灰藓属植物对衡阳市大气重金属污染的监测作用

刘伟才

(湖南环境生物职业技术学院 园林学院，湖南 衡阳 421005)



灰藓属植物对衡阳市大气重金属污染的监测作用

刘伟才

(湖南环境生物职业技术学院 园林学院，湖南 衡阳 421005)

研究主要是利用灰藓属植物大灰藓(Hypnumplumaeforme)对衡阳市内有代表性的区域大气重金属污染进行监测，分别选取了工业区、文教区、居民区、休闲旅游区4个功能区，采用原子吸收光谱法对样品中Cu、Hg、Cd、Pb、Zn等6重金属元素含量进行测定.结果: Cu、Hg、Cd、Pb、Zn、Cr在4个监测点的含量范围依次为10.211 ug/g～20.824 ug/g,0.515 ug/g～0.931 ug/g,0.326 ug/g～1.669 ug/g,22.746 ug/g～51.625 ug/g,101.745 ug/g～123.221 ug/g,3.617 ug/g～15.822 ug/g,单一重金属污染指数值范围依次是:1.564～3.198,1.702～3.089,0.895～4.675,2.247～5.102,1.574～1.987,1.997～8.726.结论:利用灰藓属植物监测衡阳市大气重金属污染,Cr污染最严重,各监测点的重金属污染程度最严重的是松木工业园.图1，表4，参13.

大灰藓；重金属；污染；监测

苔藓植物属苔藓植物门一类结构简单的植物，无真正的根，只有由单列细胞组成的假根，无维管束组织，植物体与土壤等基质接触少，因此其生长所需的营养物质通过体表从空气获取[1]，研究表明，苔藓植物对环境污染因子的变化极为敏感[2]，因此，现在已经作为一种良好的大气污染指示植物.

随着城市化、工业化等进程的加快，环境重金属污染日益严重，苔藓植物以其独特的生理和代谢特征，是一类重要的大气重金属污染指示植物[3]，其重金属元素含量同该元素的环境浓度及沉积率之间具有良好的相关性[4]，常被用来监测环境重金属污染物质及污染程度的变化[5].目前，衡阳市尚无利用苔藓植物监测环境重金属污染的研究报道.研究以灰藓属(Hypnum)苔藓植物大灰藓(HypnumplumaeformeWils)为材料，选择衡阳市中心城区及城郊的4个样点，利用藓类大气环境监测中常用的苔袋法[6]，对市区大气重金属污染状况进行了测定，并对实验结果进行了分析，有助于了解衡阳市大气环境重金属的污染情况，也为利用苔藓植物开展环境监测提供基础资料.

1　材料与方法

1.1研究地区

衡阳位于湖南省中南部，湘江中游，衡山之南.地处东经110°32′16″～113°16′32″，北纬26°07′05″～27°28′24″.总面积15 310 hm2,城区面积120 hm2，是中南地区重要工业城市，属亚热带季风气候，四季分明，降水充足.

1.2材料

监测用的材料采用大气重金属污染监测常用藓类—大灰藓(H.plumaeformeWils)[7]采自南岳衡山国家级自然保护区.苔藓采回后，清洗干净去除杂质,保留鲜活部分，先用浓度为1%硝酸溶液浸泡，再用去离子水清洗三次，放置在清洁的干燥架上让其自然风干，用尼龙筛网(网眼2.0 mm×2.0 mm)做成15.5 cm×6.5 cm的矩形袋子，在硝酸溶液中浸泡并清洗干净，一端开口，装入4.0 g左右风干的苔藓，封住袋口.制作过程中戴一次性乳胶手套，以避免污染.

1.3实验设计

将衡阳市城区划分为工业区、文教区、居民区、休闲旅游区4类区域，各监测点设置详见表1，把准备好的藓袋分别在4个监测点挂好，对照点选择南岳衡山国家级自然保护区，藓袋因地制宜的选择悬挂物，保证完全暴露于空气中，上方不能有遮盖物，离地面高度6 m左右.每点布设3袋(含对照组)，编号并贴上标签，悬挂时间为2个月，具体时间为2016年3月20日～5月20日.

表1　衡阳市大气重金属监测布点表

1.4样品处理

(1)烘干.将苔藓放入101A型干燥箱内,温度保持50 ℃烘干48 h.

(2)研磨.将烘好的样品自然冷却至室温，分别研磨，存放于干净封口瓶中，备用.

(3)称量.用AL204型电子天平，准确称取样品1 g.

(4)硝化处理.采用“湿法灰化”法，将准确称取后的样品用1∶4优级纯HClO4和HNO3混合溶液浸泡48 h，然后，在通风橱内进行过滤,并将滤液在调温电热板上烘干至呈白色粉末状，加2次蒸馏水溶解，定容于50 ml容量瓶内，每个样品均做平行双样，取其平均值作比较.

(5)重金属测定.利用原子吸收光谱火焰法(AAS)测定样品中Cu、Hg、Cd、Pb、Zn、Cr的含量，主要仪器为瓦里安原子吸收光谱仪(AA240FS)，并进行数据分析.

1.5统计分析

2　结果分析

对各监测点苔藓内Cu、Hg、Cd、Pb、Zn、Cr的含量进行测定，具体结果见表2、图1，并对单一重金属进行污染指数分析，结果见表3、表4，污染指数(Contamination factors,CF),CF=CM/CB.其中，CM为监测样品中元素浓度，CB为对照组元素浓度.当CF<1，指示元素来源于自然；当CF>1，指示元素富集，污染可能由人为活动引起.根据CF值可划分污染等级，一般划分为6个等级[8-11]，CF<1，无污染；1≤CF≤2拟似污染；227，极度污染.

