北京典型矿区重金属污染土壤的植物修复能力研究

姜昱聪 赵云峰 张涛 田志君 韩娟娟

摘要 為寻找适用于北京周边矿区土壤重金属污染积累能力较强的植物，在北京周边典型金矿、铁矿、铜矿采集重金属污染土壤后，选用12种各矿区常见的草本植物和4种常见蔬菜进行室外模拟种植，分析其中长势较好的6种草本植物和4种蔬菜，结果表明，铜矿以Cu、As、Cd污染为主；金矿污染以Cd、Pb污染为主；铁矿以Cu污染为主。植物修复后，3类矿区土壤中重金属Cd、Hg、Cu、Pb、Cr、Zn、As的含量分别降低了8.31%、7.72%、7.28%、4.87%、4.55%、4.21%、3.31%。印度芥菜、黑麦草、龙葵和苍耳等草本植物及番茄、小白菜、辣椒和小葱4种蔬菜均能够适应金矿、铁矿和铜矿3类矿山土壤环境。印度芥菜和龙葵属于富集型植物，对多种重金属的富集和转运系数均大于1，可作为优势植物分别用于北京周边金矿和铁矿污染土壤修复；黑麦草、地肤和苍耳属于根部囤积型植物，对部分重金属的富集系数大于1，转运系数小于1，可根据需要作为北京周边金矿和铜矿污染土壤植物修复备选物种；番茄、小白菜、辣椒、小葱4类蔬菜对矿山土壤重金属的富集和转运能力较强，矿山恢复早期不宜种植，以免矿物重金属通过食物链累积并危害人体健康。

关键词 重金属；植物修复；富集；转运；北京矿区

中图分类号 X 53  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2023）07-0056-08

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.07.015

Study on Phytoremediation Ability of Heavy Metal Contaminated Soils in Beijing Typical Mining Areas

JIANG Yu-cong， ZHAO Yun-feng， ZHANG Tao et al

（Beijing Institute of Mineral Resources and Geology， Beijing 101520）

Abstract In order to search for plants suitable for remediation of heavy metal pollution in soils of mining areas around Beijing，soils which contaminated  by heavy metal were collected from typical gold mines，iron mines and copper mines around Beijing，and selected 12 kinds of common herbaceous plants and 4 kinds of common vegetables in mining areas for outdoor simulated planting， and 6 kinds of herbs and 4 kinds of vegetables with good growth were analyzed.The results showed that copper mine was mainly polluted by Cu，As and Cd; gold mine was mainly polluted by Cd and Pb;iron mine was mainly polluted by Cu.The contents of heavy metals Cd，Hg，Cu，Pb，Cr，Zn and As in the soil of the three types of mining areas after phytoremediation were decreased by 8.31%，7.72%，7.28%，4.87%，4.55%，4.21% and 3.31%.Brassica juncea， Lolium perenne， Solanum nigrum and Xanthium sibiricum and other herbs as well as Lycopersicon esculenyum，Brassica chinensis，Capsicum spp. and Allium ascalonicum could adapt to the soil environment of gold mine，iron mine and copper mine.Brassica juncea and Solanum nigrum were enrichment plants with enrichment and transport coefficients of heavy metals greater than 1，which could be used as the dominant plant species for remediation of contaminated soil of gold mine and iron mine，respectively.Lolium perenne， Kochia scoparia and Xanthium sibiricum were root-hoarding plants with enrichment coefficient greater than 1 and transport coefficient less than 1 for some heavy metals，which could be used as candidate plants for remediation of contaminated soil of gold and copper mines around Beijing.Lycopersicon esculenyum，Brassica chinensis，Capsicum spp. and Allium ascalonicum had a strong ability to enrich and transport heavy metals in the soil of the mine，so they were not suitable to be planted in the early stage of mine recovery to avoid the accumulation of mineral heavy metals through the food chain and endangering human health.

