杜鵑花修復重金屬污染土壤的可行性研究

駱燕婷 羅瑩華 李境利

摘要 為探明杜鵑花修復重金屬污染土壤的可行性，采用盆栽杜鵑花試驗，將種植5個月后的杜鵑花植株進行焚燒處理制成灰分，將種植杜鵑花前后的土壤制成樣品，參照GB/T 17138—1997、GB/T 22105—2008、GB/T 17141—1997分別測定土壤和植株灰分中重金屬Zn、As、Pb和Cd的含量。結(jié)果表明，杜鵑花能夠吸收土壤中的Zn、Pb、Cd和As，尤其是對Zn和Pb具有較強的吸收能力，說明杜鵑花能夠修復重金屬Zn和Pb污染的土壤。

關鍵詞 杜鵑花；土壤修復；重金屬污染

中圖分類號 X53 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2018）10-0198-02

Feasibility Analysis on Remediation of Heavy Metal Contaminated Soil by Rhododendron simsii Planch

LUO Yan-ting LUO Ying-hua * LI Jing-li LIANG Hai-fa ZHENG Lai-yu

（Department of Geography，Tour and Geography College，Shaoguan University，Shaoguan Guangdong 512005）

Abstract In order to explore the feasibility of remediation heavy metal contaminated soil by Rhododendron simsii Planch，the experiment of potted Rhododendron simsii Planch was conducted. After planting for five months，the plants of Rhododendron simsii Planch were incinerated to form ash，the soil before and after the planting of Rhododendron simsii Planch was made into the sample. The content of heavy metals such as Zn，As，Pb and Cd in soil and the plant ash was determined respectively according to GB/T 17138-1997，GB/T 22105-2008 and GB/T 17141-1997. The results showed that Rhododendron simsii Planch could adsorption Zn Pb，Cd and As in soil，especially had a strong adsorption capacity for Zn and Pb，and indicated that Rhododendron simsii Planch could remediate the heavy metal contaminated soils by Zn and Pb.

Key words Rhododendron simsii Planch；soil remediation；heavy metal contaminated

當前，土壤受到重金屬污染的原因有多方面，交通方面主要是汽車尾氣排放，工業(yè)方面主要是“三廢”問題，農(nóng)業(yè)上主要是農(nóng)藥以及污水灌溉農(nóng)田等問題[1]。由于重金屬污染土壤具有不可逆性、累積性和隱蔽性的特點[2]，因而人們很難發(fā)現(xiàn)土壤的污染情況，對重金屬污染土壤關注較少。繼日本由重金屬污染帶來的痛痛病和水俁病的事件之后[3]，我國湖南廣東一帶的鎘大米事件也被相繼報道[4]，人們對重金屬污染的重視度逐漸提高。在重金屬污染地區(qū)，重金屬在農(nóng)作物體內(nèi)遷移、積累，通過食物鏈進入人體內(nèi)，并且在人體內(nèi)不斷地積累，給人的生命健康造成極大的威脅[5-6]。據(jù)統(tǒng)計[7]，我國耕地面積約1.2億hm2，大約有10%的耕地受到重金屬污染。由于重金屬污染的影響，我國每年超過1 200萬t的糧食重金屬超標，糧食減產(chǎn)高達1 000萬t，經(jīng)濟損失超過200億元[8]。不僅在我國，世界上其他國家的重金屬污染土壤面積分布也較廣，形勢同樣嚴峻。英國、德國等西歐發(fā)達國家有超過40萬個監(jiān)測點重金屬污染超標。因采礦和冶煉產(chǎn)生的廢水，美國和墨西哥交界的Riorande河流兩岸的重金屬嚴重超標[1]。

物理修復法、化學修復法、生物修復法是修復重金屬污染土壤最常見的3種方法，其中，化學修復法和物理修復法易造成二次污染，成本高，難以大面積推廣[9]。而生物修復法中的植物修復法具有成本低，無二次污染等優(yōu)點，成為各國科學家普遍關注的焦點[10]，尋找修復重金屬污染土壤的有效性植物成為研究者共同探求的問題。迄今為止，在各國科學家的共同努力下，已發(fā)現(xiàn)的可修復重金屬污染土壤的植物有500種以上，但目前還未見有任何使用杜鵑花修復重金屬污染土壤的研究成果。因此，該選題研究具有創(chuàng)新價值和實踐意義。

1 材料與方法

1.1 土壤樣品的采集

土壤樣品采自韶關冶煉廠周圍。據(jù)資料，韶關冶煉廠曾經(jīng)是我國第三大鉛鋅冶煉廠，是我國南方重要的鉛鋅冶煉生產(chǎn)和鉛鋅產(chǎn)品出口基地。劉付強等[11]發(fā)現(xiàn)韶關冶煉廠附近的土壤主要受到鉛、鋅、鎘、砷、汞等重金屬污染，通過大氣（降塵和二氧化硫）的方式嚴重污染土壤、大米和人群。陶煉輝等[12]采集韶關冶煉廠東南西北4個方向的土壤進行試驗分析，發(fā)現(xiàn)北向的污染最嚴重，在距離冶煉廠2 km處的稻田里，試驗檢測鎘超出非污染區(qū)的3倍，鉛超出4倍，砷和汞超出2.4倍。近期研究發(fā)現(xiàn)，在距離冶煉廠1 km的范圍內(nèi)，鉛的平均含量為211.44 mg/kg，鎘的平均含量為2.77 mg/kg，砷的平均含量為44.83 mg/kg，均超過了我國土壤環(huán)境背景值和廣東省土壤環(huán)境背景值[13]。

