相思谷尾矿8种定居植物对重金属吸收及富集特性

张会敏，袁艺，焦慧，刘雪艳，苏闪闪，田胜尼

安徽农业大学生命科学学院，合肥 安徽 230036

相思谷尾矿8种定居植物对重金属吸收及富集特性

张会敏，袁艺，焦慧，刘雪艳，苏闪闪，田胜尼*

安徽农业大学生命科学学院，合肥 安徽 230036

通过野外调查和室内实验，探讨铜陵市相思谷铜尾矿自然定居的芒（Miscanthus sinensis）、羊蹄（Rumex japonicus）、何首乌（Polygonum multiflorum）、苦荬菜（Ixeris denticulata）、荩草（Arthraxon hispidus）、1年蓬（Erigeron annuus）、小飞蓬（Conyza canadensis）、高粱泡（Rubus lambertianus）8种植物对重金属Cu、Pb、Zn和Cd吸收与富集特性，为铜尾矿废弃地植被恢复和重金属污染土壤的植物修复提供理论依据。结果表明：铜陵相思谷铜尾矿中全氮、全磷、速效氮、速效磷、速效钾、有机质等营养成分均极显著低于对照的土壤（P<0.01）；铜尾矿中的重金属铜质量分数高达2 224.167 mg·kg-1，锌、镉等重金属极显著高于对照土壤的含量（P<0.01），铅含量显著高于对照土壤的含量（P<0.05）。相思谷铜尾矿营养成份低，重金属Cu含量过高是抑制植物定居的主要因子。通过对8种植物体内不同部位的重金属含量分析发现，8种植物对重金属的吸收主要集中在根部。地上部分重金属含量最高的植物为芒，其Cu、Pb、Zn和Cd质量分数分别为314.487、85.710、199.681、2.650 mg·kg-1。通过对转移系数和富集系数分析发现，芒对Cu、Pb和Cd的转移能力最强，分别为0.701、1.797和1.432，羊蹄对Zn的转移能力最强，为1.743。芒的地上部分对重金属Cu、Pb、Zn、Cd的富集系数均最高，分别为0.141、0.408、0.239、0.240；芒的地下部分对重金属Cu、Cd的富集系数最高，分别为0.202、0.168。因此，芒不仅可作为铜尾矿植被恢复的植物，同时也用于重金属污染土壤的修复植物。

铜尾矿；自然定居植物；重金属；富集特性

尾矿是矿业部门在开采过程中，将矿石经粉碎、浮选中矿、精选矿后产生的大量固体废弃物。这些尾矿除少量作为旧矿井的填充料之外，其余绝大多数被堆放在一起形成尾矿库，弃置后的尾矿库形成尾矿废弃地（田胜尼等，2013）。重金属尾矿废弃地具有严重的重金属污染、营养状况不良以及土壤生物缺乏等因素，不仅制约着植被的定居，还给周边环境和人类带来污染和危害（张东为和崔建国，2006；Romero等，2005）。目前关于尾矿废弃地治理措施主要有3种：物理法、化学法和植被法。物理法和化学法的优点是快速，但投入大而且并不能改变原有的景观，而植被重建（复垦）是尾矿废弃地治理最好方式之一（孙庆业等，1999；Tordoff等，2000）。植被重建的关键在于耐性物种的选择，同时重金属污染土壤的植物修复也需要丰富的植物种质资源。因此，筛选和寻找重金属尾矿废弃地植被恢复植物以及具有较强吸收和富集能力的修复植物，是植被恢复和植物修复的首要工作。在重金属含量高的基质生境上，寻找、发掘对重金属耐性强和具有重金属修复潜力的植物种类，不失为一种较为现实的方法（崔爽等，2006；Hossain等，2013）。

安徽铜陵是我国重要的铜矿开采和冶炼基地，尾矿排放堆积的尾矿库（场）就有十几处，累积占地面积为578.8 hm2（田胜尼等，2005a）。野外调查发现，安徽省铜陵市凤凰山相思谷铜尾矿库在堆满停用后，自然堆放过程中，植物一直难以定居和生长。目前只有少量植物定居，其定居植物种类、数量远少于该市铜陵境内的其他铜尾矿库。目前尚未有关相思谷铜尾矿抑制植物定居的因子，以及自然定居植物对重金属吸收和富集的特性的研究报道。本文针对相思谷铜尾矿库的理化性质及自然定居几种优势植物体内重金属的含量进行分析测定，探讨影响相思谷铜尾矿植物定居抑制的主要因子及植物对重金属吸收和富集的特性差异，为铜尾矿废弃地植被恢复和重金属污染土壤植物修复提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 研究地区自然概况