Key words Heavy metals;Phytoremediation;Enrichment;Transport;Beijing mining area

基金项目 北京市地质矿产勘查院专项经费（PXM2020_158303_000003）。

作者简介 姜昱聪（1995—），女，山东德州人，助理工程师，硕士，从事矿山地质环境监测与修复研究。通信作者，教授级高级工程师，从事水工环地质研究。

收稿日期 2022-06-06

北京市矿产资源开采历史悠久，长期开采使得北京矿山地质环境问题日益严重［1］。过度采矿及尾矿随意堆放不仅损毁土地资源，造成地形地貌景观破坏，还会使得矿渣中的重金属向矿山及其周边土壤中扩散和迁移，对环境造成不可逆的污染［2-4］。

针对矿山土壤环境存在的重金属污染问题，植物修复具有土壤绿化和净化的双重效果，在矿山土壤修复治理过程中应用颇多［5-8］。近年来，国内外学者致力于研究适用于矿区重金属污染土壤植物修复的优势物种，以寻找环境、经济效益最佳的植物修复技术。Salt等［9］研究表明，印度芥菜是矿山土壤中长势较好的Cd富集植物。肖乃川等［10］研究表明，苎麻和鬼针草对Cd和Zn转运系数较强，可作为优势物种用于矿区污染土壤植物修复。程俊伟等［11］通过对13种植物修复效果对比发现，苍耳和苎麻对矿山土壤中多类重金属（如Cd、Pb等）的积累能力较强。温丽等［12］研究表明，黑麦草对Cd、Pb和Zn复合污染土壤植物修复效果显著，是修复Cd、Pb和Zn污染土壤的理想植物。Vaculík等［13］和Antiochia等［14］研究表明，苍耳和香根草对Pb的富集系数高，可累积矿山土壤中大量的Pb。邓小鹏等［15］研究表明，矿山污染土壤环境下龙葵的根、茎、叶中Cd的质量浓度最高，分别达177.0、197.0、187.0 mg/kg，分别是国际Cd超积累植物标准（100 mg/kg）的1.77、1.97和1.87倍，證明龙葵可作为Cd污染土壤的有效修复植物。陈碧华等［16］利用地肤对土壤中Zn、Pb、Cu、Cd等重金属进行植物修复，修复效率分别为25.66%、25.64%、21.11%、9.78%。因此，研究矿区重金属污染土壤环境中植物修复的优势物种对植物修复技术的实际应用具有重要的指导意义。

除具有富集能力的草本植物外，蔬菜作物也对土壤中重金属具有一定的积累作用。重金属进入蔬菜体内，会对蔬菜自身产生毒害作用而影响产量，也会通过食物链进入人体从而对人体健康产生严重的影响［17］。顾燕青等［18］ 和王玉洁等［19］研究了杭州市重金属污染土壤中30多种蔬菜富集特征，结果表明番茄、辣椒、小葱和白菜对Cu、Zn、Cd、Cr、Pb的富集能力较强，不宜种植在重金属污染较为严重的土壤中。因此，开展矿区周边常见蔬菜对土壤中重金属的富集和抗污染能力的研究也尤为重要。

目前关于矿山重金属污染土壤的植物修复和蔬菜积累能力的研究多针对鞍山铁矿、湘潭锰矿等矿区，对北京矿山的研究也多集中于地形整治和植被修复等方面，而针对北京周边重点矿山重金属污染土壤植物修复和蔬菜抗污染能力的研究较少。因此，为筛选出适宜北京市气候条件和土壤环境的优势富集植物，也为给矿山周边蔬菜种植品种的选择提供依据，该研究最终以长势较好的6种草本植物和4种蔬菜以及3类矿区土壤为研究对象，通过对比植物种植前后土壤中重金属含量、植物生长量和植物体内重金属含量的变化情况，分析矿区土壤污染状况，探究植物对重金属的富集和积累能力，初步筛选出适用于北京不同典型矿区土壤重金属污染修复的草本植物种类和不宜种植的蔬菜品种，以期为北京典型矿区重金属污染土壤植物修复技术的实际应用和矿山周边环境蔬菜种植物种优化提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验用土的选取

供试土壤分别取自北京北部的金矿、铁矿和铜矿3个典型矿区，土壤类型为粉质黏土，矿区分别位于密云区、密云区和延庆区，重金属冶炼和开采活动历史悠久，重金属在矿山及其周边土壤累积严重。根据前期矿山环境监测结果，选择污染较为严重区域土壤为研究对象。

