几种典型Cd超累积植物分析

宋文平 王志强 林清

摘 要：随着工业“三废”和机动车尾气的排放、污水灌概及农药、除草剂和化肥的使用，Cd土壤污染迅速蔓延，污染程度也逐渐加深。土壤Cd污染也具有一般重金属污染的特性，即易累积、难降解和毒性大等特点，当其累积一定量时，会对农作物产生影响，进而通过食物链进入人体，对人体健康造成伤害。国内外学者近年来也提出了许多Cd污染治理方法：物理化学方法、化学方法、生物方法。其中既不破坏土壤生态环境，又能保持土壤结构和微生物活性且安全廉价的Cd污染治理方法便是植物修复技术。

关键词：Cd元素；Cd污染治理方法；植物修复技术；新技术

Cd是一种动植物非必需的毒性重金属元素。然而近年来，1955年至1972年发生在日本富山县神通川流域的痛痛病就是因为重金属Cd含量超标所致，以及我国陕西的癌症村也与Cd污染有关。植物修复技术的关键是超累积植物的筛选，Cd的超累积植物即是指地上部能超量累积Cd的植物，植物体内地上部Cd临界含量为100mg/kg（以干重计），且转运系数S/R大于1。

1 Cd累积植物分析

常见的Cd累积植物有遏蓝菜、印度芥菜、油菜的某些基因型、宝山堇菜、鱼腥草、商陆以及田间杂草的某些品种。

遏蓝菜，是目前世界上公认的Cd富集植物之一[1-3]，地上部Cd含量可达1800mg/kg，但该属植物生长缓慢、株型矮小、地上部生物量小，实际应用有很大的局限性。印度芥菜除了能超累积Cd外，还能对Pb、Zn发挥超累积作用，虽然其生长快、生物量大，但有很强的地域性，难以在我国大面积种植。油菜的某些基因型如川油Ⅱ-10，当土壤Cd含量达到80mg/kg时，其地上部镉含量达120mg/kg，明显高于同等条件下的印度芥菜。有研究发现，印度芥菜的根系有很强的活化能力，和油菜互作时可提高植物提取修复难溶态镉污染土壤的能力。宝山堇菜在自然条件下地上部Cd平均含量可达1168mg/kg，在营养液培养条件下，Cd浓度为0-30mg/L时，其生物量达到最大，当Cd浓度为30-50mg/L时，其生物量开始减少直至枯萎、死亡。而其地上部分以及根部累积Cd量随着营养液浓度增加而不断增加，当营养液Cd浓度达到50mg/L时，其地上部对Cd的累积达到4825mg/L，均高于根系Cd累积量。但这种植物和遏蓝菜相似，都具有生物量较小的特点，野外生长的干重估计只有3t/hm2。田间杂草具有生物量大，抗逆性强、生长迅速等特点，在水土保持、土壤改良和农业生物多样性的维持方面起着重要的作用，杂草龙葵在盆栽条件下，Cd浓度在25mg/kg以下时，龙葵地上生物量变化不明显，当Cd浓度超过25mg/kg时，龙葵地上生物量急剧减小。而其根、茎、叶、籽实、地上部Cd含量随着土壤中Cd浓度的增加而增加。矿区转运系数仍大于1，但由于土壤中Cd浓度介于2.7-7.3mg/kg之间，龙葵茎和叶中Cd含量均为达到100mg/kg。污灌区龙葵地上部Cd含量也未达到100mg/kg，其原因和矿区相一致。侯伶龙在对鱼腥草进行研究是发现，Cd能促进鱼腥草的生长，且鱼腥草对Cd有超强的耐性（200mg/kg）。在Cd浓度为200mg/kg时培养8周，其地上部Cd含量为74.22mg/kg，根部可达338.7mg/kg，植物总体Cd含量为216.9mg/kg，相对于培养前的4.15mg/kg增加了40倍。根部经菌悬液浸泡过的鱼腥草在Cd含量为50mg/kg和200mg/kg条件下，其地上部富Cd量均高于未做处理的鱼腥草。地下部分却低于未做处理的鱼腥草。商陆根系发达，枝叶繁茂，高可达1.3-1.5m，地上部分生物量大。最佳生长周期为3个月，一年可收割两季。实验证明，当土壤中Cd含量为5mg/kg时，商陆生物量达到最大，随着Cd含量增加，商陆生物量开始减小，说明5mg/kg是商陆能够积极接受的一个临界浓度，但就算其生长受阻，也能保持较大生物量。土壤中Cd质量分数增加到最大时（200mg/kg），商陆体内Cd质量分数也达到最大，地上部分Cd含量远远高于地下部分，叶片含Cd量远高于茎和根。将商陆用于修复200mg/kg镉污染土壤，每年可收获镉量为3.5kg·hm-2。

2 结束语

植物修复技术是一项处于迅速发展中并具有广阔应用前景的新技术，可广泛地应用于矿山恢复、改良重金属污染的土壤。该方法具有操作简单、环保经济、不易造成二次污染等优点。超累积植物的发现更是为植物修复技术提供了可靠的保障。

参考文献

[1]Brown S .L.， Chaney R.L .， Angle J .S .， et al .Zinc and cadmium uptake by hyperaccumulat or Thlaspi caer ulescens and metal tolerant Silene vulgaris grown on sludge-amended soils[J].Environmental Science and Technology，1995，29：1581-1585

[2]Lombi E .， Zhao F .J .， Dunham S .J .， et al .Cadmium accumulation in populations of Thlaspi caerulescens and Th laspi goesingense[J].New Phytologist，2000，145（1）：11-20.

[3]Reeves R.， S chwartz C .， Morel J .L .， et al .Distribution and metal-accumulating behaviour of Thlaspi caeru lescens and associated metallophytes in France .Int .Journal of Phytoremediati on，2001，3：145-172.

作者简介：宋文平（1990-），男，硕士研究生，地球化学专业。

*通讯作者：林清（1992-），女，硕士，主要研究方向为环境地球化学。