修复含Pb2＋污水的植物筛选

姜虎生，胡晓楠，王宏燕

（1．辽宁石油化工大学环境与生物工程学院，辽宁 抚顺，113001；2．东北农业大学资源与环境学院，黑龙江 哈尔滨，150030）

随着采矿、冶炼、化工、电镀、电子、制革等行业的发展，民用固体废弃物的不合理填埋和堆放，重金属污染物事故性排放，大量化肥、农药的施用等，各种重金属污染物进入水体。由于重金属污染物在水体中具有相当高的稳定性和难降解性，积累到一定程度就会严重危害水体、水生植物及水生动物系统，并可通过食物链累积在水产品体内，进而影响人体健康。因此，水体重金属污染已成为人们关注的焦点［1］。

铅（Pb）污染来源广泛，主要来自汽车废气和冶炼、制造以及使用铅制品的工矿企业。铅对人的肺、肾脏、生殖系统、心血管系统危害严重，主要表现为智力下降、肾损伤、不育、流产以及高血压，还可引起铅脑病、腹绞痛、多发性神经炎、溶血性贫血等［2］。

植物修复作为一门新兴技术，由于具有明显的生态效益、经济效益和景观功能，已引起广泛重视［3］。作者在此以香蒲、水芹菜、绿叶苋菜为研究对象，研究了水生植物对含Pb2＋污水的修复效果。

1 实验

1．1 材料处理

选取抚顺市抚西河沿岸湿地的香蒲、水芹菜、绿叶苋菜3种植物作为实验材料。挖取植株时要尽可能地避免伤害地下根系，保持地下茎完整无损，同时做好保湿处理。将中生植物种植在花盆里进行适应性培养，将水生植物放入水中培养，5d后，筛选长势好的植株备用［4］。

1．2 方法

分别配制浓度为20mg·L－1、100mg·L－1、200mg·L－1、300mg·L－1的Pb2＋溶液。用上述4种浓度的Pb2＋溶液分别平行培养3种植物，每天向培养容器中加入蒸馏水至原始刻度以补充失去的水分；20d后将培养液过滤，用3510型原子吸收分光光度计测定Pb2＋含量。植物用清水冲净，分开根系、茎叶，剪断，于70℃烘干至恒重，用高氯酸－硝酸消解后待测［5］。

1．3 根系耐性指数的测定

根系耐性指数可以很好地反映植物对重金属的耐性情况。测定方法：清洗植物根系，测量其原始长度；将整个植株放在不同初始浓度Pb2＋溶液中培养20d后，取出植株，测量处理后根系长度；处理后根系长度与原始根系长度的比值即为根系的耐性指数。

2 结果与讨论

2．1 3种植物对不同初始浓度Pb2＋溶液的累积效果（表1）

由表1可以看出，随着Pb2＋初始浓度的增大，3种植物对Pb2＋的累积量相应增加，增幅大小依次为香蒲＞水芹菜＞绿叶苋菜；不同植物的根系对Pb2＋初始浓度的适应程度不同，即由根系向茎叶迁移Pb2＋的能力不同，其大小依次为香蒲＞水芹菜＞绿叶苋菜，迁移系数最大的为香蒲，最小的为绿叶苋菜。

表1 3种植物对不同初始浓度Pb2＋溶液的累积效果／μg·g－1 Tab．1 Accumulation effect of three kinds of plant to different initial concentrations of Pb2＋ solution／μg·g－1

2．2 不同Pb2＋初始浓度下，3种植物根系对Pb2＋的耐受性（表2）

表2 植物根系对Pb2＋的耐性指数Tab．2 Tolerance index of plant roots to Pb2＋

由表2可以看出，随着Pb2＋初始浓度的增大，3种植物根系对Pb2＋的耐性指数都呈先增后减的趋势，说明低浓度的Pb2＋对这3种植物根系的生长有促进作用；香蒲的原始耐性指数最大，且在最高浓度条件下，它的耐性指数也在3种植物中是最大的；香蒲根系的耐受趋势与水芹菜根系的耐受趋势相近，均是在Pb2＋初始浓度为200mg·L－1时，耐性指数达到最大，而当Pb2＋初始浓度增大到300mg·L－1时，耐性指数下降，Pb2＋明显抑制根系的生长，且水芹菜的耐性指数降幅较香蒲更大些；绿叶苋菜的原始耐性指数最小，且在Pb2＋初始浓度为200mg·L－1时就开始抑制根系的生长，可见绿叶苋菜根系的耐性不如香蒲和水芹菜。

2．3 不同Pb2＋初始浓度下，3种植物对Pb2＋的去除量（表3）

表3 不同Pb2＋初始浓度下，3种植物对Pb2＋的去除量／mgTab．3 Pb2＋Removal capacity of three kinds of plant under different Pb2＋initial concentrations／mg

由表3可以看出，随着Pb2＋初始浓度的增大，3种植物对Pb2＋的去除量均显著升高，去除量的大小依次为香蒲＞水芹菜＞绿叶苋菜。

2．4 不同Pb2＋初始浓度下，3种植物对Pb2＋的去除率（表4）

表4 不同Pb2＋初始浓度下，3种植物对Pb2＋的去除率／%Tab．4 Pb2＋ Rermoval rate of three kinds of plant under different Pb2＋initial concentrations／%

由表4可以看出，随着Pb2＋初始浓度的增大，3种植物对Pb2＋的去除率依次降低，但香蒲对Pb2＋的去除率始终高于水芹菜和绿叶苋菜，并且去除率始终保持在50%以上，去除率的降低幅度也最小。在这3种植物中，绿叶苋菜对Pb2＋的去除率最低，可能与植物本身的生物物性有关。这表明，香蒲和水芹菜对环境中Pb2＋的去除有很好的效果。

3 结论

（1）3种植物体内Pb2＋的累积量与环境中Pb2＋浓度有明显的相关性。随着Pb2＋初始浓度的增大，3种植物对Pb2＋的累积量大小依次为香蒲＞水芹菜＞绿叶苋菜。

（2）不同Pb2＋初始浓度下，3种植物对水体中Pb2＋的去除率不同。随着溶液中Pb2＋初始浓度的增大，3种植物对Pb2＋的去除率大小依次为香蒲＞水芹菜＞绿叶苋菜，最大去除率分别为77%、69%、42%。

（3）3种植物中，香蒲对Pb2＋的修复效果比水芹菜和绿叶苋菜的修复效果好。香蒲是湿生植物，属于湿生植物中的挺水植物，其生物量相对较大，对Pb2＋的耐受性也很强，是一种很好的修复Pb2＋的植物；水芹菜对Pb2＋也有一定修复效果，但不如香蒲那样明显。

［1］于晓莉，刘强．水体重金属污染及其对人体健康影响的研究［J］．绿色科技，2011，（10）：123－126．

［2］张英慧，袁东亚，赵志鹏，等．重金属铅污染对动植物的危害综述［J］．安徽农学通报，2011，17（2）：55－56．

［3］张皓．江蓠对水体重金属铅镍的蓄积及生物修复研究［J］．环境监控与预警，2011，3（1）：48－53．

［4］Raskin I，Smith R D，Salt D E．Phytoremediation of metals：Using plants to remove pollutants from the environment［J］．Current O－pinion in Biotechnology，1997，8（2）：221－226．

［5］渠荣遴，李德森．水体重金属污染的植物修复研究（Ⅱ）——种苗过滤去除水中重金属铅［J］．农业环境保护，2002，21（6）：499－501．