重金属Hg2+、Pb2+对芥菜种子萌发的伤害研究

2014-01-01黄秀荣

环境与生活 2014年6期

黄秀荣

（广西南丹县环境监测站，广西南丹 547200）

引言

重金属一般是指密度在4.5g/cm3以上的金属[1]，农作物受到重金属污染后，不仅严重影响其产量和质量，更为严重的是它们经过食物链进入人体，在人体内富集，危害人类健康。本实验以芥菜为材料，研究不同浓度重金属Hg2+、Pb2+溶液处理下的芥菜的发芽势、发芽率以及种子对重金属的吸收量，比较Hg2+、Pb2+的毒性对植物萌发及幼苗生长发育的影响，为农业生产提供早期预报该重金属对农作物的毒害效应，为在环境监测中评价重金属污染提供理论依据。

1 实验部分

1.1 实验材料、试剂和仪器

（1）材料：大坪埔芥菜。（2）试剂：重金属溶液的配置：将HgCl2配成浓度分别为1×10-4、5×10-4、1×10-3、5×10-3、1×10-2、5×10-2mol/L的溶液；将Pb（NO3）2配成浓度分别为3.2×10-5、1.6×10-4、8×10-4、4×10-3、2×10-2、1×10-1mol/L的溶液。其他试剂：0.5mol/L的盐酸溶液、磷酸二氢钾、淀粉、碘化钾、碘、浓硝酸、高氯酸（以上试剂均为分析纯）。（3）仪器：培养箱、烘箱、原子吸收光谱仪等。

1.2 方法

使用两组培养皿，铺上三张滤纸，分别加入六种浓度分别为1×10-4、5×10-4、1×10-3、5×10-3、1×10-2、5×10-2mol/L的Hg2+溶液和浓度分别为3.2×10-5、1.6×10-4、8×10-4、4×10-3、2×10-2、1×10-1mol/L的Pb2+溶液各15mL，对照实验用蒸馏水。在每个培养皿中均匀放入50粒芥菜种子，于25℃培养箱中培养。两种试剂各培养一组芥菜种子，用于观察发芽势、发芽率及种子吸收重金属的量的情况。

种子发芽势、发芽率的测定：培养3天后记录发芽种子数，7天后再记录一次发芽种子数。第一次记录的发芽种子数为种子发芽势，第二次记录的发芽种子数为种子发芽率。计算出发芽势和发芽率[2]。

表1：不同浓度Hg2+处理下对芥菜萌发的影响

表2 不同浓度Pb2+处理下对芥菜萌发的影响

表3 Hg2+标准曲线绘制

表4 Pb2+标准曲线的绘制

图1 Hg2+标准曲线

图2 Pb2+标准曲线

2 种子对重金属Hg2+、Pb2+吸收量的测定

2.1 重金属含量的测定

将种子芽全剥皮，用蒸馏水洗净，放进小烧杯中，于烘箱70℃下烘干。然后把样品研碎，称其干重。加入10mL的浓HNO3浸泡过夜，然后置于恒压电热炉上微火加热。待颗粒溶解后，加入2mLHClO4继续加热消解，有黄烟时可补加浓HNO3至黄烟散尽。继续加热至冒白烟，溶液变为粉红色或淡黄色为止，然后用浓度为1%的HNO3或1%的HCl溶解残渣、过滤。Hg2+处理下定容至50mL，Pb2+处理下定容至100mL。最后把两种样品分别于原子吸收光谱仪上测定重金属含量。

2.2 工作曲线的绘制

（1）Hg2+标准曲线绘制：称取HgCl2并将其用蒸馏水定容并分别稀释为0mg/L、10mg/L、20mg/L、30mg/L、40mg/L溶液，于原子吸收光谱仪上测定其吸光度，绘制成曲线，即为汞的标准曲线。（2） Pb2+标准曲线绘制：称取Pb（NO3）2并将其用蒸馏水定容并分别稀释为0mg/L、2mg/L、4mg/L、6mg/L、8mg/L、10mg/L溶液，于原子吸收光谱仪上测定其吸光度，绘制成曲线，即为汞的标准曲线。

3 实验结果

3.1 发芽势、发芽率的统计

第一天、种子吸水膨胀，没有发芽；第二天，对照实验、Hg2+除5×10-2mol/L、Pb2+除1×10-1mol/L以外都发芽；第三天情况如前；第七天，发芽种子数略有增加。

发芽势=（规定天数内已发芽的种子粒数/供作发芽的种子粒数）×100%

发芽率=（全部发芽的种子粒数/供作发芽的种子粒数）×100%（表1、表2）。

图3 Hg2+、Pb2+——干重关系曲线

3.2 不同浓度Hg2+处理、Pb2+处理下芥菜种子对重金属的吸收（表3、图1、表4、图2）

3.3 不同浓度下的吸收量（表5、表6、图3）

4 结果分析

4.1 不同浓度Hg2+、Pb2+处理下对芥菜种子的发芽势、发芽率的影响

从表1和表2可看出，芥菜种子在不同浓度Hg2+、Pb2+处理下，发芽势和发芽率都随着Hg2+、Pb2+浓度的增大而成下降趋势。低浓度Hg2+、Pb2+处理下的发芽势和发芽率与对照实验的相差甚小，说明在低浓度下对种子的萌发几乎无抑制作用；在高浓度处理下对芥菜种子萌发的抑制作用很明显。然而不同浓度Hg2+和Pb2+对芥菜种子萌发影响也存在着差异，总体来说Pb2+处理下种子的发芽势和发芽率略高于Hg2+处理下的。浓度为5×10-2mol/L Hg2+和浓度为1×10-1mol/LPb2+溶液处理下的发芽势、发芽率都为零，说明在制种子萌发的极限浓度中Pb2+要高于Hg2+。从以上分析可以看出：Hg2+对芥菜种子萌发的抑制作用比Pb2+明显。

4.2 不同浓度Hg2+、Pb2+处理下芥菜种子对重金属的吸收量比较

从图3看出，相同浓度Hg2+和Pb2+溶液处理下种子对Hg2+的吸收量比对Pb2+的吸收量大，且不管Hg2+还是Pb2+都有随着重金属浓度增大而增大的趋势。但是当Pb2+的浓度大于4×10-3mol/L时，芥菜种子对Pb2+的吸收量处于相对平缓的趋势曲线，这中现象可能与重金属的毒性大小及其重金属在植物根部所具有的累积作用不同有关。Hg2+在植物根部的累积比Pb2+的大，其变化也较Pb2+大，同时从前面可以看出Hg2+处理下对芥菜的发芽势、发芽率的影响较Pb2+大，这可能与在相同条件下，芥菜种子对Hg2+的吸收量较Pb2+大有关。