铜陵市位于安徽省南部，长江中下游南岸，地处30°56′42″ N，117°43′28″ E，属亚热带湿润气候区，季节特征分明，春季较短，气候温和、雨量充沛；夏季多雨炎热，伏热干旱，年均气温16.2 ℃，夏季平均气温27.4 ℃，年平均太阳辐射总量114.8 kJ·cm-2。无霜期平均为230 d，年均降水量1390 mm，全年平均湿度在 75%～80%之间；城市地面主导风向为东北（冬）、西南（夏）（李影等，2003）。相思谷尾矿库位于安徽省铜陵市新桥乡凤凰村境内，三面环山，一面筑坝，于 1976年开工建设，1980年建成并正式投入使用，2008年库容已满，停止使用，尾矿库区总面积1.7909 km2。目前，自然复垦率极低，植被覆盖率不及1%。

1.2 样品采集

2014年5月19日，笔者对安徽省铜陵市相思谷铜尾矿库上定居的植物进行全面系统调查及尾矿基质理化性质，进行了采样分析测定。调查发现，相思谷铜尾矿废弃地自然定居植物共有 37种。在调查发现 37种植物中，大多物种个体数量较少。只有菊科的苦荬菜（I. denticulata）、1年蓬（E. annuus）和小飞蓬（C. canadensis）、禾本科的芒（M. sinensis）和荩草（A. hispidus）、蓼科的羊蹄（R. japonicus）和何首乌（P. multiflorum）、蔷薇科的高梁泡（R. lambertianus）8种植物数量较多，个体数量达到5株以上。本研究中，选取这8种植物作为本次分析研究的对象。每种植物随机选取5株，整株挖出，带入室内，将地上部分和地下部分分开，用自来水反复冲洗干净后，再用纯水洗涤3～4次。自然风干表面水后，放入105 ℃烘箱杀青30 min，再于80 ℃烘干24 h，然后研磨、装袋，供分析测定用。相思谷铜尾矿库尾矿基质样品，按照梅花点法采集，共采集6个样点。各点分别同时采取0～10、10～20 cm深度尾矿样品，四分法留样后，装入自封袋。对照的土壤采集于铜尾矿库东侧附近山体林下土壤。尾矿样品及对照土样带回室内，经自然风干并过筛后，供理化性质和重金属含量分析测定用。

1.3 测试方法

用电位测定法测定土壤pH值，水土比为2.5∶1（陈政，2010）。溶解法测定土壤电导率，水土比为5∶1（鲍士旦，1999）；用烘干法测定土壤含水率（鲍士旦，1999）。全氮用高氯酸-硫酸消解，全自动定氮仪蒸馏滴定（中国科学院南京土壤研究所，1978）；全磷用高氯酸-硫酸消解，钼锑抗比色法测定（中国科学院南京土壤研究所，1978）。碱解氮用碱解扩散法测定（鲍士旦，1999）；速效磷用碳酸氢钠和无磷活性炭振荡浸提，硫酸钼锑抗显色，紫外-可见分光光度计测定（鲍士旦，1999）；速效钾用醋酸铵震荡浸提，火焰分光光度计测定（鲍士旦，1999）。有机质用重铬酸钾-硫酸浸提，紫外可见分光光度计测定（胡小明和潘自红，2012）。土壤和尾矿Cu、Pb、Zn和Cd全量用硝酸-高氯酸-氢氟酸消化，原子吸收分光光度计测定（鲍士旦，1999）。土壤有效态Cu、Pb、Zn和Cd含量采用DTPA（乙二基三胺五乙酸）—TEA（三乙醇胺）浸提，原子吸收分光光度计测定（鲍士旦，1999）。植物样品的Cu、Pb、Zn和Cd含量采用浓HNO3、浓H2SO4、HClO4比为8∶1∶1混合酸浸泡过夜，消煮后定容，用原子吸收分光光度计进行测定（鲍士旦，1999）。

