海南某尾矿区植物对重金属As、Hg的富集能力

周文龙

（海南省海洋地质资源与环境重点实验室，海南海口 570206）

尾矿区造成土壤重金属污染主要是由于矿产开采活动产生的废石长期堆积，在自然环境下淋滤释放到环境中以及冶炼过程中酸性废水的排放[1-2]。针对重金属对土壤的污染，采用生物修复技术改善土壤环境具有运行成本低、安全、无二次污染的优点[3]。因此，因地制宜在本土植物上进行研究，找到合适的超富集植物，对土壤中重金属的修复研究具有重要意义。

1 样品采集及测试

1.1 样品采集与制备

1.1.1 土壤样品

在尾矿堆积区划分27个种植区域，采集表层深度0～20cm的土壤，并在该区域上游采集背景点土壤，采样过程保证上下混合均匀，样品质量大于500g，经干燥、过20目筛后，105℃烘干用球磨机粉碎至0.074mm。

1.1.2 植物样品

在尾矿堆积区域划分 27个植物种植区域，分别种植夹竹桃，大红花，木麻黄，紫槐。植物成活后两周、两个月、五个月采集各个区域植物的根和茎叶样品，并在该区域上游土壤背景点采集同类型植物。植物样品经45℃烘干粉碎制备成粉末。

1.2 实验方法

1.2.1 实验试剂

盐酸，硝酸：均为优级纯；硫脲，抗坏血酸，硼氢化钾：均为分析纯；高纯氩气。

1.2.2 试样分解

土壤样品：称取0.2000g 样品于25mL 玻璃比色管中，加入10mL 王水（1+1）摇匀后置于100℃水浴锅中加热分解，期间摇动3～4 次。样品分解1h 后加入5 %硫脲+5 %抗坏血酸混合溶液5mL，用水定容至刻度，摇匀，澄清。同时按照上述步骤做空白实验。

植物样品：称取0.5000g样品于50mL消解管中，加入10mL HNO3放入微波消解仪中加热消解，冷却后移至25mL 塑料比色管，用水稀释至刻度，摇匀，澄清。同时按照上述步骤做空白实验。

1.2.3 样品分析

本实验采用AFS法对样品进行分析测定，通过标准曲线法计算样品中As、Hg的含量。

标准曲线的绘制：用20%盐酸溶液稀释配制成As浓度为 1、2、5、10、20μg/L，Hg浓 度 为 0.1、0.2、0.5、1、2μg/L 的混合标准系列。

2 结果与讨论

2.1 土壤中As、Hg含量对比

《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准 GB 15618—2018》中As、Hg风险筛选值及27个采样区域土壤样品的分析测试结果见表1。

表1 土壤中As、Hg的含量

结果表明，尾矿区土壤中As、Hg均超过筛选值，并且砷污染严重。

2.2 尾矿区四种植物中As、Hg含量对比

实验区域种植的夹竹桃、木麻黄、大红花、紫槐四种植物中重金属As、Hg的含量见表2

表2 植物中As、Hg的含量

续表

结果表明，尾矿种植区四种植物中As、Hg的含量远大于背景点植物，对As、Hg均具有较强的富集能力。

2.3 尾矿区四种植物对土壤中As、Hg的富集能力对比

用富集系数（BF）表示植物对元素富集能力的强弱，计算公式为：BF =× 100%，夹竹桃、木麻黄、大红花、紫槐对As、Hg的富集系数见表3。

表3 四种植物对As、Hg的富集系数

结果表明，四种植物中As、Hg的富集系数均大于1，属于超富集植物，并且对As、Hg的富集能力均为：大红花＞木麻黄＞紫槐＞夹竹桃。

2.4 生长周期对植物吸收土壤中As、Hg的影响

分别采集尾矿区成活两周、两个月、五个月三个时间周期的四种植物，其结果见表4。

表4 四种植物不同时间周期As、Hg 的富集

从图1和图2看出：两周后，木麻黄与大红花对元素Hg 的富集明显高于夹竹桃和紫槐；两个月后，夹竹桃对As、Hg的积累量达到较高水平，木麻黄对As、Hg 的积累量仍高于其余三种植物，但增幅程度明显小于夹竹桃和紫槐，大红花对As、Hg的富集几乎无变化，紫槐对As、Hg的积累量与夹竹桃和大红花接近；五个月后，由于自身的挥发作用，积累于植物体内的部分重金属元素会以挥发状态排出植物体外，导致植物体内重金属元素含量积累量相对减少。

图1 四种植物不同生长周期对As的富集

图2 四种植物不同生长周期对Hg的富集

3 结论

本实验通过对海南某金矿尾矿土壤及其种植植物中重金属元素As、Hg的分析测试，研究了土壤中As、Hg的污染状况，夹竹桃、木麻黄、大红花、紫槐四种植物在不同成活时间对As、Hg的富集能力对比，以及四种植物之间富集能力的对比。测定结果表明：该金矿土壤中As、Hg均为重度污染；四种植物对As、Hg均有很强的富集能力；为了提升修复效率，植物成活两周到两个月之间即可处理；对两种元素的富集能力均为大红花＞木麻黄＞紫槐＞夹竹桃。