3种花卉对铅的吸收富集能力研究

摘要：采用盆栽试验方法，研究了薄荷、美女樱、羽扇豆3种花卉对铅污染土壤的修复能力，测定了3种花卉不同部位铅浓度对铅的转移和富集系数。结果表明，3种花卉中美女樱地上部吸收富集铅的量最大，积累铅能力最强，其次为薄荷，羽扇豆吸收积累铅能力最弱。在铅浓度为1000 mg/kg时，美女樱和薄荷耐性较强，可用作铅污染土壤的稳定修复植物。

关键词：土壤修复；铅污染；花卉

中图分类号：S 688文献标识码：A文章编号：10095500(2014)03008203

基金项目：国家自然科学基金(31100375)，辽宁省科学技术计划项目（2012212001）资助

据文献资料报道，近50年中，全球排放到环境中的铅达到7.83×105t，其中有相当一部分进入土壤。目前，国内外土壤铅污染地区相当普遍\[1\]。国内辽宁、山东、河北、河南、江苏、安徽等省的土壤都有不同程度和不同范围的重金属铅污染。土壤铅污染会产生一系列问题，使生态系统的正常功能遭到破坏，对人类健康和生态系统造成巨大的威胁\[2,3\]。因此，对重金属铅污染土壤的治理和修复，是十分紧迫的任务。

利用植物修复污染土壤费用低廉、不破坏场地结构、不造成地下水环境二次污染\[4-9\]。花卉可以美化环境，且种植在污染土壤后不会进入食物链，因此，如果对污染物耐受性良好或是能够在体内积累某种污染物，就可以成为比较理想的修复植物，尤其是修复中等或大面积的土壤污染\[10-17\]。研究花卉对铅的抗性及对铅的富集特性，一方面可以为铅的毒害作用积累资料，另一方面可以为铅污染环境的净化和景观化提供材料，充实耐铅植物基因库。

1材料和方法

1.1花卉种类

供试品种为多年生草本花卉，种子购自北京中国林木种子公司，参试花卉分别为薄荷（Mentha haplocalyx）、美女樱（Verbena hybrida）、羽扇豆（Lupinus polyphyllus），栽培条件明确，具有对水、肥等要求不严及良好的抗逆性（表1）。

表13种花卉及其自然属性

Table 1Tested flower plants and their growing

characteristics

植物 生活型 高度/cm 习性

薄荷 40~80 阳性

美女樱 多年生，常作一年生栽培 20~40 阳性

羽扇豆 多年生 90~120 阳性

1.2盆栽试验方法

依据国家土壤环境质量标准（表2）\[18\]和已有资料，设定土壤铅污染处理浓度为1 000 mg/kg，相当于国家土壤铅环境质量3级标准的2倍，这一污染水平与辽宁地区土壤铅污染平均状况基本相符\[19\]。

表2铅的国家土壤环境质量标准值

Table 2State standard values of soilenvironmental

quality of Pb in Chinamg/kg

标准 pH Pb

一级标准值 自然背景 35

二级标准值 6.5~7.5 300

三级标准值 >6.5 500

将供试土壤风干并过4 mm筛后，与固态Pb(NO3)2分析纯试剂充分混匀，装入直径20 cm，高15 cm塑料盆中，平衡半年后待用，并设对照处理CK（不加铅土壤）。同时，进行花卉的育苗，首先将花卉种子置于预装未受铅污染沙土的育苗盒中，沙∶土为1∶3，待幼苗长出5~6片叶子后移栽到处理好的土壤中。选择生长一致的幼苗分别移栽入CK和铅处理的盆中。每盆栽3棵苗，重复3次。花卉成熟后收获植株\[7\]，将收获的花卉样品分为根、茎、叶和花4部分，用去离子水冲洗去除泥土和污物，沥去水分，烘至恒重，称出每种植物各部分干重，植物样品粉碎备用。采用HNO3-HClO4消化法，原子吸收分光光度计（AAS，Hitachi 18080）测定植物样品中重金属铅浓度\[17\]。

1.3数据分析

植物地上部重金属浓度（ M地上部）计算公式为：

M地上部=地上部各部分重金属含量之和/地上部重量\[20\]。

转移系数（TF）和富集系数（EC）按公式计算\[20\]

TF= M地上部/ M根

EC= M地上部/ M土壤

2结果与分析

2.1供试花卉各器官铅浓度

在铅污染土壤中生长的3种花卉各器官铅浓度的分布情况均为根>茎>叶>花，根中铅浓度最高，花最低。铅主要富集在植物根部，从根部向上部铅浓度逐渐减少。花卉中美女樱地上部吸收铅的量最大，富集铅能力最强，其次为薄荷，羽扇豆铅富集能力最弱。薄荷和美女樱根中铅的浓度超过了1 000 mg/kg(表3)。

表33种花卉不同部位铅积累

Table 3ccumulating traits of the tested flower plantsmg/kg

植物种 处理 根 茎 叶 花 地上部

薄荷 CK 29.5016.8623.2915.0417.54

Pb 1911.68**260.56**198.12**39.42**152.98**

美女樱 CK 13.505.214.622.30 4.79

Pb 1 101.33**527.83**152.73**26.95** 256.93**

羽扇豆 CK 2.8913.435.73/ 8.42

Pb 460.41**71.81**27.66**/ 41.90**

注：**表示与对照之间的差异达到了极显著水平(P

试验中，3种花卉根部及地上部铅浓度均极显著高于对照 (P

2.2土壤铅污染对花卉转移系数、富集系数的影响

美女樱铅的富集系数最大，具有较强的铅积累能力，但这些花卉植物的富集系数均小于1，对铅超积累能力较弱；美女樱的转移系数最大，向地上部转移铅的能力最强，但3种花卉的转移系数均小于1（表4），表现为根部重金属铅浓度大于地上部铅浓度。

