兩種禾本科草對(duì)土壤重金屬Pb的富集能力研究

孫方 歐二綾 楊春燕 班騫 韓永芬 李亞嬌

摘要：通過盆栽試驗(yàn)探討了高羊茅和多年生黑麥草對(duì)土壤重金屬Pb2+的富集能力。結(jié)果表明，高羊茅和多年生黑麥草對(duì)Pb2+具有不同程度的富集能力，且隨著Pb2+濃度的升高其富集能力越強(qiáng);但是隨著Pb2+濃度的升高，高羊茅和多年生黑麥草的正常生長(zhǎng)也會(huì)受到影響。

關(guān)鍵詞：多年生黑麥草;高羊茅;Pb2+ 富集能力;株高

采礦、廢氣排放、污水灌溉和使用重金屬制品等人為因素，導(dǎo)致環(huán)境中的重金屬含量增加，超出正常范圍，并導(dǎo)致環(huán)境質(zhì)量惡化[1]。其中鉛是重要的污染重金屬元素之一，同時(shí)也是人、動(dòng)物、植物的非必需元素[2]。土壤鉛污染的研究已越來越受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注[3]。鉛及其化合物是現(xiàn)代社會(huì)重要的工業(yè)原料，廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域[4]。目前鉛對(duì)環(huán)境的污染主要是由廢棄的含鉛蓄電池和汽油防爆劑對(duì)土壤、水源和大氣的污染所導(dǎo)致[5]。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，由化肥、農(nóng)藥、重金屬Pb等主要污染物所導(dǎo)致的農(nóng)田土壤污染日趨嚴(yán)重，已對(duì)生態(tài)環(huán)境、食品安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成威脅[6]。因此，對(duì)重金屬污染環(huán)境進(jìn)行治理是人類面臨的共同任務(wù)。研究表明，所有草種對(duì)鉛均有一定富集能力，只是由于其本身生物-生理學(xué)特性不同，吸收鉛的含量差別很大[7]。高羊茅和多年生黑麥草是兩種常見的多年生冷季型草坪草，生物量較大，可以多次刈割，觀賞性強(qiáng)[8]。因此將其作為修復(fù)土壤鉛污染的實(shí)材，具有獨(dú)特的實(shí)用性[9]。本試驗(yàn)以高羊茅和多年生黑麥草為實(shí)材，研究其對(duì)土壤重金屬Pb2+的富集能力以及不同濃度Pb2+處理對(duì)植株生長(zhǎng)的影響，從而為探索利用兩種草修復(fù)土壤鉛離子污染提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試草種：貴州省草業(yè)研究所黔草5號(hào)高羊茅（Festuca arundinacea）和多年生黑麥草（Lolium multiflorum），由百綠公司提供。供試金屬離子：Pb（NO3）2，均為分析純?cè)噭?/p>

1.2 重金屬溶液配制和濃度設(shè)置

重金屬離子以溶液形式加入到花盆中，重金屬離子濃度依據(jù)中華人民共和國(guó)國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB15618-2008）3級(jí)土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行配制，結(jié)合預(yù)試驗(yàn)結(jié)果設(shè)置4種重金屬離子濃度，其濃度梯度分別為Pb2+（500，1000，1500，2000mg/L）同時(shí)設(shè)置對(duì)照處理。

1.3 試驗(yàn)方法

取適量高羊茅和黑麥草種子均勻播于裝有蛭石基質(zhì)的花盆中，先用霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液澆灌實(shí)驗(yàn)材料，之后用不同濃度重金屬離子溶液（200ml）進(jìn)行脅迫，定期給高羊茅和黑麥草澆蒸餾水并補(bǔ)充霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液，設(shè)置2次重復(fù)，實(shí)驗(yàn)在組培實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行。日常管理每天進(jìn)行，保持培養(yǎng)基質(zhì)處于原持水狀態(tài)，至各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)指標(biāo)測(cè)定結(jié)束為止。

1.4 測(cè)定指標(biāo)與方法

重金屬離子含量測(cè)定：將高羊茅和黑麥草從花盆中取出洗凈，瀝干表面水分后在105℃殺青，70℃條件下烘干，用濕消解法進(jìn)行消煮，最后用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)出Pb2+ 含量。

株高測(cè)定：用直尺進(jìn)行隨機(jī)抽樣測(cè)量得出平均株高。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

運(yùn)用Excel整理數(shù)據(jù)、制作相關(guān)圖表，用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同Pb2+濃度處理對(duì)兩種草坪草Pb2+富集能力的影響

從圖1可以看出，在Pb2+不同濃度處理下，高羊茅和多年生黑麥草對(duì)Pb2+的富集能力均有隨著濃度的升高而不斷升高的趨勢(shì)，且均顯著高于對(duì)照;在不同濃度處理下，除了高羊茅在Pb2+濃度為500mg/L和1000mg/L處理下差異不顯著外，其余各處理間均差異顯著。