从表2可知，6种金属元素在各监测点苔藓内平均含量均不相同，除南湖公园监测点重金属Cd含量略低于对照区外，其他区域重金属含量都高于对照区，但受污染程度不一.工业区松木工业园中，重金属Zn含量最高，含量为123.221 ug/g，其次为Pb，含量为51.625 ug/g，含量最低为Hg，含量为0.931 ug/g；文教区南华大学，重金属Zn含量最高，含量为111.926 ug/g，其次为Pb，含量为35.744 ug/g，含量最低为Hg，含量为0.503 ug/g；居民区蒸湘区太平小区，重金属Zn含量最高，含量为128.374 ug/g，其次为Pb，含量为39.424 ug/g，含量最低为Cd，含量为0.586 ug/g；休闲旅游区南湖公园，重金属Zn含量最高，含量为101.745 ug/g，其次为Pb，含量为22.746 ug/g，含量最低为Cd，含量为0.326 ug/g；通过对4个功能区与对照组内苔藓样品重金属含量的方差分析,可知重金属Cu、Hg、Pb、Zn、Cr在苔藓植物体内的含量与对照组相比均存在显著性差异(P< 0.05)，重金属Cd只有休闲旅游区与与对照组无显著性差异.但如果考虑重金属背景值，换算成污染指数，松木工业园重金属Cr的CF值最高，达8.726，属严重污染.Cd、Pb的CF值属中度污染，Cu、Hg的CF值属轻度污染，Zn污染程度最轻，属拟似污染；南华大学重金属Pb的CF值最高，为3.530，属中度污染，Cr的CF值属轻度污染，Cu、Hg、Cd、Zn的CF值均低于2，属拟似污染；蒸湘区太平小区重金属污染情况与南华大学相似，重金属Pb为中度污染，Cr属轻度污染，其余都为拟似污染；南湖公园除重金属Pb的CF值为2.247，属轻度污染外，其余5种元素CF值均超过2，属拟似污染.

表2　各监测点苔藓内平均重金属含量比较(ug/g)

注:表中同列不同小写字母代表含量具有显著性差异.

Note:In the same line different letters indicate significant difference.

图1　各样点重金属元素的含量Fig.1　Concentrations of heavy metals in sample sites

污染指数松木工业园南华大学蒸湘区太平小区南湖公园平均值对照点Cu污染指数3．1981．9801．7851．5642．1321．000Hg污染指数3．0891．6591．9471．7022．0991．000Cd污染指数4．6751．4821．6170．8952．1671．000Pb污染指数5．1023．5303．8942．2473．6931．000Zn污染指数1．9071．7321．9871．5741．8001．000Cr污染指数8．7262．8712．5761．9974．0431．000

表4　各功能区平均重金属污染指数

3　讨　论

从以上分析可知，衡阳市大气主要重金属污染物为Cr和Pb，CF值3.50.05)外，其它5种重金属与对照组相比都有显著性差异(P<0.05)，这与衡阳的城市发展定位有关，一直以来衡阳都是中南地区主要工业城市，在工业生产中使大气受不同程度的重金属污染.从功能区来看，重金属的污染程度是工业区>居民区>文教区>休闲旅游区，工业区属中度污染，文教区、居民区属轻度污染，休闲旅游区属拟似污染，工业区在生产活动中向大气排放污染物，使其污染情况最为严重.文教区南华大学与居民区蒸湘区太平小区都位于市中心区域，主要重金属污染物为Pb，此区域为重要交通枢纽区，车流量大，从而造成Pb中度污染，此类污染主要与交通运输相关[12-13].休闲旅游区南湖公园，位于衡阳市远郊，受重金属污染影响程度最低，只有重金属Pb达到轻度污染.综上所述，苔袋法由于具有经济、灵敏、高效及可持续观测等特点，确定背景浓度后，能直接体现污染物范围与程度，在环境污染检测中发挥越来越重要作用.

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Biography：LIU Wei-cai,male,born in 1984,master, lecturer, environmental biological monitoring and pollution control.

Effect of Hypnum Monitoring Atmospheric Heavy Metal Pollution in Hengyang City

LIU Wei-cai

(Department of Landscape Architecture，Hunan Polytechnic of Environment and Biology, Hengyang 421005, China)

Hypnum plumaeforme was used to monitor the regional atmospheric heavy metal pollution in Hengyang city, among which there were four industrial zones such as cultural and educational areas, residential areas, leisure and tourism areas selected. The contents of Cu, Hg, Cd, Pb, Zn and other heavy metal elements in the samples were determined by atomic absorption spectrometry. Results: The content range of Cu, Hg, Cd, Pb, Zn and Cr in the four monitoring points was respectively 10.211 ug/g～20.824 ug/g, 0.515 ug/g～0.931 ug/g, 0.326 ug/g～1.669 ug/g, 22.746 ug/g～51.625 ug/g, 101.745 ug/g～123.221ug/g, 3.617 ug/g～15.822 ug/g, and the range of single heavy metal pollution index was respectively 1.564～3.198, 1.702～3.089, 0.895～4.675,2.247～5.102, 1.574～1.987, 1.997～8.726. Conclusion: Hypnum plumaeforme was used to monitor atmospheric heavy metal pollution in Hengyang City, among which Cr was the most polluted, and the heavy metal pollution in the Song-mu industrial Park was the most serious in all the monitoring sites.1fig.,3tabs.,13refs.

Hypnum plumaeforme; heavy metals; pollution; monitoring

2016-09-02

湖南省教育厅科学研究项目资助(编号:13C242);衡阳市科技发展计划项目(编号:2014KS43);湖南省林业科技创新计划项目(编号:XLK201629)

刘伟才(1984-)，男，硕士,讲师,研究方向：环境生物监测及污染治理.

2095-7300(2016)03-012-05

X173

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