矿区土壤样品的采集、保存及运输均按照《环境影响评价技术导则 土壤环境》（HJ 694—2018）［20］中相关要求进行。将各矿区运回的样品去除石块和植物根系等杂质，初步研磨过2.00 mm PVC塑料尼龙筛。取少量样品二次研磨过0.60 mm PVC塑料尼龙筛用以测试矿山土壤初始理化性质，其余样品保存至聚氯乙烯袋备用。3类矿区土壤理化性质如表1所示。

1.2 试验设计

如表2所示，设计针对北京金矿、铁矿和铜矿三大典型废弃矿区表层土壤环境分别选择12种优势草本植物及北京矿区周边较为常见的4种蔬菜作物，对3类典型矿山重金属污染土壤进行针对性植物修复研究。于2020年5月上旬将预处理的各类矿山土壤搅拌均匀后分别铺陈于24个65 cm×48 cm×30 cm的聚氯乙烯样品箱内，每箱装土约75 kg，对土壤浇水并静置7 d。根据试验设计，将预培养好的幼苗种植于各处理，保证每个样品箱有3株植物。试验期间，除必要养护管理措施确保植物正常生长外，尽量减少对植物扰动。试验过程中，每3 d观察植物生长情况，并进行文字和影像记录。60 d后可陆续获取成熟植株及土壤，测试相关指标。

1.3 样品采集和测试

8月份开始，陆续对长势较好且可用于分析的6种本地常见植物和4种蔬菜作物进行样本采集，主要采集植物的地下部、地上部（包括果实）等部位，用于植物生长情况、各部位生物量、体内重金属含量的测试。同时对植物种植前后的土壤进行采集，测试土壤理化性质及土壤重金属含量。

参考第四版《岩石矿物分析》［21］，土壤样品中的重金属含量采用NexION300Q型电感耦合等离子体质谱仪（美国珀金埃尔默股份有限公司）和AFS-680型原子荧光光谱仪进行测试；植物样品中的重金属含量在经过MD8H型微波消解仪前处理后，使用NexION300Q型电感耦合等离子体质谱仪进行测试。土壤pH和有机质含量分别采用PXSJ-216F型离子计和CS-902型高频红外碳硫仪测定；土壤中全氮含量经过分析纯硫酸溶解后，采用UPT-K1600型凯氏定氮管测定；土壤中全磷、全钾的含量采用NexION300Q型电感耦合等离子体质谱仪测试；采用碳酸氢钠-钼锑抗比色法和乙酸铵浸提-火焰光度法分别测定有效磷和速效钾，分别使用pH为8.5的0.5 mol/L碳酸氢钠溶液和1 mol/L的中性乙酸铵溶液提取土壤样品后，再使用NexION300Q型电感耦合等离子体质谱仪测试［22］。

1.4 土壤污染评价方法

单因子污染指数（Pi）和内梅罗综合污染指数（Pcom）的计算公式如下：

Pi=Ci/Si（1）

Pcom=P2max+P2avg2（2）

式中，Pi为土壤中重金属i的单因子污染指数；Pcom为内梅罗综合污染指数。Ci为土壤中重金属i的含量（mg/kg）；Si为标准值，采用《土壤环境质量标准》（GB 15618—1995）［23］中的3级标准；Pmax为单因子污染指数最大值；Pave为单因子污染指数平均值。

两类指数皆将土壤重金属污染分为5个等级：安全级（P≤0.7）、警戒级（0.7＜P≤1.0）、轻度污染级（1.0＜P≤2.0）、中度污染级（2.0＜P≤3.0）和重度污染级（P＞3.0）。

1.5 生物积累能力评价方法

生物的积累能力主要与生物富集系数（BCF）和生物转运系数（BTF）息息相关，两者分别反映了植物从土壤中吸收重金属的能力以及吸收后将重金属由根部转移至地上部的能力［24］，其计算公式如下：

BCF=C植物/C土壤（3）

BTF=C地上部/C地下部（4）

式中，C植物表示植物各部位的重金属含量（mg/kg）；C土壤表示土壤中重金属含量（mg/kg）；C地上部表示植物地上部（包括果实）的重金属含量（mg/kg）；C地下部表示植物地下部的重金属含量（mg/kg）。