從圖2可以看出，在Pb2+不同濃度處理下，高羊茅和多年生黑麥草的株高均有隨著濃度的升高而不斷降低的趨勢(shì)，且除了Pb2+濃度為500mg/L處理與對(duì)照差異不顯著外，其余各處理均顯著低于對(duì)照;不同濃度處理間均差異顯著。

2.2 不同Pb2+濃度處理對(duì)兩種草坪草株高的影響

3 結(jié)論與討論

試驗(yàn)結(jié)果表明，在以國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB15618-2008）3級(jí)土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)量配制的Pb2+處理中，高羊茅和多年生黑麥草都能正常生長(zhǎng)，說明這兩種草坪草對(duì)Pb2+具有較強(qiáng)的抗性[10，11];高羊茅和多年生黑麥草對(duì)Pb2+的富集量均有隨著處理濃度升高而不斷升高的趨勢(shì)，說明這兩種草對(duì)Pb2+具有不同程度的富集能力，并且Pb2+濃度達(dá)到2000mg/L時(shí)其富集量最高說明高羊茅和多年生黑麥草對(duì)高濃度Pb2+環(huán)境具有較強(qiáng)抗性，且高濃度離子環(huán)境對(duì)其富集能力沒有影響;但是從兩種草的株高可以看出，隨著Pb2+濃度的升高其株高不斷降低，說明Pb2+對(duì)高羊茅和多年生黑麥草的正常生長(zhǎng)具有不同程度的影響，但在Pb2+濃度達(dá)到2000mg/L時(shí)依然能保持生長(zhǎng)。

從結(jié)果可以看出，高羊茅和多年生黑麥草對(duì)Pb2+具有不同程度的富集能力，且隨著Pb2+濃度的升高其富集能力越強(qiáng)，因此高羊茅和多年生黑麥草對(duì)Pb2+有一定程度的富集能力，可以作為Pb2+污染土壤中植物修復(fù)的待選植株;但是隨著Pb2+濃度的升高，高羊茅和多年生黑麥草的正常生長(zhǎng)也會(huì)受到影響[11，12]，因此，如果在被Pb2+污染的土壤中進(jìn)行草坪建植時(shí)，如果土壤環(huán)境中Pb2+濃度過高會(huì)影響到坪用性狀，在利用高羊茅和多年生黑麥草進(jìn)行Pb2+污染土壤修復(fù)時(shí)需要考慮這方面的因素。

參考文獻(xiàn)

[l] Paterson E，SankaM，Clark L.Urban soil as Pollutant sinks-a case study from Aberdeen，Soctland[J].Apllied Geochemistry，1996，11（12）：129-131.

[2] 盧瑛，龔子同，張甘霖.城市土壤的特性及其管理[J].土壤與環(huán)境.2002，11（2）：206-209.

[3] 龐靜.北京耐土壤重金屬污染城市綠化植物的篩選和評(píng)價(jià)[D].北京林業(yè)大學(xué)，2008.

[4] 吳新民，李戀卿，潘根興，等.南京市不同功能區(qū)土壤中重金屬Cu、Zn、Pb和Cd污染特征[J].環(huán)境科學(xué)，2003，24（3）：105-111.

[5] 鄭袁明，余柯，吳亂濤，等.北京市城市公園土壤鉛含量及其污染評(píng)價(jià)[J].地理研究，2002，21（4）：418-424.

[6] Manta D S，Angelone M，Bellanea A，et al.Heavy metal in urban soil：a case study from the city of Palermo（Sicily），Italy[J].The Science of the Total Environmental，2002（300）：229-243.

[7] 張銀龍，陸亞芳，王亞超.大氣污染梯度下樹木附生苔鮮植物生理生化指標(biāo)的變化[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2006，30（5）：5-9.

[8] 陳同斌，韋朝陽，黃澤春.砷超富集植物娛蛤草及其對(duì)砷的富集特征[J].科學(xué)通報(bào)，2002（47）：207-210.

[9] 李永濤，吳啟堂.土壤重金屬污染治理措施綜述[J].熱帶亞熱帶土壤科學(xué)，1997，6（2）：134-139.

[10] 官東生，陳玉娟，阮國(guó)標(biāo).廣州城市及近郊土壤重金屬含量特征及人類活動(dòng)的影響[J].中山大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2001，40（4）：94-101.

[11] 梅惠.城郊部分菜地土壤重金屬污染簡(jiǎn)述[J].地質(zhì)科技情報(bào)，2004，23（1）：89-93.

[12] 師利明，郭軍慶，羅德春.對(duì)公路兩側(cè)土壤中鉛積累模式的理論探討[J].西安公路交通大學(xué)學(xué)報(bào)，1998，18（3）：13-151.