2.2土壤铅污染对花卉生物量的影响

试验结果（图1）表明，土壤铅污染使3种花卉地上部的生长受到一定的抑制，花卉污染组的地上部生物量均低于对照。羽扇豆与对照间的差异达到了极显著水平（P

表43种花卉铅的转移及富集系数

Table 4Pb translocation and enrichment factor

of flower plants

植物 转移系数 富集系数

薄荷 0.08 0.15

美女樱 0.23 0.26

羽扇豆 0.09 0.04

图1铅污染对3种花卉地上部生物量的影响

Fig.1Effect of Pb pollution on aboveground biomass

of three flower plants

淡。美女樱和薄荷与对照无显著差异，对铅的耐性较强，可用作铅污染土壤的稳定修复植物。

3结论

3种花卉植物的铅富集系数和转移系数均小于1。美女樱地上部富集铅能力最强，其次，薄荷，羽扇豆的铅富集能力最弱。羽扇豆对铅污染耐性较差，美女樱和薄荷耐性较强，可用作铅污染土壤的稳定修复植物。

参考文献:

\[1\]孙铁珩,周启星,李培军.污染生态学\[M\]．北京：科学出版社，2001.

\[2\]柳丹,潘凡,杨肖娥.铅富集植物对铅的吸收及其耐性生理机制进展研究\[J\].池州学院学报，2007，21(5):88-91.

\[3\]王志勇,廖丽，袁学军.重金属铅对草坪植物的毒害研究进展\[J\].草原与草坪，2010,30(2):5-15.

\[4\]周启星,宋玉芳.植物修复的技术内涵及展望\[J\].安全与环境学报,2001,1(3):48-53.

\[5\]Shuang Cui,Tingan Zhang,Shanlin Zhao,et al.EVALUATION OF THREE ORNAMENTAL PLANTS FOR PHYTOREMEDIATION OF PBCONTAMINED SOIL\[J\].International Journal of Phytoremediation,2013,15(4):299-306.

\[6\]廖钢,张志飞,王俊丽,等.镉胁迫对野老鹳草和长刺酸模种子萌发的影响\[J\].草原与草坪,2011,31(1):47-49.

\[7\]张敏，胡辉丽.气源性污染对园林草坪植物的影响及植物自我修复研究进展\[J\].草原与草坪,2006(6):9-14.

\[8\]Wei S H,da Silva J A T,Zhou Q X.Agroimproving method of phytoextracting heavy metal contaminated soil\[J\].Journal of Hazardous Materials,2008，150(3):662-668

\[9\]Turgut C,Pepe K M,Cutright T J.The effect of EDTA and citric acid on phytoremediation of Cd,Cr,and Ni from soil using Helianthus annuus\[J\].Environmental Pollution,2004,131(1):147-154.

\[10\]Cui S,Zhou Q X.Effects of exogenous chelators on phytoavailablilty and toxicity of Pb in Zinnia elegans Jacq\[J\].Journal of Hazardous Materials，2007，146(1)：341-346.

\[11\]魏朝丹，周兰英，李嫦平.利用观赏植物白雪姬修复铅污染的潜力研究\[J\].环境科学学报,2011,31(10):2290-2297.

\[12\]孙宗连，肖昕，王倩.3种多年生草本植物对土壤中铅的富集性研究\[J\].徐州工程学院学报(自然科学版),2011,26(3):72-76.

\[13\]邵泽强，李翠兰，张晋京.花卉植物修复铅污染土壤的研究现状及展望\[J\].环境科学与管理,2010,35(9):23-25.

\[14\]罗于洋，王树森，闫洁，等.土壤铅污染对密毛白莲蒿茎叶解剖结构影响的研究\[J\].水土保持通报,2010,30(3):182-185.

\[15\]韩志萍，王趁义.不同生态型芦竹对Cd、Hg、Pb、Cu的富集与分布\[J\].生态环境,2007,16(4):1092-1097.

\[16\]彭克俭，秦春，游武欣，等.沉水植物龙须眼子菜(Potamogeton pectinatus)对镉、铅的吸附特性\[J\].生态环境,2007,16(6):1654-1659.

\[17\]崔爽，周启星，李萍，等.几种观赏花卉对土壤铅的吸收特性和抗性能力研究\[J\].江西科学，2009，27(1)：157-160.

\[18\]夏家淇.土壤环境质量标准详解\[M\].北京:中国环境科学出版社.1996.

\[19\]周启星,宋玉芳.污染土壤修复原理与方法\[M\].北京:科学出版社,2004.

\[20\]崔爽，周启星，晁雷.某冶炼厂周围8种植物对重金属的吸收与富集作用\[J\].应用生态学报，2006，17(3)：512-515.

Pb accumulative ability of 3 flower plants

CUI Shuang,XIAO Mingyue,LIU Yiyun,ZHANG Wenbo

（College of Chemistry,Chemical Engineering and Environmental Engineering,,Liaoning Shihua

University,Fushun 113001,China）

Abstract：In order to find out suitable ornamental plants for reclaim the Pb contaminated soil,3 flower plant were selected o study heir Pb absorbing characteristics and their Pb tolerance by pot experiment.The results showed that Verbena hybrida had the strongest capability of accumulating Pb in shoot and it was followed by Mentha and Lupinus polyphyllus.Verbena hybrida and Mentha haplocalyx showed stronger tolerance to Pb,which could be used for soil remediation.

Key words：soil remediation；Pbcontamination；flower plant