大型水生植物對(duì)重金屬的富集能力研究

李先會(huì)等

摘 要：通過(guò)對(duì)太湖地區(qū)大型水生植物中重金屬含量的測(cè)定，描述了太湖水生植物中重金屬元素（Zn，Cu，Pb，Ni，Cr，Mn）的含量以及不同生活型的水生植物對(duì)重金屬的富集能力。結(jié)果表明：太湖水生植物中重金屬的含量北部較高，結(jié)合前人的研究可以反映出太湖東部的水質(zhì)、底泥等的環(huán)境狀況較差。

關(guān)鍵詞：太湖；水生植物；重金屬：富集

中圖分類號(hào) X503 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2014）12-32-03

1 引言

太湖是我國(guó)五大淡水湖之一，太湖流域是我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的地區(qū)之一。然而，20世紀(jì)70年代以來(lái)，隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，排入太湖內(nèi)未經(jīng)處理的工業(yè)廢水、農(nóng)業(yè)污水以及生活污水不斷增加[1-3]，太湖水體污染日益嚴(yán)重。隨著污染物的排放，帶入太湖大量重金屬物質(zhì)，這些重金屬多具有環(huán)境危害持久性、地球化學(xué)循環(huán)性和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)性等特點(diǎn)[1]。湖泊水生生物是湖泊生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，對(duì)物質(zhì)循環(huán)、元素遷移及污水凈化等起著重要作用。大量研究表明：環(huán)境中重金屬的含量與植物組織中重金屬的含量呈正相關(guān)[4-6]，植物組織中很多元素的含量是環(huán)境中元素含量的幾十倍甚至是上百倍，因此可以通過(guò)分析植物體內(nèi)的重金屬水平來(lái)指示環(huán)境中的重金屬水平[7-10]。水生植物吸收的重金屬主要來(lái)源于水生植物生長(zhǎng)的沉積泥和水環(huán)境中，研究證實(shí)，水體、底質(zhì)中重金屬濃度增加，水生植物重金屬含量也隨之增加。植物的重金屬富集水平與其生長(zhǎng)環(huán)境的重金屬濃度相關(guān)性較明顯，環(huán)境背景中重金屬含量水平越高，植物富集重金屬的含量水平也越高[11]。但當(dāng)土壤中的重金屬含量超過(guò)一定限度時(shí)，植物中的重金屬含量也將達(dá)到一定的限度而不再上升。

2 采樣與實(shí)驗(yàn)方法

2.1 采樣點(diǎn) 根據(jù)前人對(duì)太湖水生植被的調(diào)查資

料[12-13]，在太湖沿岸地區(qū)，選取了20個(gè)斷面，用全球定位儀（GPS）定位布設(shè)樣點(diǎn)。根據(jù)水草生長(zhǎng)情況，將各斷面分為有水生植物和無(wú)水生植物2種類型，其中有水生植物的采樣點(diǎn)共13個(gè)，各采樣點(diǎn)經(jīng)緯度和相關(guān)水域見(jiàn)圖1、表1。

2.2 采樣 2009年7月，在太湖沿岸地區(qū)采集水生植物樣品，每個(gè)樣方大小為1m2（1m×1m）。將采集的水生植物放入樣品袋內(nèi)，保存在保溫箱中，運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室鑒定種類[14]。將采得的樣品依次用自來(lái)水和蒸餾水反復(fù)沖洗干凈（不能揉碎），用吸水紙吸干，測(cè)其鮮重。然后將其放在潔凈搪瓷托盤中置于通風(fēng)干燥處風(fēng)干，烘干后測(cè)其干重。粉碎混勻后保存于磨口廣口瓶中備用。

2.3 分析測(cè)定 準(zhǔn)確稱量一定質(zhì)量的樣品于消化管中，加入10mL濃HNO3靜置過(guò)夜后，在80～100℃加熱4h，再加入4mL的HClO4，接著升溫到160℃加熱4h，蒸干，加入1mL濃HNO3后定容[15]。用火焰原子分光光度法測(cè)定其中的Zn、Cu、Pb、Ni、Cr、和Mn元素的含量。采用Excel軟件對(duì)測(cè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

3 結(jié)果與討論

3.1 太湖水生植物重金屬的水平分析 在采樣過(guò)程中，各個(gè)采樣點(diǎn)采集的植物樣品各不相同，各采樣點(diǎn)主要水生植物見(jiàn)表2。從表2可以看出，不同采樣點(diǎn)、不同植物種類對(duì)各元素的吸收狀況有相對(duì)一致性，即Mn>Zn>Ni>Cu>Cr>Pb。

