新引种速生红树植物对某些重金属净化能力初步研究

马嫱，陈焜

(1.厦门大学嘉庚学院环境科学与工程系，福建 漳州 363105；2.厦门大学嘉庚学院资源与环境研究所，福建 漳州 363105)

新引种速生红树植物对某些重金属净化能力初步研究

马嫱1,2，陈焜1

(1.厦门大学嘉庚学院环境科学与工程系，福建 漳州 363105；2.厦门大学嘉庚学院资源与环境研究所，福建 漳州 363105)

摘要红树植物拉关木(Laguncularia racemosa)是近年我国新引种的速生海岸防护林树种。通过对拉关木的根、茎、叶、果实及土壤中的Zn、Cu、Cr、Cd和Pb等重金属含量进行的分析，研究了福建漳州龙海浮宫镇拉关木对某些重金属的净化能力。结果表明：红树林拉关木不同部位对不同重金属富集吸收的能力大小均不同，其中拉关木的根对Cu与Zn的富集吸收效果最为明显。

关键词新引种；红树植物；重金属；净化

红树林是生长在热带、亚热带海岸潮间带之中的一种特殊植物群落，受周期性潮水淹浸，由常绿乔木和灌木组成，是具有抗盐性的潮滩湿地植物群落[1，2]。它们主要分布在江河入海口及沿海岸线的海湾内，是陆地生态系统向海洋生态系统过渡的最后一道生态屏障，蕴藏着丰富的生物资源，可以为红树林区微生物和动物提供食物、营养，保护它们栖息的环境，维持该地区的重要食物链[3]。除此之外，红树林还具有防风防浪，保护和塑造海岸地貌，净化水质等功能，保护海岸生态平衡和消减入海污染物等生态功能[4，5]， 是重要的沿海防护林，也是地球上生产力最高、生物多样性最丰富、最具价值的湿地生态系统之一[6]。红树林大多处于城镇及其边缘地区，由于近年来人口的增加以及城市和工业的发展，进入红树林区的工农业废弃物和废水不断增多，对红树林生态系统造成了严重的污染威胁。其中重金属因具有毒性高、不可降解并且可随食物链传递和放大等特点而备受关注。大量的研究发现，红树林植物对重金属有较强的耐受性和富集性，红树林区可能成为重金属的富集区[3]。

拉关木(Laguncularia racemosa)是我国从墨本哥拉巴斯市(LaPaz)引进的速生的红树植物种[7]，近几年来，广东省的中山市、珠海淇澳岛、深圳等，福建省的漳浦县、厦门市和九龙江口等地也陆续引进该种造林，长势很好。拉关木被认为具有较强的环境适应性,其生长速度远高于乡土物种秋茄(Kandelia obovata)，是红树林湿地生态系统恢复的优良树种。其发展势头和发展潜力可以预见将成为我国今后重点防护林树种资源之一，因此应充分了解它的生态功能潜力。本项目针对其生态效益功能潜力中的一个重要问题，即其在海岸河口抵御重金属污染的能力开展研究。在众多重金属中，本文先以河口常见的Zn、Cu、Cr、Cd和Pb等重金属为例，研究其对这些重金属的净化能力。

浮宫镇属于福建省漳州市龙海市，地处龙海市东部九龙江下游出海口，东接招商局中银漳州经济开发区，北邻厦门经济特区，西傍漳州、石码重镇，浮宫镇117°57′E，24°24′N。浮宫镇位于九龙江出海口，在漫长的海岸线上，新引种的拉关木已经生长成为碧绿高大的红树林，是国家特殊防护林带。为研究浮宫镇红树林区拉关木对重金属元素的净化能力，需要对重金属元素在拉关木植物体内的分布、富集与储量情况进行检测,分别使用火焰和石墨原子吸收法测定了红树林区土壤和拉关木植物体内重金属元素的含量，分析其在土壤和植物系统中的分布、富集、迁移和储量情况。本研究是对红树林生态系统重金属污染研究的补充和丰富,为红树林湿地的保护与利用提供参考依据。

