8种木本植物对矿渣中重金属的吸收与富集研究_张富运
2014年3月ENVIＲONMENTALSCIENCE AND MANAGEMENT Mar．2014
文章编号：1674－6139（2014）03－0168－03
8种木本植物对矿渣中重金属的吸收与富集研究
张富运，陈永华，吴晓芙，梁希
（中南林业科技大学，环境科学与工程研究中心，湖南长沙410004）
摘Zn 、Cu 、Cd 含量，分析比较了其吸收和富集要：研究通过测定栽培在铅锌矿渣中的8种木本植物体内的Pb 、
4种重金属的能力。结果表明:Pb 、Zn 、Cu 、Cd 主要富集在植物根部，只有很少一部分重金属转移到植物地上部8种植物并非超富集植物，组织中，实地植物修复中可选取光皮树、黧蒴栲、楠木以及杜鹃作为修复铅锌污染土壤的潜力树种。
关键词：木本植物; 植物修复; 富集系数; 转移系数中图分类号：X171．4
文献标志码：A
Uptake and Accumulation Characteristics of 8Species of Woody Plants for Heavy Metals in Lead /ZincMine Tailing Slag
Zhang Fuyun ，Chen Yonghua ，Wu Xiaofu ，Liang Xi
（Environmental Science and Engineering ＲesearchCenter ，Central South University of Forestry ＆Technology ，Changsha 410004，China ）
Abstract ：Through the determination of heavy metals contents of Pb ，Zn ，Cu and Cd in 8kinds of woody plants that planted in lead /zincmine tailing slag ，the plants' capacity for uptaking and accumulating the heavy metals were analyzed and compared．The results showed that Pb ，Zn ，Cu ，Cd mainly accumulated in plant roots and a small amount of heavy metal transferred to aboveground tissues ，none of those plants are hyperaccumulators．Swida wilsoniana ，castanopsis fissa ，phoebe zhennan and azalea can be used as potential phytoremediation species in lead /zinc contaminated soil restoration．
Key words ：woody plants ；phytoremediation ；biological concentration factor （BCF ）；translocation factor （TF ）
有毒重金属元素进入土壤后，不仅直接毒害土壤生物、破坏土壤生态结构，还会间接造成水体污染，并通过食物链间接或直接危害人体健康锌矿业发展迅速的湖南显得更为重要。
植物修复技术为土壤重金属污染治理提供了新途径，超富集植物和重金属耐性植物的筛选则是植
［1］
物修复技术的基础和关键，而现今发现的超富集植物多为小生物量草本植物
［2－3］
。为此，研究提出将
。因
木本植物作为筛选对象，对8种常见的湖南本土木Zn 、Cu 、Cd 的吸收与富集特征进行了本植物中Pb 、
分析，旨在选出其中耐铅锌效果较好的植物，为铅锌矿区的重金属污染治理提供参考。
此，科学有效地治理铅锌矿区土壤重金属污染对铅
1
1．1
材料与方法
材料
以从湖南省资兴市带回的铅锌尾矿渣为对象，
［4－5］
收稿日期：2014－02－10
基金项目：国家科技支撑计划项目（2012BAC09B03）；水污染控制与
治理科技重大专项（2013ZX07504－001）；湖南省教育厅科学研究项目（13B147）；湖南省环境科学与工程重点学科建设项目
