植物吸收氟化物污染物技术状况研究

崔鹏煜（焦作市环境监测站 河南 焦作 454003）

植物吸收氟化物污染物技术状况研究

崔鹏煜（焦作市环境监测站 河南 焦作 454003）

对焦作市植物吸收氟化物污染物技术状况进行了初步研究。结果表明，辖区内含氟量较大的植物有：柏树、柳树、榆树、松树、大叶女贞、狗尾草。木本植物含氟量夏季＞秋季＞冬/春季，草本植物含氟量冬/春季和秋季＞夏季，冬/春季和秋季含氟量差别不大。

木本植物；草本植物；氟化物

1 前言

植物吸收土壤中的氟先通过根系，再经过茎部输送和叶部积累，最后集聚在叶尖和叶缘；空气中的氟也可以直接被叶片吸收。对植物体的危害机理主要表现为：植物通过气孔将氟吸收进入细胞后溶解在叶组织内部的水溶液中被叶肉吸收，然后通过维管束或扩散方式把氟化物从叶肉转移到其它细胞中，并随水分运输到叶缘和叶尖，并在局部积累。积累的氟与组织内的钙生成氟化钙等难溶性的物质而沉淀，这些沉淀积累到一定量就会干扰酶的活性，阻碍代谢机能，破坏原生物和叶绿体，从而使细胞质壁分享和萎缩，最后失水而死。

2 研究内容

2.1 采样地点

本文在对焦作市土壤氟含量及其分布全面分析的基础上，重点选取5个采样点的植物样品进行剖析，采样点分别是：青龙峡风景区、温县某村、博爱某村、某铝厂和某冰晶石厂。选取青龙峡和温县某村两个采样点，分析其土壤各形态氟含氟量及其与总氟的关系，并且分析各形态氟对植物含氟量的影响。其中青龙峡风景区为对照点，温县某村是地下水高氟区，博爱某村土壤氟监测值较高，其他点为污染企业周边。

2.2 材料

材料1实验植物。所用植物选用研究地区常见乔木、灌木及草本植物，包括：柳树、柏树、松树、杨树、榆树、大叶女贞、花椒树、山楂树、冬青、玉米、小麦、狗尾草和兰花草等。

材料2实验土壤。各采样地点土壤混合样，分0～20cm和20～50cm两层。

2.3 方法

本论文植物样品和土壤样品的测定均采用氟离子选择电极法。该方法具有灵敏度高、响应速度快、便于携带、易于测定、抗色泽干扰以及精密度高等优点。

3 结果分析

3.1 植物样品不同季节含氟量监测结果及分析

3.1.1 青龙峡植物样品氟测定结果及分析

青龙峡植物样品氟测定结果见图1。

图1 青龙峡植物样品氟测定结果图

对比不同样品发现木本植物的含氟量明显高于草本植物，说明在吸附氟化物方面木本植物比草本植物效果好，在修复污染环境上更有潜力。叶部含氟量＞茎部＞根部，在叶部和茎部含氟量最大的分别为样品7（柏树叶部）和样品8（柏树茎部），说明在青龙峡所测植物样品中柏树含氟量最大。狗尾草在青龙峡草本植物样品中含氟量较大，且其秋季根部含氟量明显高于其他样品，说明狗尾草在秋季可大量吸收土壤中的氟污染物。

3.1.2 温县某村植物样品氟测定结果及分析

温县某村植物样品测定结果见图2。

温县某村采样点位于地下水高氟区，地下水中氟含量对土壤中水溶态氟影响较大，因此采样点土壤氟含量就会较高，这也是导致温县某村植物样品含氟量大于对照点的主要原因。

图2 温县某村植物样品测定结果图

温县某村植物样品含氟量总体来看因季节不同，变化不大。叶部和茎部含氟量为木本植物大于草本植物，根部含氟量为草本植物大于木本植物。含氟量最高的是柳树，其次为松树，这两种在所测的三个季节中植物叶和茎的含氟量之和与根含氟量的比值均＞1，且从植物外观来看并未发现叶黄、叶枯等病变现象。

