Cd、Pb復(fù)合污染在水芹不同器官的富集特性研究

王昕，徐文娟，劉穎

（安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，合肥，230036）

土壤和水體的重金屬污染，特別是多種元素同時(shí)存在的復(fù)合污染，嚴(yán)重影響了植物生長(zhǎng)[1]。有關(guān)調(diào)查表明，我國(guó)城市郊區(qū)蔬菜重金屬污染中以Cd、Pb較為嚴(yán)重[2，3]。蔬菜受 Cd、Pb 污染后，通過(guò)自身積累進(jìn)入人體，進(jìn)而為害人體健康，已有對(duì)辣椒、棉花、青菜、小麥等農(nóng)作物的影響研究[4～7]。而水生蔬菜栽培需大量灌溉用水，因此受到隨水系擴(kuò)散的重金屬污染的可能性大于其他種類(lèi)的農(nóng)作物。本研究以水芹為材料，采用盆栽的方法，研究土壤Cd、Pb復(fù)合污染下，水芹各器官的重金屬含量及水芹對(duì)Cd、Pb的富集能力，為探討Cd、Pb對(duì)水生蔬菜毒害的機(jī)理、保障水生蔬菜衛(wèi)生品質(zhì)安全提供一定理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試水芹苗為桐城水芹，取自安徽合肥肥東建華水生蔬菜基地。試驗(yàn)在安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院園藝實(shí)驗(yàn)中心進(jìn)行，供試土壤為安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)萃園的菜園土，pH值 7.19，含有機(jī)質(zhì) 23.1 g/kg、全氮1.81 g/kg、有效磷 46.7 mg/kg、速效鉀 224.4 mg/kg、鎘0.18 mg/kg（＜0.30 mg/kg），鉛 2.7 mg/kg（＜80.0 mg/kg），符合國(guó)家食用農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[8]。

試劑為化學(xué)純氯化鎘（2CdCl2·5H2O）、醋酸鉛

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

水芹種莖催芽后，選取約10 cm高的健壯水芹苗，用蒸餾水沖洗數(shù)次后，分別栽入圓形塑料盆中，塑料盆直徑80 cm，高18 cm，每盆栽入30株水芹苗，株行距9 cm×11 cm，土層厚度約為10 cm，灌水約為3 cm，然后一次性施入重金屬溶液，使土壤中Cd 的濃度為 0、1、2、3 mg/kg，Pb 的濃度為 0、400、800 mg/kg，試驗(yàn)共設(shè)12個(gè)處理，每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)。于2013年10月18日定植，按常規(guī)栽培管理，于定植后50 d統(tǒng)一采收。

1.3 測(cè)定分析方法

采收的水芹用自來(lái)水沖洗后再用純水沖洗，將葉片、葉柄、根分離，105℃下殺青 10 min，在60℃下烘干至恒重，取烘干的各部分樣品0.5 g，用不銹鋼研磨機(jī)磨細(xì)，采用國(guó)標(biāo)GB/T 5009.15-2003《食品中鎘的測(cè)定》和GB 5009.12-2010《食品中鉛的測(cè)定》中的濕式消解法進(jìn)行樣品消解，待測(cè)溶液中Cd、Pb的含量采用石墨爐原子吸收光譜法測(cè)定[9，10]。運(yùn)用Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，SPSS進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 Cd、Pb復(fù)合污染對(duì)水芹不同器官Cd、Pb含量的影響

①外施Cd、Pb復(fù)合污染對(duì)水芹不同器官Cd含量的影響 表1結(jié)果顯示，外施Cd、Cd與Pb組合處理對(duì)根部、葉柄和葉片中的Cd含量影響均達(dá)到極顯著水平；而Pb對(duì)葉柄和葉片中的Cd含量影響達(dá)到顯著水平，在根中達(dá)到極顯著水平?？梢?jiàn)根、葉柄、葉片中的Cd含量，取決于該土壤中Cd、Pb的濃度及其組合關(guān)系，Cd、Pb兩元素存在交互作用。

從表2可看出，在Cd、Pb復(fù)合污染條件下，水芹各器官Cd含量呈以下規(guī)律，即根＞葉柄＞葉片。組合處理12中各器官中的鎘含量達(dá)最大值，根中Cd含量分別是葉柄的16.7倍和葉片的63.4倍，可見(jiàn)水芹吸收土壤中的Cd主要累積在根部。