土壤重金屬的來源主要是大氣沉降，5月韶關主要風向為東南風，經(jīng)過實地考察后，選擇在冶煉廠附近1 km范圍內(nèi)的西北方向的1塊空地上采集土壤樣品，樣品選擇在同一個地點，采集深度為0～20 cm，采用四分法將土壤樣品縮分為1個混合樣品，用密封袋裝起來，每個袋子約為1 000～1 500 g，共裝成6袋，貼上標簽，注明采集時間和地點。在采集的過程中，現(xiàn)場測試并記錄了土壤的理化性質(zhì)。冶煉廠土壤采集深度為20 cm，顏色為棕黃色，濕度為濕潤，質(zhì)地為砂壤土，結(jié)構(gòu)為粒狀，松緊度為散，pH值為8～9。

1.2 杜鵑花盆栽試驗

通過盆栽試驗來研究杜鵑花對土壤重金屬的吸收效果。盆栽使用塑料泥盆，下面有氣孔，有助于根部通水通氣。在盆栽種植過程中，定期灌溉自來水，5—7月每隔2～3 d澆1次，8—10月每天早上或晚上定期澆水1次，每周定期在花盆內(nèi)松土1次。杜鵑花具體的種植和生長過程如表1所示。

1.3 土壤樣品處理及杜鵑花灰分回收

用于化學分析的土壤樣品首先進行自然風干，剔除大石頭，枯枝等雜質(zhì)，用搟面杖碾壓成粉末狀，過0.15 mm的篩子，取出土樣在800 ℃的烘箱里連續(xù)烘干8 h，用密封袋封存，為試驗預留樣品。

將種植5個月后的杜鵑花連根拔起，將根部的泥土去掉，在通風處連續(xù)放置10 d，直接燃燒成灰分。

1.4 樣品的分析方法

樣品處理按照硝酸—氫氟酸—高氯酸或鹽酸—硝酸—氫氟酸—高氯酸分解的順預進行，試驗樣品分析分別參照GB/T 17138—1997[14]、GB/T 17141—1997[15]、GB/T 22105—2008[16]，分別用原子熒光法測定土壤中的As，用石墨爐原子吸收分光光度法測定土壤中的Pb和Cd，用火焰原子吸收分光光度法測定土壤中的Zn。主要儀器有原子吸收分光光度計、2100DV-ICP、石墨爐原子分光光度計，主要試劑為優(yōu)純級的鹽酸、硝酸、高氯酸、氫氟酸等。植株燃燒灰分的處理方式會導致用2100DV-ICP儀器測定重金屬含量時，無法測量As含量。

2 結(jié)果與分析

對種植杜鵑花前后的土樣及杜鵑花植株灰分處理后，制成3個粉末樣，編號分別為C1、C2、C3，其中C1是種植杜鵑花前的土壤樣品，C2是種植杜鵑花后的土壤樣品，C3是杜鵑花植株灰分樣品。最后把3個樣品送化驗室分析測試重金屬含量，結(jié)果如表2所示。

由表2可知，3個樣品的重金屬含量均為Pb最高、Zn次之，最后依次是As和Cd。C1中4種重金屬（Zn、Pb、Cd、As）的含量均比C2的含量高，特別是Zn和Pb，兩者的含量差別較大，可見種植杜鵑花后，土壤中的重金屬含量明顯減少。C3中4種重金屬（Zn、Pb、Cd、As）除As無法檢出外，其他3種重金屬（Zn、Pb、Cd）的含量均較高。顯然，杜鵑花植株中的重金屬來源于對土壤中重金屬的吸收。說明杜鵑花具有較好的吸收土壤重金屬的能力，杜鵑花可用于修復重金屬污染的土壤，特別是對重金屬Pb、Zn污染的修復效果顯著（圖1）。

3 結(jié)論

為探明杜鵑花修復重金屬污染土壤的可行性，采用盆栽杜鵑花試驗，將種植5個月后的杜鵑花植株進行焚燒處理制成灰分，分析比較了種植杜鵑花前后土壤及杜鵑花植株灰分的重金屬含量。結(jié)果表明，杜鵑花可以吸收土壤中的重金屬Zn、Pb、Cd、As，尤其對Zn、Pb的吸收能力較強，說明杜鵑花可以用來修復重金屬Zn、Pb污染的土壤。本研究只是初步性探索，對于杜鵑花吸附土壤重金屬的機理及影響因素的研究尚未涉足，有待今后進一步深入研究。

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