1.4 转移系数和富集系数计算方法

为评价8种植物对不同重金属转移及吸收的效果，本文采用了转移系数和富集系数（徐华伟等，2009；Ye等，2009），公式如下：

转移系数=植物地上部分的重金属含量/植物地下部分的重金属含量

富集系数=植物各部分的重金属含量/铜尾矿废弃地中的重金属含量

其中，植物地上部分的重金属含量为植物地上部分的重金属含量的平均值，植物地下部分的重金属含量为植物根中重金属含量的平均值，基质中重金属含量为相思谷铜尾矿废弃地中重金属含量的平均值。TF表明重金属在不同部分中的分布情况，转移系数越大，表明植物从根部向地上部运输能力越强。EC越高，表明该植物对重金属的吸收能力越强。

1.5 数据处理

所有数据的统计用Excel和软件SPSS 17.0进行分析。其中方差分析用One-way ANOVA法分析。

2 结果与分析

2.1 相思谷铜尾矿废弃地理化性质分析

表1为相思谷铜尾矿废弃地和对照土壤的理化性质。从表1可知，铜尾矿废弃地中0～10和10～20 cm深度尾矿的pH均高于7.5。铜尾矿废弃地电导率比对照土壤的电导率高，说明铜尾矿中含有的金属或离子态化合物比较多。相思谷铜尾矿废弃地0～10和10～20 cm深度尾矿基质的含水率、全氮、全磷、碱解氮、速效磷、速效钾、有机质等理化指标均低于对照土壤，方差分析发现，尾矿基质与对照土壤之间达到极显著水平（P<0.01）。其中对照土壤中的全氮含量约是铜尾矿废弃地含量的 65倍，对照土壤中的全磷含量是铜尾矿废弃地0～10 cm的1.48倍，是10～20 cm铜尾矿废弃地的1.30倍；对照土壤中的碱解氮含量是0～10 cm铜尾矿废弃地的28.08倍，是10～20 cm铜尾矿废弃地的17.82倍；对照土壤中的速效磷含量是铜尾矿废弃地的 10倍左右；对照土壤中的速效钾含量是0～10 cm铜尾矿废弃地的15.36倍，是10～20 cm铜尾矿废弃地的5.07倍；对照土壤中的有机质含量是铜尾矿废弃地的1.3倍左右。

表1 相思谷铜尾矿废弃地理化性质（n=6）Table 1 The physical and chemical properties of Xiangsigu copper mine tailings wasteland (n=6)

通过0～10 cm（表层）和10～20 cm（下层）深度铜尾矿废弃地理化指标对比发现，只有表层的含水率、pH、速效磷的数值高于下层，而表层的电导率、全氮、全磷、碱解氮、速效钾、有机质等理化因子含量指标均小于下层的含量，这可能与表层不稳定性有关，特别是全磷的含量与上层存在极显著的差异。尾矿废弃地的理化性质不仅与矿石中所含的矿物质有关，而且与矿石的粉碎、提取方法、排放的时间等因素有关（孙庆业和刘付程，1998）。不同地区的尾矿废弃地其理化性质各有不同，即使是同一种金属尾矿，由于矿石成分及选矿工艺的差异，其理化性质也存在着一定差异（田胜尼等，2013）。因此，相思谷铜尾矿废弃地中的全氮、全磷、碱解氮、速效钾、有机质营养成分含量低，是限制植物定居和生长的主要因子之一。

2.2 相思谷铜尾矿库废弃地的重金属含量分析

表2为相思谷铜尾矿废弃地及对照土壤的重金属含量。从表2可知，铜尾矿废弃地中的Cu、Pb、Zn、Cd全量含量显著或极显著高于对照土壤中的含量。表层（0～10 cm）重金属Cu、Pb、Zn的全量均比下层（10～20 cm）的含量高，表层（0～10 cm）重金属Cd的全量比下层（10～20 cm）的含量低。

表2 相思谷铜尾矿废弃地重金属含量（n=6）Table 2 Heavy metal contents of Xiangsigu copper tailings wasteland (n=6)

相思谷铜尾矿废弃地中0～10和10～20 cm的尾矿基质的全 Cu质量分数分别达到 2224.17和2117.67 mg·kg-1，是对照土壤（55.75 mg·kg-1）中的40倍左右，同时高于铜陵市境内的其他铜尾矿废弃地库重金属Cu的含量（田胜尼等，2005b）。相思谷铜尾矿废弃地全Cu含量过高是抑制植物定居的主要因子。铜尾矿废弃地中 Pb质量分数为209.80～210.00 mg·kg-1时，是对照土壤中相应元素含量的1.25倍左右；当Zn质量分数为595.83～836.50 mg·kg-1时，是对照土壤中相应元素含量的1.29～1.81倍；当Cd质量分数为11.03～11.50 mg·kg-1时，是对照土壤中相应元素含量的6.23～6.49倍。

