濱州市城區(qū)苔蘚植物主要重金屬含量的調(diào)查與分析

李玉璽+劉俊華

摘 要：該文以葫蘆蘚、立碗蘚、叢生真蘚等蘚類植物為研究對象，測定分析了濱州市城區(qū)不同地段苔蘚植物配子體內(nèi)Pb、Cu、Zn、Cd等主要重金屬元素含量水平及相關(guān)關(guān)系。結(jié)果表明，在所調(diào)查的3種苔蘚植物中，以立碗蘚體內(nèi)重金屬元素Cu、Pb、Zn等元素含量為最高，分別達到93.46±9.06μg/g、144.49±15.8μg/g、177.23±13.84μg/g，而叢生真蘚各重金屬元素含量為最低；同時，在3種苔蘚植物體內(nèi)均未檢測出重金屬Cd。在3種苔蘚植物中，Cu、Pb、Zn等重金屬含量相關(guān)性較為顯著，且不同元素含量呈現(xiàn)顯著正相關(guān)關(guān)系（P<0.05）；經(jīng)進一步比較分析，不同地段、不同苔蘚植物配子體內(nèi)主要重金屬元素（Cu、Pb、Cd）含量間具有明顯差異（P<0.05）?？傮w而言，立碗蘚、葫蘆蘚更適于作為污染監(jiān)測材料。

關(guān)鍵詞：苔蘚植物；重金屬含量；相關(guān)性分析；濱州市

中圖分類號 X173 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2016）21-0021-04

苔蘚植物系植物界由水生向陸生過渡的代表類群[1]，其種類繁多，全球約有24 000種[2]。苔蘚植物雖然結(jié)構(gòu)簡單，但能適應(yīng)多種多樣的環(huán)境，因而廣泛分布于世界各地[2-4]。同時，又因苔蘚植物對環(huán)境變化尤其是大氣污染變化十分敏感，故常作為環(huán)境污染等方面的生物監(jiān)測材料。近年來已有利用苔蘚植物識別污染源與污染物，對環(huán)境變化實施有效地監(jiān)測方面的研究[5-13]。

隨著我國工業(yè)化進程的日益加快，很多城市城區(qū)環(huán)境狀況尤其空氣質(zhì)量正逐漸惡化。對城區(qū)而言，以機動車輛為主體的污染源通常被認為是空氣重金屬成分的主要貢獻者。因此，在不同地段的不同時間段采集城區(qū)苔蘚植物配子體，并分析其體內(nèi)成分組成及其含量，對于揭示城區(qū)環(huán)境污染狀況尤其是重金屬污染水平具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

1.1.1 植物樣品 葫蘆蘚（Funaria hygrometrica）、立碗蘚（Physcomitrium sphaericum）、叢生真蘚（Bryum caespiticium）等3種苔蘚植物配子體，均采自濱州市城區(qū)。

1.1.2 試劑藥品 濃硝酸、高氯酸、1 000μg/mL（Cu、Pb、Cd、Zn）標準液、蒸餾水、超純水。

1.1.3 儀器設(shè)備 培養(yǎng)皿、燒杯、消化管、電子天平、烘箱、消解爐、電感耦合等離子發(fā)射光譜儀等。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品處理與測定 利用苔蘚植物群落調(diào)查與取樣方法進行苔蘚樣品采集，并記錄測定生境狀況。將采集的苔蘚帶回實驗室，去除雜物后用自來水清洗干凈，再以蒸餾水清洗3遍，最后放入烘箱80℃烘干直至恒重，取出苔蘚研磨至粉末，儲存?zhèn)溆?。稱取0.4g左右苔蘚樣品加入到消化管中，然后加入8mL硝酸和2mL高氯酸，蓋好蓋插入消解孔中，對苔蘚進行消解，直至樣品液體呈透明，取出樣品定容至50mL儲存?zhèn)溆?。利用微波加熱消解，通過ICP-AES測定方法，分析測定苔蘚植物化學元素組成及其含量，同時做空白對照分析。