不論P(yáng)b在何種濃度條件下，水芹各器官中Cd含量均隨外施Cd濃度的增加而增加，且達(dá)到極顯著水平。而外施Cd、Pb交互作用的影響則比較復(fù)雜，在根中，除了組合處理1～3外，其余處理Cd含量隨外施Pb濃度的增加而增加，且達(dá)到極顯著水平；在葉柄中，當(dāng)外施Cd濃度較低時(shí)（≤2 mg/kg），各組差異不顯著，而當(dāng)外施Cd濃度為3 mg/kg時(shí)，隨著外施Pb濃度的增大，Cd含量明顯增大，外施Pb對(duì)Cd起到協(xié)同作用；在葉片中，Cd含量與外施Pb濃度的變化無(wú)明顯規(guī)律，但隨著外施Cd濃度的增加而增加。

表1 復(fù)合污染對(duì)水芹Cd含量的方差分析結(jié)果

表2 不同處理水芹不同部位Cd含量比較

表3 復(fù)合污染對(duì)水芹Pb含量的方差分析結(jié)果

表4 不同處理水芹不同部位Pb含量比較

②外施Cd、Pb復(fù)合污染對(duì)水芹各器官Pb含量的影響 表3結(jié)果表明，外施Pb、Cd及Cd與Pb組合處理對(duì)根部、葉柄和葉片中的Pb含量影響均達(dá)到極顯著水平。外施Pb、Cd兩元素間存在交互作用，在根中表現(xiàn)最為明顯，且各器官的Pb含量受外施Pb濃度的影響較大。

表4可以看出，在Cd、Pb復(fù)合污染的同一濃度處理?xiàng)l件下，水芹各器官Pb含量為根中最大，葉柄和葉片中的Pb含量基本相當(dāng)。其中，根中的最大值出現(xiàn)在組合處理3中，達(dá)到291.91 mg/kg，分別是葉柄和葉片中的46.7倍和56.5倍。

不論Cd在何種濃度條件下，水芹各器官中Pb含量均隨Pb濃度的增加而增加，且達(dá)到極顯著水平。在葉柄和葉片中，除了Pb濃度為0 mg/kg時(shí)差異不顯著外，其余各組中Cd對(duì)Pb含量起到協(xié)同作用，即同一Pb濃度下，隨著Cd濃度的增加，Pb含量也逐漸增加，且各組均到達(dá)極顯著差異。而在根中，Pb含量隨著Cd濃度的增加而顯著降低，當(dāng)Cd濃度為0 mg/kg時(shí)，根中的各組Pb含量達(dá)到最大。

2.2 水芹對(duì)Cd、Pb復(fù)合污染的富集特性

富集系數(shù)（BF）也稱吸收系數(shù)，是指植物中某種元素含量與土壤中該元素含量的比值。富集系數(shù)越高，表明植物將重金屬轉(zhuǎn)移到體內(nèi)的能力越強(qiáng)。根據(jù)表5、6可知，隨著Cd、Pb濃度的增大，水芹根中兩元素的富集系數(shù)逐漸增大，說(shuō)明在根中富集能力較強(qiáng)，而到地上部分則逐漸減弱，根的平均富集系數(shù)＞葉柄的平均富集系數(shù)＞葉片的平均富集系數(shù)。

3 結(jié)論

在Cd、Pb復(fù)合污染條件下，除根中Pb含量隨外施Cd、Pb含量升高而降低外，水芹其他器官Cd、Pb中1種元素的吸收均受到該添加元素影響，且都隨著添加濃度的增加而增加。另外，共存元素及其交互作用也對(duì)其產(chǎn)生一定影響，這些影響較復(fù)雜。

除了處理1～3，Pb的加入對(duì)Cd元素吸收存在協(xié)同作用，即加強(qiáng)了Cd對(duì)植物的毒害作用，這一結(jié)論與任安芝等[6]青菜種子萌發(fā)的毒理試驗(yàn)結(jié)果一致。Cd可降低水芹根部對(duì)Pb的吸收，從而減少對(duì)根的毒害，而在地上部表現(xiàn)為協(xié)同作用。

在Cd、Pb復(fù)合污染條件下，水芹各器官Cd含量呈以下規(guī)律，即根＞葉柄＞葉片，而Pb含量為根中最多，葉柄和葉片中的Pb含量基本相當(dāng)。

富集能力的也呈現(xiàn)上述規(guī)律，即根＞葉柄＞葉片，隨著Cd、Pb濃度的增大，水芹根中兩元素的富集系數(shù)逐漸增大。

表5 不同Cd濃度下各器官Cd含量平均值及BF值

表6 不同Pb濃度下各器官Pb含量平均值及BF值

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[8]HJ/T 332-2006，食用農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[S].

[9]GB/T 5009.15-2003，食品中鎘的測(cè)定[S].

[10]GB 5009.12-2010，食品中鉛的測(cè)定[S].