有效态重金属是指以水溶态和离子交换态存在，进而被植物吸收利用的重金属。虽然铜尾矿中的有效态Cu、Pb、Zn显著或极显著高于对照的土壤，但对照土壤中的有效态Cd含量却极显著高于铜尾矿废弃地。当铜尾矿中0～10 cm层有效态Cu、Pb含量极显著或显著高于10～20 cm层的含量时，铜尾矿中10～20 cm土层的有效态 Cd含量比0～10 cm的高，呈现极显著差异，而铜尾矿中0～10 cm土层有效态Zn含量和10～20 cm接近。铜尾矿中0～10、10～20 cm土层有效态Cu含量分别是对照土壤中的28.41、24.23倍；铜尾矿中0～10、10～20 cm的有效态Pb含量分别是对照土壤中的1.95、1.55倍；铜尾矿中的有效态Zn含量是对照土壤的4.6倍左右；对照土壤中的有效态Cd含量是铜尾矿中0～10、10～20 cm的2.92、2.15倍。

根据GB 15618—1995国家土壤环境质量标准，当pH值大于7.5时，不同重金属在土壤中的质量分数（mg·kg-1）标准是：Cu≤100、Pb≤350、Zn≤300、Cd≤0.6。由对照国家土壤环境质量标准可知，除铜尾矿废弃地中的 Pb含量未超出国家标准外，铜尾矿废弃地中的Cu、Zn、Cd均已严重超出国家标准。铜尾矿废弃地中的Cu含量为标准值的21.18～22.24倍，Zn含量为标准值的1.98～2.79倍，Cd含量为标准值的18.38～19.17倍。这说明相思谷铜尾矿废弃地重金属含量远超出正常土壤基质环境的重金属标准。芒等8种植物能在相思谷铜尾矿废弃地上自然定居，且种的个体数达到一定的数量，并能在铜尾矿的基质环境中完成个体生活史，表明这8种植物对铜尾矿废弃地具有较强的耐性和适应能力。

2.3 相思谷铜尾矿库 8种自然定居植物体内重金属含量差异分析

从表3可知，同一重金属在不同植物体内不同部位的积累程度不同，这可能与植物对重金属吸收、转运及富集能力存在差异有关。8种植物中，植物体内地上部分的含量大多低于地下部分的含量，这表明自然定居的8种植物对重金属吸收主要集中在根部。从地上部分来看，8种植物中重金属Cu在植物体内质量分数最高的植物为芒，达到314.487 mg·kg-1，而在何首乌中质量分数最低，为54.478 mg·kg-1；Pb在植物体内含量最高的植物依然为芒，其质量分数为85.710 mg·kg-1，在荩草中质量分数最低，为19.120 mg·kg-1；Zn在芒中质量分数达到199.681 mg·kg-1，在供测的8种植物中含量最高，在高梁泡中质量分数最低，为112.578 mg·kg-1；Cd在芒中质量分数依然最高，达到2.650 mg·kg-1，在小飞蓬中质量分数最低，为0.041 mg·kg-1。从地上部分来看，8种植物中重金属Cu、Pb、Zn、Cd在芒体内含量均为最高，表明芒对Cu、Pb、Zn、Cd具有较强的吸收和富集能力。

表3 相思谷铜尾矿废弃地自然定居8种植物体中重金属含量（n=5）Table 3 Heavy metals contents of 8 plants species settled naturally in Xiangsigu copper tailings wasteland (n=5) mg·kg-1

对于供测的8种植物地下部分重金属含量分析比较发现，Cu在芒中根部质量分数依然最高，达到448.939 mg·kg-1，在何首乌中质量分数最低，为119.409 mg·kg-1。Pb在1年蓬中质量分数最高，为75.950 mg·kg-1，在羊蹄中质量分数最低，为16.056 mg·kg-1；Zn在高梁泡中质量分数最高，达到259.714 mg·kg-1，其次为芒中的含量，在羊蹄中质量分数最低，为70.758 mg·kg-1；Cd在芒中质量分数最高，达到1.850 mg·kg-1，而在小飞蓬根部质量分数最低，为0.217 mg·kg-1。从地下部分来看，重金属Cu和Cd在芒中含量最高，重金属Zn在芒中含量仅低于高梁泡中含量。结果表明，8种植物中芒的地下部分对重金属Cu、Pb、Zn、Cd有较强的吸收和富集能力。