1.2.2 測定項目及方法 銅、鋅含量的測定用原子吸收法；鎘、鉛樣品的測定用石墨爐法。

1.2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計 實驗數(shù)據(jù)在Windows 7系統(tǒng)下，采用Excel 2003進行整理匯總；運用SPSS 18.0進行數(shù)據(jù)處理，使用單因素方差分析（ANOVA）、Pearson相關(guān)分析對不同種類、不同地段苔蘚體內(nèi)重金屬元素含量水平進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 苔蘚植物主要重金屬含量 從表1可以看出，在居民區(qū)、城區(qū)主干道及城區(qū)園林綠地等3個地段所采集的3種苔蘚植物，其體內(nèi)重金屬元素含量存在較大差異，表現(xiàn)為物種差異和生境差異兩個方面。

3種苔蘚植物中，立碗蘚體內(nèi)Cu、Pb、Zn含量最高，葫蘆蘚次之，而叢生真蘚最低。就采集地段來講，城區(qū)交通干道地表苔蘚體內(nèi)所含重金屬量遠高于其他兩個地段，如在采自城區(qū)干道立碗蘚體內(nèi)，其Cu、Pb、Zn最高含量分別達到93.46±9.06μg/g、144.49±15.81μg/g、177.23±13.84μg/g，居民區(qū)次之，而以城區(qū)綠地為最低，Cu、Pb、Zn含量分別為21.81±2.35μg/g、29.98±4.42μg/g和96.99±6.99μg/g。本實驗所采集不同地段蘚類配子體，均未檢出Cd，可能與環(huán)境中缺乏Cd污染來源有關(guān)。

2.2 不同苔蘚重金屬元素含量的差異 由圖1～3可知，不同采樣地段所采集立碗蘚、葫蘆蘚、叢生真蘚等蘚類植物，其體內(nèi)重金屬含量存在顯著差異（P<0.05）。其中，以城區(qū)干道含量最高，居民區(qū)次之，而城區(qū)綠地最低。在這3種不同的蘚類植物中，以立碗蘚重金屬含量值最高，尤其是城區(qū)干道最高，其次是葫蘆蘚，也是城區(qū)干道最高，最后是叢生真蘚，也是城區(qū)干道最高。這可能與不同種類苔蘚植物結(jié)構(gòu)特征及生物學特性有關(guān)。

2.3 苔蘚植物體內(nèi)重金屬元素相關(guān)性分析

2.3.1 立碗蘚體內(nèi)Cu-Pb-Zn含量相關(guān)性分析 由圖4、圖5可知，從3個地段采集的立碗蘚，綜合來看其體內(nèi)重金屬元素含量具有正的相關(guān)性，其中以Cu-Pb、Pb-Zn的相關(guān)性更為顯著（P<0.01）。

2.3.2 葫蘆蘚體內(nèi)Cu-Pb-Zn含量相關(guān)性分析 與立碗蘚重金屬含量相關(guān)性相似，葫蘆蘚體內(nèi)3中重金屬元素含量也呈較為顯著的正相關(guān)關(guān)系（圖6、圖7），但相關(guān)程度不如立碗蘚明顯（P<0.05），這可能兩種蘚類生態(tài)學特性有所差異有關(guān)。在分析Cu-Pb-Zn各元素之間相關(guān)性時，不難發(fā)現(xiàn)，Cu-Pb、Cu-Zn相關(guān)性差異較大，Cu-Pb元素相關(guān)性直線斜率大，而Cu-Zn相關(guān)性直線斜率較小一些，但總體是相似的。

2.3.3 叢生真蘚體內(nèi)Cu-Pb-Zn含量相關(guān)性分析 由圖8、圖9可以看出，與立碗蘚、葫蘆蘚體內(nèi)重金屬含量相關(guān)性相似，叢生真蘚體內(nèi)重金屬元素含量也呈正相關(guān)關(guān)系，但相關(guān)程度仍不如立碗蘚顯著（P<0.05）。在做元素相關(guān)性分析時，所做直線的各點過于集中分散，測量數(shù)據(jù)分布集中，對測量結(jié)果產(chǎn)生誤差。

3 結(jié)論與討論

3.1 苔蘚物種間存在一定差異 苔蘚植物種類多樣，且對陸地環(huán)境具有廣泛適應(yīng)性，因此這一類群具有較大生活型差異。本研究中，從不同地段所采集的立碗蘚、葫蘆蘚、叢生真蘚，其生活型雖然相近，但其莖葉體具有較為明顯的差異性，尤其是真蘚科下的叢生真蘚，其配子體較其他兩種相對硬實致密，因此對礦質(zhì)營養(yǎng)、空氣污染物質(zhì)等的體表吸收能力可能受到影響。從實驗結(jié)果來看，立碗蘚較其他兩種蘚類具有更強的重金屬吸附能力，因而具有更強的監(jiān)測空氣污染尤其是重金屬污染的應(yīng)用價值。