3.1.3 博爱某村植物样品监测结果及分析

博爱某村植物样品监测结果见图3。

博爱县某村植物样品含氟量较高的是桐树、花椒树和狗尾草。桐树不同部位秋季含氟量均较高，狗尾草冬季含氟量明显高于其他草本植物，这几种植物在实验所测的三个季节中叶和茎的含氟量之和与根含氟量的比值均大于1，且从植物外观来看并未发现叶黄、叶枯等病变现象。

图3 博爱某村植物样品监测结果图

3.1.4 某铝厂植物样品测定结果分析

某铝厂植物样品测定结果见图4。

某铝厂植物样品含氟量最高的是柏树，其次是杨树和柳树，小麦和玉米根部的含氟量相对较高。柏树、杨树和柳树在实验所测的三个季节中叶和茎的含氟量之和与根含氟量的比值均大于1，且从植物外观来看并未发现叶黄，叶枯等病变现象。

图4 某铝厂植物样品测定结果图

3.1.5 某冰晶石厂植物样品测定结果及分析

某冰晶石厂植物样品测定结果见图5。

某冰晶石厂植物样品含氟量非常高，木本植物中大叶女贞、冬青和榆树含氟量均较高；狗尾草含氟量也相对较高，且它的含氟量符合冬/春季大于夏季和秋季，和木本植物不同。以上这几种植物在实验所测的三个季节中叶和茎的含氟量之和与根含氟量的比值均大于1，且从植物外观来看并未发现叶黄，叶枯等病变现象。

3.2 植物样品不同部位含氟量对比分析

为更好的说明植物不同部位含氟量的关系，以夏季为例（通过分析不同季节植物各部位含氟量规律基本一致），分析5个采样点植物不同部位含氟量。

青龙峡植物中叶部含氟量最多的是柏树，其次是桐树、核桃树和柳树。茎部含氟量最多的也是柏树，其次是狗尾草、松树和山楂树。根部含氟量最多的仍是柏树，其次是狗尾草、玉米和山楂树。

图5 某冰晶石厂植物样品测定结果图

温县某村植物叶部含氟量最多的是桐树，其次是冬青和柳树。茎部含氟量最多的是松树，其次是松树和冬青。根部含氟量最高的是玉米，其次是小麦。

博爱县某村植物叶部含氟量最多的是桐树，其次是枣树和杨树。茎部含氟量最多的是花椒树，其次是枣树和狗尾草。根部含氟量最多的是狗尾草，其次是枣树和玉米。

图6 青龙峡植物不同部位含氟量对比图

某铝厂植物叶部含氟量最多的是柏树，其次是杨树和榆树。茎部含氟量最多的仍是柏树，其次是小麦。根部含氟量最多的是小麦，其次是杨树。

某冰晶石厂植物叶部含氟量最多的是榆树，其次是杨树和冬青。茎部含氟量最多的是大叶女贞，其次是冬青和狗尾草。根部含氟量最多的是冬青，其次是大叶女贞和狗尾草。

图7 温县某村植物不同部位含氟量对比图

不同采样点植物含氟量略有差异，但总体来说含氟量较大的植物有柏树、柳树、红叶李、花椒树、榆树、松树、大叶女贞，草本植物中狗尾草含氟量也较大，尤其是根部和茎部的含氟量。木本植物中落叶植物不同部位含氟量规律为：叶＞茎＞根，常青植物不同部位含氟量规律为：茎＞叶＞根。草本植物不同部位含氟量规律略有差别，基本符合：根＞茎＞叶。样品木本植物叶部含氟量较大，草本植物根部含氟量较大，根据鲁敏，金俊等人的研究，认为木本植物叶部更多吸收的是空气中的氟化物，草本根部植物更多吸收的是土壤中的氟化物。还认为污染源不仅来自土壤，也来自空气。

图8 博爱县某村植物不同部位含氟量对比图

图9 某铝厂植物不同部位含氟量对比图

图10 某冰晶石厂植物不同部位含氟量对比图

3.3 土壤样品中氟的不同赋存形态与总氟关系对植物样品含氟量的影响

选定青龙峡和温县某村两个采样点测定其地区土壤，分表层土0～20cm和中层土20～50cm两层采样，测定其总氟含量及各形态氟的含量，并分析他们之间的关系。土壤样品测定结果见表1。

表1 土壤样品测定结果

温县某村表层土壤（0～20cm）和中层土壤（20～50cm）各形态土壤含量均高于青龙峡，这两个地点的样品表层土壤总氟和残余态氟含量高于中层土壤，其他形态土壤氟含量表层土壤高于中层土壤，但差别不大。各形态土壤含氟量随土壤深度的增加成下降的趋势。