作者简介：张富运（1988－），研究方向：环境生态女，硕士研究生，
修复。
通讯作者：陈永华
在我们前期研究基础上，对矿渣进行了不同梯
度改良处理并进行盆栽试验，生长期一年，本研究选取了其中植物种类齐全长势较好的一组进行组内比较，种植植物前该组矿渣中4种重金属含量见表1。供试植物见表2。
·168·
表1
重金属元素含量（mg /kg）
种植前盆栽矿渣重金属含量
Pb 1312．55
Zn 2025．73
Cu 65．65
Cd 51．15
香樟和南天竺。与地上部相似，楠木根部Pb 含量为8种植物中最高，418. 14mg /kg；根部Zn 含量最高611. 90mg /kg；杜鹃根部Cu 含量的植物为光皮树，
为14. 75mg /kg，是8种植物中最高；光皮树根部Cd 含量最高，为26. 32mg /kg。
表3
植物夹竹桃
部位地上部根地上部根地上部根地上部根地上部根地上部根地上部根地上部根
表2
植物名光皮树香樟楠木黧蒴栲夹竹桃十大功劳南天竺杜鹃
供试植物基本情况
科
生活型多年生落叶乔木多年生常绿乔木多年生常绿乔木多年生常绿乔木多年生常绿灌木多年生常绿灌木多年丛生常绿灌木多年生落叶灌木
山茱萸科樟科樟科壳斗科夹竹桃科小檗科小檗科杜鹃花科
植物各组织中重金属含量
Pb 34．43126．9344．75305．2283．10245．85158．70185．71184．46244．11156．27238．61189. 06418．1428．4467．54
Zn 39．17245．2052. 07611．9046. 04265．6757．24231．3769．9977．2381．38126．8977．43106．1651．1983．12
Cu 2. 099．610. 649．702．4313．585．9810. 454．825．918．4714．750. 715．940. 417．79
mg /kgCd 2．2119．544. 0626．320. 5924．162．4912．462．193．884．6618．722．2610. 433．406．29
光皮树
南天竺
1．21．2．11．2．21．2．3
方法
矿渣重金属含量测定：采用王水－高氯酸体
十大功劳
系消解，火焰原子吸收分光光度计测定含量。
植物样品重金属含量测定：采用硝酸－高氯富集系数=植物体内重金属含量/土壤中重
酸体系消解，火焰原子吸收分光光度计测定含量。金属含量；转移系数=植物地上部重金属含量/根部重金属含量。
黧蒴栲
杜鹃
楠木
香樟
2
2．1
结果与分析
植物对重金属的积累差异
植物体内重金属含量见表3。相对于Cu 和Cd
重金属主要积累在植物根部，无论地由此可见，
Pb 、Zn 、Cu 、Cd 的浓度均未达到超富上部还是根部，
集植物所规定的临界含量值
［6］
，且不同种类的植物
8种植物体内无论地上部或根部其Pb 和Zn 的含量，
含量明显偏高，与盆栽矿渣中4种重金属含量规律相似。
楠木地上部Pb 含量为189. 06mg /kg，是8种植物中含量最高的植物，含量最低为香樟；杜鹃地上部Zn 含量为8种植物中最高，81. 38mg /kg，含量最低为夹竹桃；8种植物组织中Cu 和Cd 含量偏低，杜鹃地上部Cu 和Cd 的含量均为8种植物中最高，为8. 47mg /kg和4. 66mg /kg，含量最低的植物分别为
表4
植物种类黧蒴栲光皮树楠木夹竹桃
富集系数（BCF ）
Pb 0. 150. 040. 150. 03
Zn 0. 040. 030. 040. 02
Cu 0. 080. 010. 010. 03
Cd 0. 070. 100. 050. 07
对不同的重金属元素的吸收和积累存在较大差异，同一种植物不同组织对不同的重金属元素也存在一定差异。2．2
植物的富集系数和转移系数
富集系数和转移系数是衡量超富集植物或耐重金属植物的两个重要指标。富集系数越大，植物富集重金属的能力越强，越有利于植物提取修复，而转移系数越大，植物向地上部分转运重金属能力越强。表4为8种植物的富集系数和转移系数。
植物富集系数和转移系数
转移系数（TF ）
Pb 0. 760. 150. 450. 27
Zn 0. 910. 090. 730. 16
Cu 0. 820. 070. 120. 22
Cd 0. 560. 150. 220. 11
·169·
