1 蒲公英4个部位镉、铜、铅、汞、砷检测结果

不同的时间采集蒲公英样品对其植株进行分离处理后，测定各个部位及其相对应土壤样品5种重金属含量，结果见表3[10]。

据表3可以看出，蒲公英种植5茬中4茬叶片镉的含量高于相应茬数中土壤镉的含量，5茬中2茬细根铜的含量高于相应茬数土壤铜的含量，蒲公英对土壤镉、铜有一定的富集作用。5茬蒲公英各部位汞、砷、铅的含量都明显低于相应茬数土壤中这3种重金属的含量，蒲公英对土壤中汞、砷、铅没有表现出富集作用。植株不同的部位对土壤不同的重金属元素的吸收是不同的。

植株不同的部位重金属的含量不同。镉在叶中分布较高并且叶对镉有富集作用，铜主要分布在细根部，细根部对土壤铜有一定富集作用，汞主要分布在花的部位，砷主要分布在细根部，铅主要分布在根部[11]。

2.2 3茬土壤中5种重金属含量

检测1a生长周期中前、中、后3茬蒲公英相对应的土壤中5种重金属含量，结果见表4。

表3 蒲公英4个部位镉、铜、铅、汞、砷检测结果

从表4可以看出，7月镉、铜、汞的值比4月有一定程度的提高，可能是由于蒲公英根系对土壤重金属起到了一定的活化作用，以利于其吸收[5]。

蒲公英能有效降低土壤铅、镉、砷、铜元素的含量，并且随着修复茬数的增加，土壤中这些元素含量呈明显的下降趋势，土壤汞元素的含量降低效果不明显。

镉、铜、铅、汞、砷5种重金属含量在4月和7月检测结果无显著性差异。镉、铅、砷3种重金属含量在4月和10月检测结果有显著性差异，铜极显著性差异，汞无显著性差异。镉、铜、铅3种重金属含量在7月和10月检测结果则有极显著性差异，砷无显著性差异，汞无极显著性差异。

通过测试土壤发现，随着种植茬数的增加，土壤镉呈显著性减少，这与表3中蒲公英的叶对镉有显著性富集作用相符合[12]。

3 结论与讨论

3.1 讨论

实际大田条件下，影响超积累植物吸收重金属的因素包括土壤中重金属含量、土壤pH、土壤CO2分压，土壤水分条件、土壤元素的拮抗作用，土壤有机质、化学溶剂等[13]。采用盆栽实验或在胁迫环境下，很难模拟大田环境下土壤条件，所以本文主要是在大田环境下，研究蒲公英对土壤重金属的影响。

种植蒲公英植株后比种植前土壤的5种重金属含量都略微有所增高，这可能是由于蒲公英根系对土壤重金属起到了一定的活化作用，以利于其吸收[5]。

大多文献研究蒲公英对重金属的富集作用集中在整株植株的研究上，对各个部位的富集作用研究的较少。本文研究表明，蒲公英各部位对土壤重金属的吸收存在着差异性。

蒲公英种植茬数对土壤重金属元素含量的影响相关文献研究的较少。本文在蒲公英1个生长周期中选取前、中、后3茬研究土壤中5种重金属的变化规律。

3.2 结论

重金属元素在蒲公英不同部位含量差别较大。镉在叶中分布较高并有明显的富集作用，铜、砷主要分布在细根部，汞主要分布在花的部位，铅主要分布在根部。

随着蒲公英种植茬数的增加，土壤中铅、镉、铜、砷元素的含量呈明显的下降趋势，不同的重金属元素下降规律不同，蒲公英对土壤镉、铜有一定的富集作用[4]，能有效降低土壤中铅、镉、铜、砷元素的含量，并且随着种植茬数的增加，土壤中这些重金属元素含量呈明显的下降趋势，蒲公英对土壤汞含量降低效果不明显。