香根草对土壤中铜离子富集作用的研究

曹红梅　刘细群

摘 要：通过测定不同污染程度的土壤中的铜离子含量，以及香根草的叶和根中铜离子的含量，研究香根草对重金属铜的富集特性。结果表明，香根草对土壤中的铜离子有富集作用，能够减少土壤中重金属铜的含量，达到改良受铜重金属污染土壤的目的。

关键词：香根草；铜离子；富集作用

中图分类号 S156 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2014）08-40-03

Abstract：The determination of copper ion content of Vetiveria zizanioides different pollution degree of soil copper ion content and Qingyuan Shek Kok area in leaves and roots，through statistical analysis of experimental data，in-depth study of heavy metal copper enrichment characteristics of Vetiveria zizanioides. The results showed that the copper ion，vetiver plants has enrichment effect，can reduce the content of heavy metals in soil，improve the soil polluted by heavy metals of copper.

Key words：Vetiver；Copper ion；Enrichment

清远石角镇是清远市的纳税大镇，铜再生产业是该镇最大的产业，当地的铜价影响着国际的铜价和期货市场。但是在经济的快速发展的同时也带来了环境严重的污染，很多当地的居民甚至搬迁到其它地方居住。铜是重金属元素，不能被微生物降解，只能以化合物的形态流入水体或沉积在土壤中[1-2]，同时，铜也是植物生长发育所必需的微量营养元素，微量能促进植物体的生长发育，而含量过高就会积聚在生物个体中不易迁移，对植物体造成伤害。

香根草是禾本科香根草属的一种多年生草本植物，原产于印度和非洲大陆南部，该植物的根系纵深发达，植株生物量大，被广泛应用于公路、铁路、水库斜坡的保护、河岸的稳固工程，以及金属尾矿和采石场的复垦污水治理以及对重金属治理等方面[3]。有关文献表明，香根草对镉、铅、锌等重金属尾矿修复很有效[4]，香根草的根对铅、铬、镍等重金属有非常强的富集能力[5]，对其它重金属污染（如As、Zn）修复也有作用[6]，而对铜离子的富集作用的研究较少，对铜污染的土壤改良方面的报道也较少。

本文通过对清远石角地区受铜污染的土壤及香根草的研究，比较种植香根草前后土壤中的铜离子含量以及香根草的不同部位富集能力比较，分析香根草对重金属铜离子富集能力大小和主要富集部位，为清远石角地区的铜污染治理提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料 香根草由广州市香根草业科技有限公司提供。在清远市清城区石角镇受铜污染1a、2a、3a、4a各不同年份的土壤上种植2a香根草前后土壤样本，采集2a生香根草的叶片、根样本。

1.2 仪器及试剂 烘干箱；分析天平（FA1004N）；原子吸收分光光度计（WFX-310/320）。空气-乙炔火焰原子化器，铜空心阴极灯，硝酸，氢氟酸，高氯酸均为优级纯，铜标准溶液（市售标准液）。

1.3 测定方法

1.3.1 种植香根草前后土壤中铜含量的测定 GB15618-1995[9]中土壤铜的测定方法对种植前后的土壤中铜离子测定。

1.3.2 香根草的各部位中铜离子富集量的测定 GB/T5009.13-2003[10]的方法对香根草叶片和根中铜离子富集的量进行测定。

1.4 测定指标 富集植物是指能从土壤中富集重金属并能将其转移到地上的植物。富集植物对重金属富集能力高低主要由2个重要指标决定：富集系数（bio.accumulationfactor，BF）和转移系数（translocation factonTF）[8]，其计算公式如下：

[富集系数（%）=植物体内重金属含量介质中重金属含量×100；]

[转移系数（%）=植物地上部分重金属含量植物地下部分重金属含量×100]2 结果与分析

2.1 种植香根草对土壤中铜含量的影响 图1表明：无论是种植或未种植香根草，土壤中铜离子量随着铜污染年份延长都逐渐上升，但上升幅度两者差异较大，种植香根草后土壤中铜离子含量攀升幅度较少，未种植香根草的土壤中铜离子含量攀升幅度较大。从种植香根草与未种植香根草的土壤中铜含量比较可以看出，未种植香根草的土壤内含铜量都比种植香根草的土壤铜含量高，在种植香根草后的土壤含铜量比种植香根草前土壤中含铜量都低，这说明香根草对铜有一定的富集作用，减少了土壤中铜的含量（图1）。