1材料与方法

1.1主要仪器与试剂

TheremoFisherICE3300原子吸收光谱仪(美国赛墨菲斯仪器有限公司)；ED-36消解仪(北京莱伯泰克有限公司)；BS124S电子天平(北京赛多利斯仪器系统有限公司)；DHG-9140A电热恒温烤箱(上海精宏实验设备有限公司)等。

硝酸、盐酸(上海国药集团，优级纯)，氢氟酸、高氯酸、硝酸(汕头市西陇化工股份有限公司，氢氟酸和硝酸为分析纯，高氯酸为优级纯)，其中分析纯的硝酸用于清洗玻璃仪器。实验中用到的各种重金属(Zn、Cu、Cr、Cd、Pb)标液均来源于国家有色金属及电子材料分析测试中心。

1.2试验材料

在浮宫镇红树林区设定3个采样点，间隔为30m，分别记为1号、2号、3号。用采样铲分别采集各个采样点的土壤样品，装入洁净密封塑料袋，做好标记后带回实验室于4 ℃冰箱内冷藏。

分别采集各采样点拉关木的气生根、茎、叶、果实及拉关木幼苗样品，将各个样品分别装入洁净密封塑料袋，做好标记后带回实验室于4 ℃冰箱内冷藏。

1.3试验方法

1.3.1样品预处理土壤样品带回实验室后置于通风处晾干，剔除杂物及大颗粒物后，分别放入培养皿平铺好，置入80 ℃恒温电热烘箱中烘干，烘干至恒质量。

植物样品带回实验室后，将各个部位的植物清洗后自然晾干，先置于105 ℃烘箱中杀青0.5h，之后将烘箱温度调整为80 ℃，烘干至恒质量。

将恒质量后的样品研磨成粉末，装入洁净密封袋，置于干燥器内保存备用。

1.3.2样品消解准确称量0.5g土壤样品(或植物样品)粉末，置于消解罐中，加入0.5mL超纯水湿润样品，加入5mL浓硝酸，盖上消解罐，静置过夜。向样品中继续加入2.5mL浓盐酸和1mL氢氟酸，放入ED-36消解仪中，先加热至80 ℃，之后以每10min升高20 ℃的速度升至180 ℃，停止升温，稳定消解2h后，将温度下调至160 ℃，继续加热消解。待棕色氮氧化物基本消失时，加入2.5mL高氯酸，继续加热，消解罐中样品呈灰白色糊状时，加入1%的硝酸溶液溶解残渣，取下冷却。将消解液定容至10mL，置于冰箱冷藏待用。同时加入对照组，得到试剂空白。

1.3.3重金属含量的测定使用火焰法测定了样品中的Zn、Cu和Cr的含量，使用石墨炉法测定了样品中Cd和Pb的含量，样品中各重金属含量数据见表1。通过火焰原子吸收光谱仪和石墨炉原子光谱仪对土壤样品以及植物各部位样品的重金属检测分析之后，可以知道浮宫镇红树林区土壤的各类重金属含量，以及拉关木不同部位对不同重金属的富集能力的不同。

2结果与分析

参考《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)[8]，分析表1中重金属Zn的数据可以知道，1号采样点、2号采样点、3号采样点重金属Zn含量均已超过了国家Ⅰ类土壤环境质量，为Ⅱ类土壤环境质量，其中2号的Zn含量相对于1号和3号较高。而拉关木对于重金属Zn的富集能力也因各个部位不同，富集能力也各不相同。拉关木幼苗对重金属Zn的富集能力达到20%；气生根对重金属Zn的富集能力达到30%左右；茎对重金属Zn的富集能力达到15%～20%；叶片对重金属Zn的富集能力达到25%左右；果实对重金属Zn的富集能力达到10%～15%。

分析重金属Cu的数据可以知道，1号采样点、2号采样点、3号采样点重金属Cu含量均已超过国家Ⅰ类土壤环境质量，为Ⅱ类土壤环境质量，其中2号的Cu含量相对于1号和3号较高。拉关木幼苗对重金属Cu的富集能力达到了37%；气生根对重金属Cu的富集能力达到了55%～60%；茎对重金属Cu的富集能力达到了50%左右；叶片对重金属Cu的富集能力达到了40%左右；果实对重金属Cu的富集能力达到了30%左右。