3.2 生境差異 雖然苔蘚植物一直被認為是監(jiān)測環(huán)境污染的有效指示物種，但其指示效應(yīng)與其所生存具體生境條件密切相關(guān)，即與污染來源、污染成分、污染水平等具有強的關(guān)聯(lián)性。本實驗所采集3種苔蘚植物，分別采自濱州市城區(qū)主干道、居民區(qū)及園林綠地等生境，不同地段所受環(huán)境、人類活動影響不同，如城區(qū)主干道機動車流量巨大，而居民區(qū)則受人為活動干擾較嚴重，與之相反，園林綠地，既無太強人為干擾，更有高密度栽培種植的綠化植物覆蓋，因此，園林綠地環(huán)境所受外來污染相對很輕。從重金屬含量測定結(jié)果來看，也支持上述結(jié)論。3種苔蘚植物自身生物學特性相差不大，但因為采自受環(huán)境干擾相差很大的不同生境中，因此其體內(nèi)重金屬含量表現(xiàn)出明顯差異：城區(qū)主干道地表苔蘚植物體內(nèi)重金屬含量遠大于其他兩個地段采集苔蘚重金屬含量（P<0.01）。

3.3 苔蘚體內(nèi)不同重金屬元素含量的相關(guān)性 從本研究結(jié)果來看，3種苔蘚植物體內(nèi)Cu、Pb、Zn等不同重金屬含量間具有較為明顯的正相關(guān)性。分析其原因，可能是立碗蘚、葫蘆蘚、叢生真蘚3種苔蘚植物對重金屬元素的吸收、附著無特異性，對外來污染物質(zhì)非專一性吸收吸附所致。

參考文獻

[1]朱秀敏.叢蘚科濕地蘚屬植物對環(huán)境的指示作用[J].北方園藝，2010（22）：27-30.

[2]Asakawa Y. Biologically active compounds from bryophytes[J].Pure and Applied Chemistry，2007，79（4）：557-580.

[3]吳鵬程.苔蘚植物生物學[M].北京：科學出版社，1998：148-200.

[4]劉俊華，段代祥，許卉，等.苔蘚植物水文生態(tài)功能研究[J].濱州學院學報，2006，22（6）：57- 61.

[5]姜蘋紅，羅遠玲，彭克儉，等.苔蘚植物運用于大氣重金屬污染監(jiān)測的研究進展[J].環(huán)境污染與防治，2015，37（7）：82-87.

[6]吳虹玥.五種林地地表錦絲蘚的13種元素含量比較研究[D].成都：四川大學，2004：1-10.

[7]李鋒，李天杰.南極菲爾德斯半島地區(qū)地衣和苔蘚的生物地球化學特征[J].極地研究，1997，9（4）：299-303.

[8]李小梅，趙俊琳，孫立廣.南極地區(qū)苔蘚地衣植物的地球化學元素營養(yǎng)富集特征[J].應(yīng)用生態(tài)學報，2001，12（4）：513-516.

[9]彭紀鵬，盧龍.苔蘚植物在環(huán)境中的監(jiān)測指示作用[J].江西科學，2008，26（3）：279-283.

[10]林齊維，慶新，瞿麗稚，等.苔蘚植物監(jiān)測大氣污染生態(tài)生理學方法的初步探討[J].環(huán)保科技，1994，16（4）：27-30.

[11]孫守琴，王定勇.苔蘚植物對大氣污染指示作用的研究進展[J].四川環(huán)境，2004，23（5）：31-35.

[12]魏海英，方炎明.苔蘚植物與環(huán)境重金屬污染監(jiān)測研究進展[J].南京林業(yè)大學學報（自然科學版），2004，28（5）：77-81.

[13]劉俊華，朱靈紅.苔蘚植物在大氣污染監(jiān)測中的應(yīng)用[J].湖北農(nóng)業(yè)科學，2010，49（11）：2906-2908. （責編：張宏民）