前言植物修复是20世纪80年代初期发展起来的环境污染治理技术，具有费用低廉、不破坏场地结构、不造成地下水的二次污染等优点。但是利用植物永久性地将重金属从污染土壤中去除的技术始终没有大规模的商业应用,其原因在于已知的超富集植物不能同时超量积累多种重金属元素、生物量较小、生长缓慢等缺点,在利用基因工程培育理想的超富集植物方面进展也十分缓慢。与作物相比,杂草都能弥补作物所存在的缺点。因此，本研究以自然生长的18种杂草为研究对象,对植物对重金属的积累特性及地上部重金属含量与生物量的关系做一探讨,为重金属超富集植物的筛选和污染土壤修复提供基础资料和物质基础。

1材料与方法

试验地点试验地点设在中科院沈阳生态实验站内,该站地处松辽平原南部的中心地带,距沈阳市35km,属温带半湿润大陆性气候。本研究采用小区试验,小区面积为8平方米，小区土壤类型为草甸棕壤,pH值6.5,有机质1.52%,CEC23.7cmol/kg。试验方法根据东北地区重金属污染特点,于年向处理小区表土层(0～15㎝)投入Cd、Cu、Zn、Pb四种重金属.具体做法是先将小区表层(0～15㎝)土均匀剥离,后再根据设计浓度与固体重金属化合物混合,待平衡两周后再均匀平铺在小区表面以确保重金属在小区内分布均匀。当时其投加的浓度分别为总Cd0.5mg/kg、总Cu33mg/kg、总Zn66mg/kg、总Pbmg/kg,投加的重金属形态分别为CdCl2·2.5H2O、CuSO4·5H2O、ZnSO4·7H2O、和Pb(CH3COO)2·3H2O。本试验以该投加重金属的处理小区以及另一未投加重金属的对照小区为供试土壤和现场试验点位,以小区内自然生长的杂草为对象进行研究.于年春生长季开始前进行土壤整平,待小区内杂草自发长出后,在整个生长期内未施任何肥料,未进行人工灌溉,除进行田间间苗以尽可能的确保处理小区与对照小区生长条件一致和注意害虫防治外,基本未对小区内植株作其它处理,以确保植株自然生长.在杂草成熟期取样,然后进行相关测定.所取杂草均在同一个小区中,此外设三个平行试验.现对处理小区和对照小区土壤中重金属浓度进行了测定,其结果及国家土壤环境质量标准值(GB,)见表1。由表1可知,现有对照小区土壤情况、处理小区表层土壤污染情况一目了然，重金属浓度与设计浓度相比均有所下降,土壤中重金属均有不同程度的损失,其中Pb的损失更大一些,这可能是因植物吸收后未返还土壤造成的.从土壤剖面重金属分布来看,投加后的重金属主要分布在0～30cm的范围内,其浓度随深度增加而减少。供试植物小区内自发生长的杂草共有9科18种(表2),这些植物在小区内随机分布.待植物成熟后,根据植物分布的均匀性(即各小区均有分布且长相较一致的植物)进行取样,那些分布不均匀且不够进行三次重复试验的植物则不进行研究.按照生物量大小,每种植物取植株1～6棵备用。样品分析采集的植物样品分为根部和地上部分，自来水和去离子水冲洗,沥干水分后,在烘干前先在℃下杀青30min,之后在70℃下于烘箱中烘至恒重。称重磨碎后用HNO3-HClO4法消化、原子吸收分光光度计测定其中的重金属含量,各样品三次重复。

2结果分析

杂草植物对重金属的积累特性表3列出了对照小区及处理小区中杂草体内重金属的含量。总的来看,杂草体内Pb的背景值较低,Zn的背景值较高,但在重金属污染条件下(处理小区),这18种植物对重金属的积累量都有较大辐度的提高,大体上表现为Cd的积累较高,Pb的积累较低。而从植物的生长状态来看,处理小区植物的长相长势均与对照小区植物的生长情况相一致,植物虽受到重金属污染但并没有抑制植物的正常生长。植物地上部重金属含量与生物量的关系植物地上部生物量与地上部对重金属Cd、Cu、Zn、Pb积累情况的对应关系图表明(图1),18种参试植物地上部生物量与地上部重金属含量似乎存在某种相关性,如植物对Cd、Pb的积累与地上部生物量似乎存在着负相关。然而相关分析表明,植物地上部干重与地上部重金属含量之间的相关系数分别为Cd-0.、Pb-0.、Cu0.、Zn-0.,其绝对值均未超过差异显著性标准值0.,即差异均不显著(n=18,p0.05)。这说明植物地上部生物量的高低与其地上部重金属的含量无关.这也说明地上部生物量较高的植物,其地上部也可能富集较高量的重金属。因此,在筛选重金属超富集植物时,植物地上部重金属含量与植物地上部生物量可以并重。

3讨论

富集系数是衡量植物对重金属积累能力大的一个重要指标。本试验结果表明,参试的18种杂草中,小酸浆、龙葵、山苦荬、苣荬菜、大刺儿菜、欧洲千里光、欧亚旋覆花、狼把草8种植物地上部Cd的富集系数均大于1,且其中除小酸浆外的7种植物地上部含量大于根部含量,具备了超富集植物一般所具有的富集系高和地上部含量大于根部含量的基本特征,其中狼把草和龙葵对Zn的积累也具有超富集植物的基本特征,进一步研究的价值很大。但是目前已知的超富集植物几乎都是通过野外采样分析法筛选出来的,由于多数超富集植物地上部生物量较小,而且又因为超富集植物分布区域土壤的营养状况乃至重金属含量均有差异,很难对植物地上部生物量大小以及地上部重金属富集能力同时进行比较,往往容易使人想到植物生物量较小但却积累了高浓度重金属的这一现象可能是植物因生物量小而对重金属相对“浓缩”后才表现出来的,而那些生物量大但积累的重金属含量并不高的植物可能是植物对重金属相对“稀释”后的结果,从而认为可能根本就不存在超富集植物。因此存在较大的争议。概念：现几乎公认的超富集植物应同时具备的特征主要有三个:一是植物地上部(茎和叶)重金属含量是普通植物在同一生长条件下的倍,其临界含量分别为Zn00mg/kg、Cdmg/kg、Au1mg/kg,Pb、Cu、Ni、Co均为0mg/kg;二是植物地上部重金属含量大于根部该种重金属含量;三是植物的生长未受明显伤害且富集系数较大.而较理想的超富集植物还应具有生长期短、抗病虫能力强、地上部生物量大、能同时富集2种或2种以上重金属的特点。参考文献：魏树和,周启星,刘睿.重金属污染土壤修复中杂草资源的利用[J].自然资源学报,,():-.魏树和,周启星,王新,等.18种杂草对重金属的超积累特性研究[J].自然科学进展,2,13():-.

-本期推荐人-

撰文

谷晓若

排版

夏兴莉

END

预览时标签不可点收录于话题#个上一篇下一篇


转载请注明地址:http://www.xuanfuhuaa.com/xfhsp/8397.html