某冶炼厂附近藿香蓟对重金属的富集*

2016-12-02曾懋华曾庆宏曾葭桂

现代矿业 2016年10期

关键词：中镉藿香根部

曾懋华曾庆宏曾葭桂

(1.韶关学院化学与环境工程学院；2.韶关市环境保护科学技术研究所)

某冶炼厂附近藿香蓟对重金属的富集*

曾懋华1曾庆宏2曾葭桂1

(1.韶关学院化学与环境工程学院；2.韶关市环境保护科学技术研究所)

植物修复技术处理被重金属污染的土壤优势较大，但超富集作物难以确定。对距某冶炼厂200 m、300 m、400 mm藿香蓟和土壤分别取样，探究藿香蓟对镉、铅、铜等重金属的富集作用。结果表明：距离冶炼厂越近，土壤中镉、铅、铜浓度越大，藿香蓟体内镉、铅、铜含量越高；藿香蓟对镉的富集系数和转运系数均较大，能显著富集土壤中的镉，并能有效地从地下部分(根部)等转移到地上部分(叶)；藿香蓟对土壤中的铅富集和转运能力较差，对铜的富集和转运效果一般。因此，藿香蓟是一种镉的超富集植物，可以作为受镉污染的土壤的修复植物。

藿香蓟重金属超富集转运系数

随着我国工业生产的发展，土壤的重金属污染状况日益严重，特别是工矿区周围耕地土壤的重金属污染，已严重影响了社会的稳定[1-2]。目前取得成效的土壤修复技术主要有物理修复、化学修复、生物修复及联合修复，生物修复凭借着经济环保和不引发二次污染等特点成为现在最具研究价值的土壤修复技术之一[3-4]。植物修复技术实施成本低，适用于大面积的污染土壤，不破坏土壤。但该技术仍处于起步阶段，在理论基础、修复作用机理和技术工艺等方面仍然需要进行更深层次的研究，寻找、筛选、培育超富集植物是当前植物修复技术研究最主要的任务之一[5]。

韶关市丹霞冶炼厂周围生长着较多的藿香蓟，它是一种多年生草本植物，紫色花卉，可作观赏类植物，能连续播种繁殖，生长速度极快，基部多分枝，野外适应性强，对土壤要求不高[6-8]。研究发现藿香蓟是镉的超富集植物，地上部分茎叶中镉的含量是土壤中镉的10倍以上。将藿香蓟种植在受镉污染的地区，定期收割其地上部分并进行处理，既能起到观赏作用，又能有效地修复土壤，消除镉污染。

1 试验试剂与仪器

试剂：硝酸(分析纯)，高氯酸(分析纯)，盐酸(分析纯)，镉、铅、铜的标准溶液。

仪器：恒温干燥箱(上海科析试验仪器厂)，摇摆式高速万能粉碎机(上海四瑞仪器有限公司)，AA-7000火焰原子吸收光谱仪(日本岛津国际贸易有限公司)，电子天平，TC-15套式恒温器(海宁市新华医疗器械厂)，烧杯(25 mL、50 mL、250 mL)，三口烧瓶(100 mL)。

2 试验方法

2.1 样品的采集与处理

在距冶炼厂400 m、300 m和200 m处分别对土壤和藿香蓟进行取样，将整株藿香蓟连根拔起，洗净根部后装进塑料袋并做好标记(记为1#样、2#样和3#样)。先用自来水将样本冲洗干净后，再用去离子水将植物表面清洗干净，风干、剪碎，分离出根、茎、叶三部分后，放到恒温干燥箱中。设定干燥温度120 ℃，干燥时间3 h，自然冷却到室温后放入摇摆式高速万能粉碎机中，约30 s后取出样品，通过孔径0.149 mm筛子，将筛下物继续粉碎30 s，重复操作3次，筛下样品粉末放入密封袋中贴上标签备用。

2.2 酸化消解

称取1.000 0 g样品于三口烧瓶中，加入硝酸10 mL和高氯酸3 mL，放置在电热套上小火加热约20～30 min，直到烧瓶内液体呈淡黄色，蒸干，停止加热，待冷却后加入5%的盐酸溶解，过滤后转移至100 mL容量瓶中，定容，将样品摇匀后，在AA-7000火焰原子吸收光谱仪上进行检测。