1.6 数据分析

试验数据采用 Microsoft Excel 2013进行初步整理和统计学分析，使用 Origin Pro 9.5进行图形及模型的制作。

2 结果与分析

2.1 矿区土壤重金属污染评价 从各矿区土壤中重金属含量（表3）可以看出，金矿土壤中重金属含量由高到低依次为Pb>Zn>Cr>Cu>As>Hg>Cd；铁矿土壤中重金属含量由高到低依次Zn>Cu>Cr>Pb>As>Cd>Hg；铜矿土壤中重金属含量由高到低依次Cu>Pb>As>Zn>Cr>Cd>Hg。

金矿污染土壤中7种重金属的单因子污染指数由高到低依次为Cd>Pb>Hg>Zn>Cu>Cr>As，其中Cd的单因子污染指数为3.42，达到了重度污染级别；Pb为中度污染级别；Hg和Zn为轻度污染级别；Cu和Cr为警戒线级别；As的污染指数为0.54，为安全级。铁矿污染土壤中7种重金属的单因子污染指数由高到低依次为Cu>Cd>Zn>Cr>As>Pb>Hg，其中Cu为轻度污染级别，其余重金属污染指数均小于0.7，为安全级。铜矿污染土壤中7种重金属的单因子污染指数由高到低依次为Cu>As>Cd>Pb>Zn>Hg>Cr，其中Cu、As、Cd和Pb的单因子指数均大于3.0，为重度污染；Zn为轻度污染级别;Cr和Hg均小于0.7，为安全级。

金矿、铁矿和铜矿3类矿区土壤的内梅罗综合污染指数分别为2.45、0.72、35.61，其中铜矿污染最为严重，为重度污染级别，以Cu、As、Cd污染为主；金矿污染为中度污染级别，以Cd、Pb污染为主；铁矿污染程度相对较轻，为警戒线污染级别，以Cu污染为主。

2.2 植物修复前后土壤重金属含量变化

从试验前后3类矿区土壤中重金属含量变化（表4）可以看出，在种植植物和蔬菜进行植物修复后，3类矿区土壤中重金属含量均有所下降，下降幅度分别为Cd 0.49%～20.98%、Hg 2.70%～17.86%、Cu 0.31%～18.47%、Pb 0.08%～16.72%、Cr 0.20%～17.61%、Zn 0.32%～16.35%、As 0.30%～11.90%。計算平均值可知，植物修复后3类矿区土壤中重金属Cd、Hg、Cu、Pb、Cr、Zn、As的含量均有所降低，分别下降了8.31%、7.72%、7.28%、4.87%、4.55%、4.21%、3.31%。

植物修复前后金矿土壤中Cd、Cu、Pb和Hg含量变化较为显著，尤其在种植印度芥菜、黑麦草、小白菜和番茄后，Cd、Cu、Pb和Hg含量明显降低，分别降低了11.71%～20.98%、8.38%～18.47%、6.98%～16.72%和6.59%～17.86%；As、Cr、Zn的变化程度较小，分别降低了0.74%～6.67%、6.18%～8.92%、0.65%～2.90%。铁矿土壤中As、Cd、Cu、Zn和Hg含量变化较为显著，尤其在种植龙葵、辣椒、小葱和番茄后As、Cd、Cu、Zn和Hg含量明显降低，分别降低了4.29%～11.90%、8.00%～16.00%、9.94%～16.44%、10.47%～16.35%和3.50%～12.50%；其次为Pb和Cr。铜矿土壤中Cd、Cr和Hg含量变化较为显著，尤其在种植苍耳后Cd和Hg含量分别降低了16.49%和13.51%，种植地肤后Cr含量降低了17.61%；As、Cu、Pb和Zn含量变化程度相对较小。

2.3 植物生物量 3类矿区土壤环境下存活的10种植物生物量如表5和图1所示。通过与正常土壤环境下植物生长量对比发现，矿山土壤环境对10类植物的生长及其生物量有不同程度的影响。金矿污染土壤环境下，番茄、小白菜、黑麦草和印度芥菜长势相对较好，从图1a可以看出，总生物量最大的植物为小白菜，其次为番茄、黑麦草、苎麻、印度芥菜，小葱、辣椒总生物量较小；与正常土壤环境各类植物生物量相比，金矿土壤环境下的番茄生物量与正常环境下植物生物量较为接近，其次是印度芥菜、黑麦草、小白菜、小葱，辣椒和苎麻远远低于正常环境下植物生物量，这表明番茄、小白菜、印度芥菜、黑麦草和小葱在金矿污染土壤条件下生长趋势优于辣椒和苎麻。其中，番茄和印度芥菜的地上部（包括果实）生物量远大于地下部，其地上部生物量分别是地