残余态氟占总氟的百分比最大，其次是水溶态氟，其他形态的氟所占比例不大。虽然残余态氟占总氟的百分比最大，但是残余态氟存在矿质颗粒晶格内，很难被生物吸收利用，因此除残余态氟外占总氟比重最大的水溶态氟对总氟贡献最大，水溶态氟以离子或络合物形式存在于土壤溶液中，容易被植物吸收，因此水溶态氟对植物含氟量影响较大。

4 结果与讨论

（1）选择焦作地区青龙峡、温县某村、博爱某村、某铝厂及某冰晶石厂五个点进行植物采样，对植物分叶、茎、根三个部分，冬/春季、夏、秋三个季节进行分析，得出含氟量较大的植物有：柏树、柳树、榆树、松树、大叶女贞、狗尾草。参照重金属超积累植物的特点，含氟量较高的几种植物在实验所测的三个季节中叶和茎的含氟量之和与根含氟量的比值均＞1。且从植物外观来看并未发现叶黄、叶枯等病变现象，这几种植物具有富集氟的可能性，可作为修复氟污染土壤的备选植物。并且这些都是当地常见绿化植物或野生植物，易成活，用他们来修复氟污染土壤不仅能带来环境效益，也能带来一定的经济效益。

（2）分别对不同采样点的植物进行不同季节含氟量对比发现：木本植物含氟量夏季＞秋季＞冬/春季，草本植物含氟量冬/春季和秋季＞夏季，冬/春季和秋季含氟量差别不大。

（3）对五个采样地点植物样品分叶、茎、根三部分含氟量进行对比分析：木本落叶植物含氟量叶＞茎＞根；木本常青植物含氟量：茎＞叶＞根；草本植物：根＞茎＞叶。木本植物含氟量大于草木植物。

（4）对青龙峡和温县某村两个采样点土壤分0～20cm表层土和20～50cm中层土进行采样，水溶态氟对植物样品含氟部分含氟量进行对比分析：木本落叶植物含氟量叶＞茎＞部分含氟量进行对比分析：木本落叶植物含氟量叶＞茎＞根；木本常青植物含氟量：茎＞叶＞根；草本植物：根＞茎＞叶。木本植物含氟量大于草木植物。

（5）对青龙峡和温县某村两个采样点土壤分0～20cm表层土和20～50cm中层土进行采样，水溶态氟对植物样品含氟量影响较大。

（6）氟污染不仅来自于土壤，也来自大气，植物既吸收了土壤中的氟污染物，也可以吸收大气中的氟污染物。

（7）植物修复作为一种污染土壤治理技术，不仅环境危害小且能带来一定的环境和经济效益。本文通过对焦作地区植物含氟量进行筛选分析，找出适合焦作地区种植且有修复氟污染土壤潜力的植物，为下一步修复污染土壤提供一定的依据。

〔1〕陈志伟.大气氟污染对蚕桑生产的影响〔J〕.杭州教育学院学报.1990，04：55－58.

〔2〕王云，魏复盛等.土壤环境元素化学〔M〕.北京：中国环境科学出版社，1995，129－141.

〔3〕魏世勇.施恩茶园土壤中氟的赋存特征及其生物有效性 〔J〕 .安徽农业科学.2007，35 （08）：2328－2329.

〔4〕王国龙等.焦作市土壤环境质量评价与土壤污染修复技术方法研究.2011，12．

Research on Absorbing Fluoride Pollutants by Plants

CuiPengyu（Environment Monitoring Station of JiaoZuo City JiaoZuo HeNan 454003）

We researched on absorbing fluoride pollutants by plants in JiaoZuo city.The result showed that plants containing large amount Fluoride included cypress，willow，elm，pine，Ligustrum and foxtail.The fluorine content of woody plants in summer＞in autumn＞in winter/in spring.The fluorine content of herb in winter/in spring and in autumn＞in summer.Fluorine content were not very different in winter/in spring and in autumn.

Woody plants Herbs Fluoride

X173

A

1674－263X（2016）01－0025－04

2016-03-11

崔鹏煜（1972-），男，大专，工程师，多年从事环境监测工作。