2.2 香根草各部位富集铜离子量 图2数据显示：香根草的叶中富集铜离子的量随着污染年份延长呈先上升后下降趋势。图3数据显示：香根草的根部富集铜离子的量随着种植年份延长呈一直呈上升趋势。比较图2中和图3可得知，香根草的根部富集铜离子的量明显高于叶中富集铜离子的量。香根草的叶片和根部对铜都具有富集作用，其中叶片对铜的富集随着污染年份的增长而升高，当达到一定浓度时就会出现饱和而出现富集铜能力下降；而香根草的根部位对铜的富集能力随着污染年份的增加一直升高，说明根部对铜的富集能力较叶部强大，香根草对铜的富集主要集中于香根草的根部（见图2、图3）。

2.3 不同污染年份的土壤中种植香根草中铜含量变化 从图4中看出，香根草叶中的铜转移系数是先上升后下降，但转移系数都不高，而根部富集系数逐渐上升，甚至在4a污染年份中达到1.23，这说明香根草对铜的富集主要集中在根部。这也与大量研究表明重金属进行植物体内后绝大部分积累在根部，只有少量向地上部移动的结果相吻合。香根草根部富集系数在重金属污染区中相对较高，这也说明其对铜的富集主要在根部。endprint

3 结果与讨论

研究结果显示，香根草能够富集铜重金属，使受重金属污染的土壤中铜的含量减少，其叶片和根部对铜都具有富集作用，主要集中在根部，香根草叶片中铜的含量远低于根部。受铜污染1a土壤种植了2a的香根草后土壤中的铜离子由153mg/kg降至104mg/kg，基本达到了《中华人民共和国环境保护法》规定的二级农田、果园铜离子含量低于100mg/kg的标准，受铜离子污染严重的土壤在通过种植几轮香根草后铜离子含量有望下降至二级农田标准。

此外，本次研究还表明，香根草对铜的富集能力在重污染区富集效果更加显著，富集部位主要集中于根部，铜在茎叶中的含量不高；同时香根草具有生物量大，叶粗，茎硬，动物不愿啃食等特点，可以较好防止二次污染[7]，因而在铜污染严重的地区可以考虑种植香根草来治理环境污染。从本次研究所得结果分析得知：香根草可作为治理清远石角地区铜污染的首选植物。

参考文献

[1]陈凯，胡国谦，饶辉茂，等.红壤坡地柑桔园栽培香根草的生态效应[J].生态学报，1994，14（3）：249-254.

[2]史春琼，黄光团.利用香根草吸收水体底泥中重金属Cu的效能分析[J].净水技术，2013，3（3）：82-84.

[3]龙 健，黄昌勇，滕 应，等.天台铅锌矿区香根草（Vetiveriaziz anioides）等几种草本植物的重金属耐性[J].应用与环境生物学报，2003，9（3）：226-229.

[4]杨兵，蓝崇钰，束文圣.香根草在铅锌尾矿上生长及其对重金属的吸收[J].生态学报，2005，1（6）：45-50.

[5]夏汉平，束文圣.香根草和百喜草对铅锌尾矿金属的抗性与吸收差异研究[J].生态学报，2001，21：1 121-1 129.

[6]韩露，张小平，刘必融，等.香根草对土壤中几种重金属离子富集能力的比较研究[J].生物学杂志，2005，10（3）：20-23.

[7]徐德聪，詹婧，陈政，等.种植香根草对铜尾矿废弃地基质化学和生物学性质的影响[J].生态学报，2012，9（8）：5 683-5 690.

[8]廖芳芳，葛皓，王海霞，等.香根草对煤矸石山砷富集作用初探[J].福建热作科技，2013，1（4）：9-12.

[9]GB15618-1995，土壤环境质量标准[S].

[10]GB/T5009.13-2003，食品中铜含量测定[S].

（责编：张宏民）endprint

3 结果与讨论

研究结果显示，香根草能够富集铜重金属，使受重金属污染的土壤中铜的含量减少，其叶片和根部对铜都具有富集作用，主要集中在根部，香根草叶片中铜的含量远低于根部。受铜污染1a土壤种植了2a的香根草后土壤中的铜离子由153mg/kg降至104mg/kg，基本达到了《中华人民共和国环境保护法》规定的二级农田、果园铜离子含量低于100mg/kg的标准，受铜离子污染严重的土壤在通过种植几轮香根草后铜离子含量有望下降至二级农田标准。

此外，本次研究还表明，香根草对铜的富集能力在重污染区富集效果更加显著，富集部位主要集中于根部，铜在茎叶中的含量不高；同时香根草具有生物量大，叶粗，茎硬，动物不愿啃食等特点，可以较好防止二次污染[7]，因而在铜污染严重的地区可以考虑种植香根草来治理环境污染。从本次研究所得结果分析得知：香根草可作为治理清远石角地区铜污染的首选植物。

参考文献

[1]陈凯，胡国谦，饶辉茂，等.红壤坡地柑桔园栽培香根草的生态效应[J].生态学报，1994，14（3）：249-254.