（续）表4
植物种类十大功劳南天竺香樟杜鹃
富集系数（BCF ）
Pb 0. 140. 070. 020. 12
Zn 0. 040. 030. 030. 04
Cu 0. 120. 040. 010. 14
植物富集系数和转移系数
转移系数（TF ）
Cd 0. 060. 020. 070. 10
Pb 0. 850. 340. 420. 65
Zn 0. 250. 170. 620. 64
Cu 0. 570. 180. 050. 57
Cd 0. 200. 020. 540. 25
8种植物的富集系数普遍较低，大部分植物富集系数在0. 1以下。Pb 富集系数最高为黧蒴栲和楠木，为0. 15，而最低是香樟；Zn 富集系数最高为黧蒴栲、楠木、十大功劳和杜鹃，富集系数都为0. 04，最低为夹竹桃；Cu 富集系数最高为杜鹃，为0. 14，最低为光皮树、楠木和香樟，仅为0. 01；Cd 富集系数最高为光皮树和杜鹃，为0. 1，最低为南天竺，为0. 02。
植物对4种元素的转移系数均在1之下，且不Cu 、同的植物转运能力存在差异。黧蒴栲对Zn 、Cd 的转移系数均为8种植物中最高，TF 值分别为0. 91、0. 82、0. 56，转运能力稍强于其他植物，十大功劳对Pb 的转移系数为8种植物中最高，为0. 85，而对4种重金属的转移系数最小的植物分别TF 值分别为0. 15、0. 09、为光皮树、香樟、南天竺，0. 05、0. 02。
结果表明，植物富集系数与转移系数间有较大差异，植物是选择性的富集和转移4种重金属的，不同重金属在同种植物体内的不同部位的富集和迁移特征不同，两者间存在着一定的差异，而同种重金属元素在不同种类的植物体内也表现出了不同的富集能力和转运能力。
功能和广泛的用途达成了修复过程中重金属污染修复与修复植物资源化的双赢。
4结论
研究的最终目的是选出耐铅锌效果好的木本植
物，通过试验得出以下结论：8种木本植物并非超富集植物，但对铅锌污染土壤具有一定的修复能力。乔木植物光皮树、黧蒴栲、楠木以及小灌木杜鹃可作为修复铅锌污染土壤潜力树种，其余植物吸收和积累效果稍弱，但考虑到对铅锌矿渣表现出耐性，实地修复中可按需选取。
参考文献：
［1］M ］．北京：科陈英旭．土壤重金属的植物污染化学［2008，210－214．学出版社，
［2］Abdolkarim Chehregani ，Mitra Noori ，Hossein Lari Yaz-di．Phytoremediation of heavy －metal －polluted soils ：Screening for new accumulator plants in Angouranmine （Iran ）and evalua-tion of removalability ［J ］．Ecotoxicology and Environmental Safety ，2009，72：1349－1353．
［3］J ］．土壤，1999骆永明．金属污染土壤的植物修复［（5）：261－265．
3讨论
植物根系能积累更多的重金属，研究结果显示，
［4］刘庆．抗铅锌植物筛选与铅锌污染土壤生态治理方D ］．中南林业科技大学学报，2012．．法研究［
［5］郭丹丹．抗锰植物筛选与锰污染土壤生态治理方法D ］．中南林业科技大学学报，2012．研究［
［6］王英辉，陈学军，祁士华．铅污染土壤的植物修复治J ］．土壤通报，2007，8（4）：790－794．理技术［
［7］Prabha K．Padmavathiamma ，Loretta Y．Li．Phytore-mediation Technology ：Hyper －accumulation Metals in Plants ［J ］．Water Air Soil Pollut ，2007（184）：105－126．
未来的研究中根系发达的植物可考虑作为修复植物筛选对象。植物修复技术包括重复的收获修复植物的地上部分，直到土壤中重金属浓度达到一个可接受的水平，修复植物在未得到合理收获和处理的情况下，可能会形成二次污染，在提倡绿色技术的今天，植物修复过程中的二次污染问题值得高度重视
［7］
。研究选取的8种植物为多年生植物，不同的
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