3 试验结果与讨论

3.1 土壤中镉、铅、铜浓度

土壤钟镉、铅、铜的含量测定结果见表1。

表1 土壤中镉、铅、铜的含量 mg/kg

表1表明，距离冶炼厂越近，土壤中镉、铅、铜重金属浓度越高，土壤受污染的程度越大。

3.2 藿香蓟根、茎、叶中镉、铅、铜含量

根据测定结果计算藿香蓟各部分镉、铅、铜的含量见表2。

表2 藿香蓟根、茎、叶中镉、铅、铜的分布 mg/kg

由表2可知，藿香蓟各部分镉、铅、铜的含量总体呈3#样、2#样、1#样递减的趋势，说明越靠近冶炼厂，藿香蓟体内镉、铅、铜的含量越高，且铅含量高于镉和铜。镉在藿香蓟各部分内的含量不同，在叶片中含量最高，茎部次之，根部最少。

3#样叶片中镉的含量高达100.10 mg/kg，根部内镉的含量只有44.70 mg/kg，说明镉从藿香蓟根部转移到地上茎、叶部分的程度较大；铅在藿香蓟根部、茎部、叶片内的的含量逐渐减少，3#样体内铅含量为147.83 mg/kg，但3#样叶中铅含量降低到90.44 mg/kg，说明铅被藿香蓟的根部吸收后，较少被转移到茎和叶的地上部分；铜在藿香蓟茎内含量最少，根部最多，说明铜从藿香蓟的地下部分转移到地上部分的能力较差，且3#样叶片中铜含量比1#、2#样都低，说明3#样所处的土壤中铜的浓度可能影响其在藿香蓟体内的转移。

3.3 藿香蓟对土壤中镉、铅、铜的富集和转移

富集系数是指植物地上部分某种重金属含量与土壤中该金属含量的比值，它是衡量植物对重金属富集能力大小的一个重要指标，反映植物对土壤中重金属的吸收转移能力的强弱。富集系数越大，说明植物对土壤中重金属的吸收富集能力越强。转运系数是指植物地上部分某种重金属含量与根部该种重金属含量的比值，能反映重金属在植物体内的转运和分配情况，用来衡量植物的根部到地上部分对重金属的有效转移程度[9]。

欧丽[10]曾对藿香蓟进行盆栽试验，发现当土壤中镉浓度达到10 mg/kg时，植物长势变得旺盛，植物地上部分镉含量为100 mg/kg；随着土壤中镉浓度的增大，植物吸收的镉也增加，富集系数均大于1。

由表1、表2，计算出藿香蓟的富集系数和转移系数，结果见表3。

表3 藿香蓟的富集系数和转运系数

由表3可知，镉在藿香蓟体内富集系数较大，地上部分镉富集系数都大于10.0，其中3#样地上部分镉富集系数达到12.98，地下部分镉富集系数最低也达5.78，说明藿香蓟对土壤中的镉具有很好的富集作用；镉在藿香蓟体内的转运系数都大于1，特别是2#样中转运系数达到1.87，说明镉从藿香蓟根部转移到地上部分的效果较好；3#样叶片中镉含量达到100.10 mg/kg，表明藿香蓟是镉的超富集植物。试验结果进一步验证了藿香蓟能在冶炼厂周边土壤镉、铅、铜等重金属含量超标的地区长势良好，并对镉具有超富集作用。

尽管藿香蓟体内铅含量很高，但各部分的富集系数都较低，3#样地下部分铅的富集系数最高仅0.20，说明即使土壤中铅浓度很高，藿香蓟也不能很好地富集铅。同时铅的转运系数均低于1.0，说明铅在藿香蓟体内的转移能力也比较差，因此藿香蓟不属于铅的富集植物。刘碧英、潘远智[11]通过盆栽试验证明藿香蓟能在一定程度上适应被铅胁迫的土壤环境，只有当土壤中铅浓度超过750 mg/kg时，才开始影响其正常的生理代谢过程。

藿香蓟地下部分铜的富集系数都大于1，最大3.28，说明藿香蓟根部能富集吸收较多的铜；地上部分铜富集系数都偏低，3#样地上部分铜的富集系数仅0.88，说明藿香蓟地上部分对铜的富集能力一般。转运系数均小于1，最高也仅0.65，说明藿香蓟根部所吸收的铜不能很好地转移到地上部分。因此藿香蓟不是铜的超富集植物，但能部分富集和转移铜。