常见园林树种的叶片重金属元素含量及富集特征

2019-12-10杨海东邹桂逢李莉朱晓武

防护林科技 2019年11期

杨海东，邹桂逢，李莉，朱晓武

(汕头市林业科学研究所，广东汕头 515044)

土壤是人类赖以生存的重要自然资源，也是人类生存环境的重要组成部分。随着工业化城市化的发展加剧，工农业污染不达标排放以及生活垃圾的随意丢弃引起的重金属(如Pb、Cd、Ni、Cu、Hg)污染日趋严重，由于重金属污染物具有长期性、隐蔽性等特点，最终经水或土壤等媒介直接或间接进入人体对人类的健康产生很大的影响[1]。同时，植物吸收重金属元素超出一定的范围时也会造成植物中毒，从而影响植物的正常生长发育[2,3]。

20世纪80年代末期开始，汕头市潮阳区贵屿镇涉足废弃电器电子产品的回收处理，逐步发展成为全国最大的废旧家电回收利用基地。由于技术、资金等方面的限制，拆解户大多采用粉碎、焚烧、酸洗等落后的拆解工艺技术进行回收利用，造成当地严重环境污染。近几年通过环境污染治理已得到极大的改善，但仍然需要通过进一步的植物修复来逐步缓解污染状况。

由于重金属元素进入土壤后比较稳定，土壤污染后，通常比较难治理和消除，用物理化学修复方法成本高，且容易再次污染，效果不好[4,5]。而植物修复是植物通过将土壤中的重金属吸收迁移来减少土壤中重金属含量的有效方法[6,7]。近年来，植物修复技术取得了较大的研究进展，全世界目前已发现400多种超富集植物[8]。园林植物是城市生态系统的重要组成部分，在净化空气、降低噪音调节气候、美化环境以及改善城市生态环境等方面起着重要的作用[9]。本研究以广东省内常见的园林植物为研究对象，在汕头市贵屿镇重金属污染区栽种15种常见园林植物，对叶片的重金属含量进行测定分析。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

贵屿镇位于汕头市潮阳区西部，地理坐标116°19′—116°23′ E，23°18′—23°25′ N。地处练江平原，北依小北山，南濒练江，东接谷饶、铜盂两镇，西与普宁市相连。属南亚热带气候区，年平均气温21.4 ℃，年均降水量1 386 mm。

1.2 研究对象

2017年9月在广东省汕头市贵屿镇电子垃圾污染区仙马村种植小叶榕(Ficusconcinna)、水翁(Cleistochlyxoperculatus)、夹竹桃(Neriumindicum)、阴香(Cinnamonumburmanni)、山杜英(Elaeocarpussylvestris)、台湾相思(Acaciaconfusa)、假连翘(Durantarepens)、木麻黄(Casuarinaequisetifolia)、灰莉(Fagraeaceilanica)、秋枫(Bischofiajavanica)、簕杜鹃(Bougainvilleaspectabilis)、鸡冠刺桐(Erythrinacrista-galli)、高山榕(Ficusaltissima)、大叶相思(Acaciaauriculiformis)、簕仔树(Mimosabimucronata)等15种常见园林植物。

1.3 试验方法

样品采集时间为2018年9月，采集叶片样品时，测量每种植物所栽种的平均高度和胸径，选择树高、胸径最接近的一株植物，分别采集东南西北4个方向的成熟叶片，将不同方位的叶片一起混合均匀，3次重复，然后带回实验室，用自来水冲洗干净，然后放入烘箱中105 ℃杀青，烘干至恒质量，烘干后的样品用粉碎机粉碎，过筛，将样品放于密封袋中保存，备用。

采集土壤样品中，在样地采用随机布点法，采集10个样点(0～20 cm层)的土壤，每个样点3次重复，在取样点2 m×2 m区域内的四个顶点和中心，分别采集0～20 cm表层土壤约1 kg，混匀后用四分法取约1 kg作为该点的混合样品。

1.4 样品测定

重金属元素(Pb、Cd、Ni、Cu)采用三酸消煮-火焰原子吸收分光光度法；Hg采用冷原子吸收分光光度法，用紫外可见分光光度计测量。

1.5 数据分析

采用Excel2007及SPSS19.0对数据进行处理和统计分析。

2 结果与分析

2.1 土壤重金属元素含量及相关性

表1 土壤层(0～20 cm)重金属含量

与广东省土壤背景值相比，除了Ni含量没有超标，其余4种元素含量均不同程度的超标，Pb、Cd、Cu、Hg分别是省土壤背景值的1.32、1.61、2.99、1.10倍。

由重金属含量的相关性则可推测出其来源是否相同。由表2可看出，Pb与Cd、Ni、Cu的相关系数分别为0.881、0.967和0.964，呈极显著相关；Cd与Ni、Cu呈显著相关，相关系数分别为0.772和0.750；Ni与Cu呈极显著相关，相关系数为0.988，表明Pb、Cd、Cu、Hg以及Ni这5种元素的来源可能相同，都是受酸洗等不合理的排放所致。

2.2 植物叶片重金属含量分布特征

表2 土壤重金属含量的相关性

* *，* 分别表示在P<0. 01与P<0. 05水平上显著相关。

表3 植物叶片重金属含量 mgkg-1

2.3 植物叶片重金属的富集系数

表4 植物叶片的重金属富集系数

富集系数是指植物器官重金属含量与土壤重金属含量的比值，是衡量植物吸收重金属能力的重要指标，富集系数越高，表明植物吸收重金属元素的能力越强。不同植物对于各重金属元素的富集能力因物种的差异而不同。由表4可知，这20种植物叶片对Pb的富集系数较低，范围为0.012～0.048；各植物叶片对Cd的富集系数范围为0.153～3.148，其中假连翘叶片的富集能力最强，富集系数达3.148，木麻黄、夹竹桃次之，富集系数分别为2.416和2.072； Ni的富集系数范围为0.134～1.365，其中山杜英、台湾相思和假连翘叶片富集能力较强，富集系数分别为1.365、1.092和1.043；对Cu的富集系数范围为0.07～0.404，以大叶相思的富集能力最强，为0.404；对Hg的富集系数范围为0.035～1.939，其中鸡冠刺桐的富集系数最高，为1.939。