表4 相思谷铜尾矿废弃地8种自然定居植物中重金属转移系数Table 4 Heavy metal transfer coefficient of 8 plants species settled naturally for heavy metals in Xiangsigu copper tailings wastelands

2.4 凤凰山相思谷尾矿库 8种自然定居植物对重金属的转移系数差异分析

植物对重金属的转移系数（TF）表征植物对重金属的转运能力，与植物的生理、生化和遗传等因素关系密切。表4为8种植物对4种不同的重金属元素的转移系数。从表4可知，8种植物对不同重金属转移能力存在一定的差异。8种植物对Cu的转移系数均小于 1，其中芒的转移系数最高，TF为0.701。芒和羊蹄对Pb的转移系数大于1，分别为1.797，1.362，其他植物均低于1。对于Zn而言，其羊蹄的转移系数最高，为 1.743，其次为芒，转移系数为0.895，其他植物的转移系数均小于1。芒对Cd的转移系数为1.432，而其他7种植物对Cd的转移系数在0.172～0.400，远低于芒的转移能力。因此，在分析研究的8种植物中，芒对Cu、Pb、Cd的转移能力最高，羊蹄Zn的转移能力最高。

2.5 凤凰山相思谷铜尾矿 8种自然定居植物对重金属富集系数的差异分析

富集系数（EC）是植物各组织中的含量和基质中的重金属含量比值，是评价植物对重金属富集能力的指标之一。表5为8种植物地上及根部对基质中重金属含量的富集系数。由表5可知，8种植物对Cu、Pb、Zn和Cd的富集系数大小各不相同，但对4种重金属的富集系数均小于1，这表明自然定居的植物对铜尾矿废弃地只具有一定的适应能力，但对基质中的重金属吸收和富集能力没有呈现很强的优势。8种不同植物对重金属的富集系数比较发现，芒的地上部分对Cu、Pb、Zn和Cd的富集系数最高，分别为0.141、0.408、0.239和0.240；芒的地下部分对Cu、Cd的富集系数最高，分别为0.202、0.168。1年蓬的地下部分对Pb的富集系数最高，为0.362。高粱泡地下部分对Zn的富集系数最高，为 0.310。从同种植物对 4种不同重金属的富集系数比较发现，8种植物中大多植物对Zn的富集系数最高，而对Cd或Cu的富集系数较低。这表明同一植物对基质中各种重金属的富集能力存在差异的，供测定的8种植物对Zn富集和修复能力比其他3种重金属强。

表5 相思谷铜尾矿废弃地自然定居植物不同部位对重金属富集系数Table 5 The concentration coefficients of 8 plants species settled naturally in the Xiangsigu copper tailings wasteland

综合各植物对重金属富集系数的结果，8种植物中植物芒对重金属Cu、Pb、Zn、Cd的富集能力较强。因此，芒可以作为重金属污染地区的修复植物。

3 讨论与结论

3.1 讨论

铜陵相思谷铜尾矿库，属于山谷型的尾矿库，三边环山，周边山体植被良好，种子库资源丰富。但在经历多年自然堆放过程中，该尾矿库植物一定难以定居。截至2015年的统计，只有37种植物入侵定居，而且自然复垦率极低。而铜陵市境内其他尾矿库，在铜尾矿自然堆放过程中，一些耐性较强的植物如狗牙根（Cynodon dactylon）、结缕草（ Zoysia japonica）、 节 节 草 （ Hippochaete ramosissimum）、芒、五节芒（Miscanthus floridulus）等物种很快定居生长，并相继形成一定面积的小群落。而同为铜尾矿的相思谷尾矿库，植物一直难以定居生长，表明其存在着对植物定居的抑制因子。本研究中的铜尾矿废弃地中养分含量低，重金属含量高（特别是重金属Cu含量很高），是抑制植物定居、正常生长的重要因子之一。