[2]史春琼，黄光团.利用香根草吸收水体底泥中重金属Cu的效能分析[J].净水技术，2013，3（3）：82-84.

[3]龙 健，黄昌勇，滕 应，等.天台铅锌矿区香根草（Vetiveriaziz anioides）等几种草本植物的重金属耐性[J].应用与环境生物学报，2003，9（3）：226-229.

[4]杨兵，蓝崇钰，束文圣.香根草在铅锌尾矿上生长及其对重金属的吸收[J].生态学报，2005，1（6）：45-50.

[5]夏汉平，束文圣.香根草和百喜草对铅锌尾矿金属的抗性与吸收差异研究[J].生态学报，2001，21：1 121-1 129.

[6]韩露，张小平，刘必融，等.香根草对土壤中几种重金属离子富集能力的比较研究[J].生物学杂志，2005，10（3）：20-23.

[7]徐德聪，詹婧，陈政，等.种植香根草对铜尾矿废弃地基质化学和生物学性质的影响[J].生态学报，2012，9（8）：5 683-5 690.

[8]廖芳芳，葛皓，王海霞，等.香根草对煤矸石山砷富集作用初探[J].福建热作科技，2013，1（4）：9-12.

[9]GB15618-1995，土壤环境质量标准[S].

[10]GB/T5009.13-2003，食品中铜含量测定[S].

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3 结果与讨论

研究结果显示，香根草能够富集铜重金属，使受重金属污染的土壤中铜的含量减少，其叶片和根部对铜都具有富集作用，主要集中在根部，香根草叶片中铜的含量远低于根部。受铜污染1a土壤种植了2a的香根草后土壤中的铜离子由153mg/kg降至104mg/kg，基本达到了《中华人民共和国环境保护法》规定的二级农田、果园铜离子含量低于100mg/kg的标准，受铜离子污染严重的土壤在通过种植几轮香根草后铜离子含量有望下降至二级农田标准。

此外，本次研究还表明，香根草对铜的富集能力在重污染区富集效果更加显著，富集部位主要集中于根部，铜在茎叶中的含量不高；同时香根草具有生物量大，叶粗，茎硬，动物不愿啃食等特点，可以较好防止二次污染[7]，因而在铜污染严重的地区可以考虑种植香根草来治理环境污染。从本次研究所得结果分析得知：香根草可作为治理清远石角地区铜污染的首选植物。

参考文献

[1]陈凯，胡国谦，饶辉茂，等.红壤坡地柑桔园栽培香根草的生态效应[J].生态学报，1994，14（3）：249-254.

[2]史春琼，黄光团.利用香根草吸收水体底泥中重金属Cu的效能分析[J].净水技术，2013，3（3）：82-84.

[3]龙 健，黄昌勇，滕 应，等.天台铅锌矿区香根草（Vetiveriaziz anioides）等几种草本植物的重金属耐性[J].应用与环境生物学报，2003，9（3）：226-229.

[4]杨兵，蓝崇钰，束文圣.香根草在铅锌尾矿上生长及其对重金属的吸收[J].生态学报，2005，1（6）：45-50.

[5]夏汉平，束文圣.香根草和百喜草对铅锌尾矿金属的抗性与吸收差异研究[J].生态学报，2001，21：1 121-1 129.

[6]韩露，张小平，刘必融，等.香根草对土壤中几种重金属离子富集能力的比较研究[J].生物学杂志，2005，10（3）：20-23.

[7]徐德聪，詹婧，陈政，等.种植香根草对铜尾矿废弃地基质化学和生物学性质的影响[J].生态学报，2012，9（8）：5 683-5 690.

[8]廖芳芳，葛皓，王海霞，等.香根草对煤矸石山砷富集作用初探[J].福建热作科技，2013，1（4）：9-12.

[9]GB15618-1995，土壤环境质量标准[S].

[10]GB/T5009.13-2003，食品中铜含量测定[S].

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