下部11.85和5.21倍，与Baker等［7］和刘卫敏［33］的研究结果一致。铁矿污染土壤环境下，番茄和小白菜的总生物量与正常土壤环境下的植物生物量较为接近；小葱、辣椒、龙葵总生物量较小，低于正常环境下植物生物量的50%，这表明番茄、小白菜在铁矿污染土壤条件下生长趋势优于小葱、辣椒和龙葵，其中，番茄地上部（包括果实）生物量是地下部的1.83倍。铜矿污染土壤环境下（图1c），苍耳总生物量最大，与正常土壤环境下的植物生物量较为接近；其次为番茄，地肤的总生物量最小（1.33 g），远远低于正常环境下植物生物量，这表明番茄、苍耳在铜矿污染土壤条件下生长趋势优于地肤。其中，番茄和苍耳的地上部和地下部生物量较为接近，地肤的地上部生物量是地下部的6.38倍。

综上所述，印度芥菜和黑麦草能够较好地适应金矿土壤环境；龙葵能够较好地适应铁矿土壤环境；苍耳能够较好地适应铜矿土壤环境，在矿山土壤中长势总体不错。番茄、小白菜、辣椒和小葱4种蔬菜也能够较好地适应矿山土壤环境，番茄在金矿、铁矿和铜矿土壤环境中生长状况良好，以铁矿最佳；小白菜在金矿和铁矿土壤环境下生长状况良好；小葱和辣椒也可在金矿和铁矿土壤环境下正常生长。因此，上述4种草本植物和4种蔬菜均能够较好地适应矿山土壤环境，印度芥菜、黑麦草、龙葵和苍耳可作为北京金矿、铁矿和铜矿3类矿山土壤重金属污染的植物修复材料，用于矿山土壤的初步修复和二次治理，与已有研究结果一致［33-34］。

2.4 植物体内重金属含量

从表6可以看出，不同种类植物对重金属的吸收各有不同，其地上部重金属含量分别为As 0.08～17.40 mg/kg、Cd 0.08～3.23 mg/kg、Cr 1.12～29.50 mg/kg、Cu 3.96～90.00 mg/kg、Hg 0.01～0.26 mg/kg、Pb 0.36～10.30 mg/kg、Zn 21.50～75.30 mg/kg，地下部重金属含量分别为As 0.11～94.00 mg/kg、Cd  0.15～3.99 mg/kg、Cr 1.05～247.00 mg/kg、Cu 3.29～1 219.00 mg/kg、Hg 0.02～

8.01 mg/kg、Pb 0.27～104.00 mg/kg、Zn 23.50～210.00 mg/kg。其中植物体内Cu、Cr、Hg、Pb、Zn、As含量变化相对较大，Cd含量变化相对较小。植物体内含量最高的是Zn，然后依次为Cu、Pb、Cr、Cd、Hg和As，相同矿种污染土壤中所种植的各植物体内重金属含量特征大体一致。印度芥菜、龙葵、紫花苜蓿等植物地上部各类重金属含量几乎均高于地下部，这是重金属富集植物的重要特征之一，部分相关研究也得出了类似的结论［19，36-37］。

该研究种植的6种草本植物和4种蔬菜作物，大部分植物体内的重金属含量高于植物体内重金属的正常含量，但均未达到超富集植物的临界标准。其中虽然铁矿处于临界污染状态，污染情况较轻，但植物体内部分重金属含量仍存在增加的情况，表明植物对土壤中重金属可能仍然具有吸收作用，土壤中的重金属会通过生物富集和生物转运作用转移到植物体内［33］。对比植物体内及对应土壤环境中重金属含量可知，3种矿山土壤环境下，土壤中Pb、Cr、Hg、Cd的含量与植物体内Pb、Cr、Hg、Cd的含量特征基本一致，而土壤中Zn、As、Cu和植物体内Zn、As、Cu的特征不同，表明植物体内重金属含量不仅与土壤中重金属含量相关［38］，还受其他因素的影响，如植物自身的富集和转运特征、土壤中重金属的形态和理化性质等［39］。