表1　不同样品中各重金属的含量　mg.kg-1

分析重金属Cr的数据可以知道，1号采样点、2号采样点、3号采样点重金属Cu含量均已超过国家Ⅰ类土壤环境质量，为Ⅱ类土壤环境质量，其中2号的Cr含量相对于1号和3号较高。拉关木各部位对重金属Cr的富集能力都不强。只有1号地区的气生根对重金属Cr有微弱的富集能力。

分析重金属Cd的数据可以知道，1号采样点、2号采样点、3号采样点重金属Cd含量均未超过国家Ⅰ类土壤环境质量，为Ⅰ类土壤环境质量。而拉关木对重金属Cd的富集能力更弱，均未检测到重金属Cd的存在。

分析重金属Pb的数据可以知道，1号采样点、2号采样点、3号采样点重金属Pb含量对应《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)[8]，Pb的含量是极其的低，在拉关木体内也未检测到重金属Pb的存在，因此拉关木对重金属Pb的富集能力尚不能确定。

3结论

浮宫镇红树林区拉关木的Zn、Cu、Cr浓度均超过了Ⅰ类土质标准，处于Ⅱ类土质标准之间。Cd和Pb均未超过Ⅰ类土质标准，该地区的重金属污染尚不严重。

生长在被重金属污染的土壤中的植物，其植物体内必然会发生重金属富集累积。根据上述数据分析可以得出结论，拉关木各部位对重金属富集能力大小顺序为：气生根>茎>叶片>果实，不过有一点不同的是叶片对Zn的富集能力大于茎对Zn的富集能力。拉关木各部位对不同重金属的富集能力不同，易富集重金属的顺序为Cu>Zn>Cr>Cd>Pb。

本研究对拉关木幼苗中重金属含量的检测发现，拉关木幼苗体内的各类重金属含量与成年拉关木各部位重金属含量平均值相接近，对各类重金属富集能力也处于成年拉关木富集能力的平均值。因此可以知道拉关木从幼苗开始对Zn和Cu的富集能力就很强。这对今后的重金属净化、土壤污染整治是有一定的启发和帮助的。

参考文献：

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[2] 乔民,张叶春. 华南红树林海岸生物地貌过程研究[J]. 第四纪研究,1997,17(4): 344-353

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[8] 夏家淇,蔡道基,夏增禄,等.GB15618-1995,土壤环境质量标准[S]. 国家环境保护局南京环境科学研究所，1995

PurificationAbilityofNewIntroducedFast-growing
MangroveSpeciesonSeveralHeavyMetals

MaQiang1,2,ChenKun1

(1.DepartmentofEnvironmentalScienceandEngineering,TanKahKeeCollege,XiamenUniversity，Zhangzhou363105,

China;2.Instituteofresourcesandenvironment,TanKahKeeCollege,XiamenUniversity，Zhangzhou363105,China)

AbstractLaguncularia racemosa (mangrove) is a new introduced fast-growing protective forest species in coastal land. Through collecting roots,stems,leaves,fruits of mangrove and soil,content and distribution of heavy metal,Zn,Cu,Cr,Cd and Pb in soil and plant systems were determined. Distribution,accumulation,migration and reserves of heavy metal in soil-plant system were analyzed. The possibility of Laguncularia racemosa on purification for heavy metal were explored. Result shows that enrichment capacity in different parts of Laguncularia racemosa on different heavy metals were different.Enrichment effect of roots of Laguncularia racemosa on Cu and Zn is most obvious.

Key wordsnew introduced species;mangrove;heavy metal;purification

文章编号：1005-5215(2016)06-0005-03

收稿日期：2016-04-18

基金项目：国家自然科学基金项目(41376115)；龙海市科研项目(2015KN09)

作者简介：马嫱(1980-)，女，山东滕州人，博士，讲师，主要从事环境毒理学、海洋放射性监测等方面的研究,Email: sea_hog@126.com

中图分类号：S722.7

文献标识码：A

doi:10.13601/j.issn.1005-5215.2016.06.002