3.3 不同水生植物對(duì)同一重金屬的富集作用 從植物對(duì)不同重金屬的積累能力來(lái)看，同種水生植物對(duì)不同重金屬的吸收積累有明顯的差異。表4顯示，與其他植物相比，狐尾藻中Zn、Cu、Pb、Ni、Cr這5種重金屬的含量最高，荇菜中Zn、Cu、Pb、Ni、Cr的含量最低；苦草和狐尾藻中Mn含量最高，馬來(lái)眼子菜中Mn含量最低。結(jié)果與前文一致，同時(shí)說(shuō)明狐尾藻的富集能力也相對(duì)較強(qiáng)。

狐尾藻屬于沉水植物；苦草屬于多年生無(wú)莖沉水草本，有匍匐枝；馬來(lái)眼子菜屬于多年生沉水或浮葉植物，地下莖發(fā)達(dá)；菱以及荇菜都屬于浮葉水生植物?？梢钥闯觯捎谒参锓N類不同，其重金屬含量亦有所不同，據(jù)有關(guān)資料顯示[17]，水生植物對(duì)重金屬的吸收積累能力為：沉水植物>飄浮/浮葉植物>挺水植物。太湖水生植物基本符合這一情況，太湖沉水植物遠(yuǎn)比浮葉植物吸收累積重金屬的能力強(qiáng)。

3.4 不同采樣點(diǎn)重金屬含量的平均值 13個(gè)采樣點(diǎn)所采集的植物中各重金屬元素的平均濃度（圖2）顯示，各采樣點(diǎn)水生植物中Zn的含量較高，含量為21.13～136.78μg/g。鋅在工業(yè)用途上極為廣泛，大部分鋅鹽均可溶于水，所以在工業(yè)廢水中往往存在大量鋅鹽。因而，可能是太湖入湖河道帶入的大量工業(yè)廢水導(dǎo)致水生植物Zn含量均較高。同時(shí)，鋅也是植物生長(zhǎng)所必需的要素之一，水生植物對(duì)Zn的富集水平較高。此外，5號(hào)采樣點(diǎn)的重金屬含量較其他采樣點(diǎn)要高，5號(hào)采樣點(diǎn)位于梅梁灣西部、直湖港河口附近，此河每年攜帶常州、武進(jìn)等地鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的幾百萬(wàn)t的工業(yè)污水進(jìn)入太湖，重金屬污染較為嚴(yán)重[18]。18號(hào)采樣點(diǎn)位于貢湖灣北部湖口，北部河港的重金屬污染影響要高于南部，排污河道口也受到工業(yè)污染的影響。11和14號(hào)采樣點(diǎn)重金屬污染嚴(yán)重，可能由于農(nóng)田的灌溉污水排出進(jìn)入水體，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中農(nóng)藥和化肥的使用也會(huì)產(chǎn)生重金屬的污染問(wèn)題。農(nóng)田使用的殺蟲(chóng)劑中需要Pb、Cr幾種元素，一般是以易溶解的有機(jī)形態(tài)存在。13號(hào)采樣點(diǎn)位于東太湖內(nèi)部，受外來(lái)的干擾較少。

4 結(jié)論與討論

（1）水生植物可以吸收重金屬，能夠積累一定的重金屬，植物對(duì)重金屬的吸收具有選擇性，水生植物對(duì)重金屬的吸收隨環(huán)境的增加而增加，植物中重金屬含量的高低可以側(cè)面反映水體中重金屬含量的高低。同時(shí)，水生植物的生長(zhǎng)地點(diǎn)固定，代表性強(qiáng)，可以利用水生植物對(duì)重金屬的敏感反應(yīng)來(lái)監(jiān)測(cè)水體重金屬的變化，作為一種對(duì)環(huán)境污染的指示。

（2）工業(yè)污染對(duì)太湖影響很大，而且受水的流向和風(fēng)向關(guān)系很大。因此，應(yīng)嚴(yán)格控制和處理上游地區(qū)產(chǎn)生的“三廢”，同時(shí)工業(yè)較發(fā)達(dá)的無(wú)錫、蘇州的工業(yè)廢水要嚴(yán)格控制排入湖內(nèi)。endprint