2.5 植物对重金属的富集和转运能力

生物富集系数用来反映重金属由土壤迁移至植物体内的能力和植物吸收重金属的能力［15，40］。由表7可知，10种植物对7种重金属的生物富集系数总体表现为Cd>Zn>Hg>Cu>Cr>As>Pb，且地下部富集系数大于地上部，这与李俊凯等［24］的研究结果基本一致。金矿土壤环境下种植的辣椒、黑麦草和印度芥菜对Cd表现出超强的富集能力，总生物富集系数分别为2.487、2.117和1.257，辣椒和黑麦草地下部分生物富集系数分别为1.624和1.946，印度芥菜的地上部分生物富集系数为1.017；辣椒对Hg也有较强的富集能力，总生物富集系数为2.272，地下部分生物富集系数为2.201。铁矿土壤环境下种植的小白菜、番茄、小葱、辣椒和龙葵5种植物均对Cd和Hg具有较强的富集能力，对Cd的总生物富集系数分别为2.766、2.686、1.041、2.918、2.523，对Hg的总生物富集系数分别为2.365、4.533、3.945、4.872、4.228；其中，辣椒地上部和地下部对Hg的生物富集系数均大于2.000，分别为2.089、2.783。铜矿土壤环境下，仅苍耳对Cr有富集能力，总生物富集系数为3.475，地下部生物富集系数为3.298。

生物转运系数用于表征重金属在植物体内的转运能力［41］。从表7可以看出，10种植物对7种重金属的转运能力存在一定的差异，总体表现为Cd>Cr>Zn>Cu>As>Pb>Hg，与已有结论基本一致［24］。其中印度芥菜、龙葵等草本植物及番茄、小白菜等蔬菜对多种重金属的生物转运系数超过1，具有较强的生物转运能力。金矿土壤中，印度芥菜对As、Cd、Cr、Zn和Cu的生物轉运系数均大于1，其中，印度芥菜对Cr和Cd的生物转运系数大于2，分别为2.699和2.009；番茄对Cd、Cu的生物转运系数分别为1.300和1.047；小白菜对Cr的生物转运系数为1.187。铁矿土壤中所种植的植物对大部分重金属存在转运能力，其中，番茄对7种重金属均存在着较强的转运能力，尤其对Cr、As和Hg的生物转运系数分别达到6.745、3.234和2.904；小白菜对Cd、Cr、Pb和Zn的生物转运系数为1.025、1.986、1.354、1.000；龙葵对As、Cd、Cu、Hg和Pb 5种重金属的生物转运系数分别为1.250、2.679、1.008、1.728和1.640；辣椒和小葱对Pb和Zn的生物转运系数均大于1。铜矿土壤环境下，地肤对Cd、Cr和Zn的生物转运系数分别为1.149、1.181和1.035，苍耳对Zn的生物转运系数为1.185，均大于1，具有较好的转运能力。

植物的修復潜力与其富集和转运能力息息相关，生物富集和转运系数越大，植物主动吸收土壤重金属，并将其由地下部分转移至地上的能力越强，修复潜力越大。不同植物对重金属的富集和转运能力不同［42］，根据Punz等［43］和李俊凯等［24］研究中对重金属耐性植物的种类划分，可将该研究的6种优势草本植物分为富集型、根部囤积型和规避型进行探讨。

该研究中，龙葵、印度芥菜等草本植物体内重金属的相对含量较高，能够主动吸收并富集重金属，并将其转移至地上部分，具有富集型植物的特征。其中，印度芥菜对Cd的生物富集系数和生物转运系数大于1，龙葵对Cd、Hg的生物富集系数和生物转运系数大于1，因此，印度芥菜和龙葵可作为矿山土壤修复的优势植物品种，用于北京周边金矿和铁矿污染土壤修复。Pérez-Esteban等［44］和陈友媛等［45］研究表明龙葵对Cd、Cu和Pb均具有较好的富集能力和耐受能力，且龙葵和印度芥菜对 Cd和Zn的生物富集系数和生物转运系数皆大于1。龙葵对土壤重金属提取效果主要发生在植物生长阶段，可在植物生长期配合微生物活化等方法进行矿区重金属修复［46-47］。