在本研究中，8种自然定居的植物对不同重金属的吸收和富集量存在一定的差异，各植物对各种重金属均没有达到超富集植物的标准，这可能与植物体自身的生物学特性有关。从植物体对重金属富集部位来看，大部分植物根系中重金属含量大于地上部分，可能植物通过根部一定的结构或生理特性，限制重金属离子由根部向地上部转移，使得地上部保持较低的重金属含量，或者通过落叶同时将重金属排出体外，以减轻重金属对地上部的毒害有关。从富集系数来看，8种植物对重金属的富集能力参差不齐。影响植物对重金属富集能力的因素有很多，外界因素如 pH、温度、光照、重金属离子间的影响、络合剂EDTA的影响、氮磷的影响和植物本身对重金属的富集、转移机理等。富集系数反映了植物对某种重金属元素的富集能力。富集系数越大，其富集能力越强，地上部富集系数大于1是超富集植物区别于普通植物对重金属积累的一个重要特征。从富集系数来看，8种植物地上部分对Cu、Pb、Zn和 Cd的富集系数为 0.024～0.141、0.091～0.408、0.135～0.239、0.004～0.240，富集系数均小于1，说明这些植物对重金属的富集能力一般，没有达到超富集植物的标准，但对土壤中重金属的吸收和富集起到了一定清除作用。这些植物能在重金属污染严重的条件下平衡重金属的吸收和转移过程，其适应机理有待进一步研究。

3.2 结论

通过对安徽省铜陵市相思谷铜尾矿的理化性质、重金属含量以及8种优势植物中重金属含量的测定，以及各植物对不同重金属转移、富集能力大小的差异分析发现：铜陵凤凰山相思谷铜尾矿营养成分较低，重金属Cu含量过高，是抑制植物定居和生长的主要因子。植物芒对重金属Cu、Pb、Zn、Cd吸收和富集量较高，没有达到超富集植物的标准，可用作铜尾矿废弃地植被恢复优先选择的植物材料。同时，芒具年植株高，单株生物量大、根部分蘖能力强、生长快、总生物量大的生物学特性，对重金属污染地具有很强的修复潜力，可作为重金属污染土壤的修复植物。

HOSSAIN M, ANAWAR N, CANHA I, et al. 2013. Adaptation, tolerance, and evolution of plant species in a pyrite mine in response to contamination level and properties of mine tailings: sustainable rehabilitation[J]. J Soils Sediments, 13(4): 730-741.

ROMERO E, BENÍTEZ E, NOGALES R. 2005. Suitability of wastes from olive-oil industry for initial reclamation of a pb/zn mine tailing[J]. Water, air and soil pollution, 165(1-4): 153-165.

TORDOFF G M, BAKER A J M, WILLS A J. 2000. Current approaches to the revegetation and reclamation of metalliferous mine wastes[J]. Chemosephere, 41(1-2): 219-228.

YE M, LI J T, TIAN S N, et al. 2009. Biogeochemical studies of metallophytes from four copper-enriched sites along the Yangtze River, China[J]. Environmental Geology, 56(7): 1313-1322.

鲍士旦. 1999. 土壤农化分析[M]. 3版. 北京:中国农业出版社: 22-24, 56-58, 81-83, 106-109, 129-132, 132-135, 183-187, 279-281.

陈政. 2010. 铜尾矿废弃地废弃地生态恢复过程中植物群落与基质性质变化研究[D]. 合肥: 安徽大学.

崔爽, 周启星, 晁盖. 2006. 某冶炼厂周围8种植物对重金属的吸收与富集作用[J]. 应用生态学报, 17(3): 512-515.

胡小明, 潘自红. 2012. 分光光度法测定土壤有机质的含量[J]. 应用化工, 41(4): 708-709.

李影, 王友保, 刘登义. 2003. 安徽铜陵狮子山铜尾矿废弃地场植被调查[J]. 应用生态学报, 14(11): 1981-1984.

孙庆业, 蓝崇珏, 廖文波. 1999. 尾矿植被法治理初探[J]. 国土与自然资源研究, (3): 58-60.

孙庆业, 刘付程. 1998. 铜陵铜尾矿废弃地理化性质的变化对植被重建的影响[J]. 农村生态环境, 8(1): 21-23, 60.

田胜尼, 孙庆业, 王峥峰, 等. 2005a. 铜陵铜尾矿废弃地定居植物及基质理化性质的变化[J]. 长江流域资源与环境, 14(1): 88-93.

田胜尼, 刘登义, 王峥峰, 等. 2005b. 铜尾矿对 5种豆科植物根系生长的影响[J]. 生态环境, 14(2): 199-203.

田胜尼, 张静, 孙庆业, 等. 2013. 铜尾矿废弃地自然定居腺柳对重金属吸收及分布的研究[J]. 农业环境科学学报, 32(9): 1771-1777.

徐华伟, 张仁陟, 谢永. 2009. 铅锌矿区先锋植物野艾蒿对重金属的吸收与富集特征[J]. 农业环境科学学报, 28(6): 1136-1141.

张东为, 崔建国. 2006. 金属矿山尾矿废弃地植物修复措施探[J]. 中国水土保持, (3): 40-42.

中国科学院南京土壤研究所. 1977. 土壤理化分析[M]. 上海: 上海科学技术出版社: 67-68, 103-104.

Study on Heavy Metal Absorption and Enrichment Characteristics by 8 Plants Species Settled Naturally in Xiangsigu Copper Tailings

ZHANG Huimin, YUAN Yi, JIAO Hui, LIU Xueyan, SU Shanshan, TIAN Shengni
School of Life Sciences, Anhui Agricultural University, Hefei 230036, China

Through field investigation and laboratory experiments, heavy metals absorption and enrichment characteristics of 8 plants species settled naturally in Xiangsigu copper tailings were analyzed in Tongling city, Anhui province, which provided theoretical basis for the revegetation of copper tailings and phytoremediation plant of heavy metal contaminated soil. The eight plant species were M. sinensis, R. japonicas, P. multiflorum, I. denticulate, A. hispidus, E. annuus, C. canadensis, R. lambertianus. The results showed that the contents of total nitrogen, total phosphorus, available nitrogen, available phosphorus, available potassium, organic and other nutrients were lower than that of control soil significantly(P<0.01). The Cu concentrations of Xiangsigu copper tailings reached up to 2 224.17 mg·kg-1. Zn and Cd concentrations were significantly higher than that of control soil(P<0.01). Pb concentrations were significantly higher than control soil(P<0.05). Low nutrients, excessive concentrations of heavy metal Cu were major factors inhibiting plant settled on the copper tailings. Through analysis for heavy metal contents of 8 plants species different parts, heavy metals absorption of 8 plants species mainly concentrated in the roots. Among 8 plant species, the contents above the ground for heavy metals in M. sinensis were the highest, and contents of Cu, Pb, Zn and Cd were 314.487, 85.710, 199.681, 2.650 mg·kg-1respectively. By Analyzing of transfer coefficient and enrichment coefficient, Cu, Pb and Cd transfer coefficient in the body of M. sinensis were highest, being 0.701, 1.797 and 1.432 respectively. Transfer coefficient of R. japonicus for Zn is the strongest, being 1.743. Enrichment coefficient of M. sinensis above the ground for Cu, Pb, Zn and Cd were the highest, being 0.141, 0.408, 0.239, 0.240 respectively. Enrichment coefficient of M. sinensis on the under ground parts for Cu, Cd were the highest, being 0.202, 0.168. Therefore, M. sinensis could be used not only as a pioneer plant in the revegetation of copper tailings but also as a phytoremediation plant of heavy metal contaminated soils.

copper mine tailings; plants settled naturally; heavy metal; enrichment characteristics

10.16258/j.cnki.1674-5906.2015.05.025

X173

A

1674-5906（2015）05-0886-06

张会敏，袁艺，焦慧，刘雪艳，苏闪闪，田胜尼. 相思谷尾矿8种定居植物对重金属吸收及富集特性[J]. 生态环境学报, 2015, 24(5): 886-891.

ZHANG Huimin, YUAN Yi, JIAO Hui, LIU Xueyan, SU Shanshan, TIAN Shengni. Heavy Metal Absorption and Enrichment Characteristics by 8 Plants Species Settled Naturally in Xiangsigu Copper Tailings [J]. Ecology and Environmental Sciences, 2015, 24(5): 886-891.

安徽省国土资源厅项目（2013～K～06）；安徽省生物学重点学科项目（2014QJSK015）

张会敏（1989年生），女，硕士研究生，主要从事分子生物学和植物生态学研究。E-mail: ahauzhm202@163.com *通信作者：田胜尼（1971年生），男，副教授，主要从事植物生态学研究。E-mail: tiansn@ahau.edu.cn

2015-01-29