某些植物自身对重金属存在着一定的排斥能力，阻止其由地下部向地上部转移，生物转运系数小于1［48］。该研究中，黑麦草、地肤和苍耳3种草本植物体内As、Cd、Cr、Hg、Pb、Zn 7种重金属含量均较高，但其对大部分重金属的生物转运系数均小于1，重金属主要集中于地下部，与已有研究结果一致［49］。这表明黑麦草、地肤和苍耳对土壤的重金属吸收后，将重金属大量囤积在地下部，属于根部囤积型植物。黑麦草、地肤和苍耳可种植在矿区周边靠近人口活动区域，以此来减少土壤重金属进入食物链而对人体健康造成危害［50］。

另外某些植物能够正常生长在重金属含量非常高的土壤中，但对重金属的吸收和转运较少，可能是植物体内某些机制能够减轻重金属的毒害或将体内过量的重金属排出体外。如生长于矿山土壤环境下的苎麻等植物体内的重金属含量较低，且对重金属的富集和转运能力较差， 但能够在重金属含量很高的土壤中正常生长，属于规避型植物［24，29］。苟体忠等［51］对丹寨汞（金） 矿区11种重金属富集特征分析得出苎麻属于规避型植物。

该研究中，番茄、小白菜、辣椒和小葱4种蔬菜对矿山污染土壤中的重金属也有一定的富集和转运能力，对各类矿山土壤中主要重金属的富集能力较强。番茄和小白菜对矿山土壤中Cd、Cr的生物转运系数较大，且其地上部重金属含量远大于地下部，表明这2类蔬菜富集和转运重金属能力较强；辣椒和小葱对Pb、Cd和Hg等重金属具有一定的富集和转运能力，富集和转运重金属污染能力较强。宋波等［52］研究北京市菜地土壤和蔬菜体内的Cd、Cr含量发现，小白菜对Cd、Cr的富集系数高，富集和转运重金属Cd、Cr能力较强。李斌［53］研究发现，番茄对8类重金属的吸收能力由大到小依次为Pb、Zn、Cu、Ni、Cr、As、Cd、Hg，对Pb的富集系数最大，为1.6。高陈玺等［54］对湘南东湘矿山重金属富集植物筛选试验结果表明，辣椒对Pb、Cd和Cr的富集能力很强，其果实中3种重金属含量分别为14.70、0.80和 2.10 mg/kg。王玉洁等［19］研究表明，小葱对Cu、Zn、Pb均有较强的富集能力，其富集顺序为Pb>Cu>Zn。因此，番茄、小白菜、辣椒、小葱4类蔬菜对矿山土壤重金属的积累和转运能力较强，矿山恢复早期不宜种植，以免重金属通过食物链累积并危害人体健康。

3 结论

（1）铜矿污染最为严重，以Cu、As、Cd污染为主；金矿污染以Cd、Pb污染为主；铁矿以Cu污染为主。

（2）植物修复后3类矿区土壤中重金属Cd、Hg、Cu、Pb、Cr、Zn、As的含量均有所降低，分别降低了8.31%、7.72%、7.28%、4.87%、4.55%、4.21%、3.31%。

（3）印度芥菜、黑麦草、龙葵和苍耳等草本植物均能够适应金矿、铁矿和铜矿3类矿山土壤环境，印度芥菜和龙葵属于重金属富集型植物，对矿区污染土壤中的Cd、Hg、Cu和Cr富集和转运能力较强，可作为优势植物品种分别用于金矿和铁矿污染土壤修复；黑麦草、地肤和苍耳属于根部囤积型植物，对部分重金属的富集系数大于1，转运系数小于1，可根据需要作为北京周边金矿和铜矿污染土壤修复备选植物；苎麻属于规避型植物。

（4）番茄、小白菜、辣椒和小葱4种蔬菜均能够适应金矿、铁矿和铜矿3类矿山土壤环境，且对矿山土壤重金属的积累和转运能力较强，在北京矿山恢复早期不宜种植，以免矿物重金属通过食物链累积并危害人体健康。

参考文献

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