林 海，陳 思，董穎博，孫夢(mèng)瑤，劉璐璐

(1. 北京科技大學(xué) 能源與環(huán)境工程學(xué)院，北京 100083；2. 北京科技大學(xué) 工業(yè)典型污染物資源化處理北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083)

黑藻、狐尾藻對(duì)重金屬鉛、鎘、鉻、釩污染水體的修復(fù)

林 海1,2，陳 思1,2，董穎博1,2，孫夢(mèng)瑤1,2，劉璐璐1,2

(1. 北京科技大學(xué) 能源與環(huán)境工程學(xué)院，北京 100083；2. 北京科技大學(xué) 工業(yè)典型污染物資源化處理北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083)

在實(shí)驗(yàn)室條件下研究水生植物黑藻和狐尾藻對(duì)水體中重金屬Pb2+、Cd2+、Cr6+和V5+的削減效果以及不同濃度重金屬對(duì)植物生理的影響。結(jié)果表明：狐尾藻和黑藻對(duì)Pb2+均具有較好的削減效果，當(dāng)Pb2+濃度為15 mg/L時(shí)，二者的削減率分別達(dá)到98.38%、94.35%；黑藻對(duì)水體中Cd2+(5 mg/L)和Cr6+(0.2 mg/L)的削減率分別為96.53%和69.23%，遠(yuǎn)高于相同重金屬濃度下狐尾藻對(duì)Cd2+的削減率(70.23%)以及對(duì)Cr6+的削減率(26.73%)；但狐尾藻和黑藻對(duì)水體中V5+的削減率均不高，當(dāng)水體中V5+濃度為2 mg/L時(shí)，二者的削減率分別為16.71%和19.23%。葉綠素a、相對(duì)細(xì)胞電導(dǎo)率測(cè)試結(jié)果表明：隨著金屬濃度的升高、培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，葉綠素a含量呈下降趨勢(shì)，相對(duì)細(xì)胞電導(dǎo)率增大；V5+對(duì)黑藻、狐尾藻的脅迫程度較小，其次為Cd2+和Cr6+，且黑藻的受脅迫程度大于狐尾藻的，而Pb2+對(duì)兩種藻類(lèi)的脅迫程度相對(duì)較大?？傊?，黑藻和狐尾藻對(duì)水體中重金屬Pb2+、Cd2+、Cr6+和V5+的污染均有一定的修復(fù)能力，且黑藻的效果優(yōu)于狐尾藻的。

重金屬污染；植物修復(fù)；黑藻；狐尾藻；耐受性

石煤釩礦在開(kāi)采、選礦和冶煉過(guò)程中，礦物的物理化學(xué)性狀將發(fā)生改變，特別是提釩過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量高濃度的廢水、廢渣，在土壤環(huán)境、大氣環(huán)境及水環(huán)境中遷移[1]，并且攜帶與石煤釩礦伴生的重金屬鉻、鎘和鉛等向外界環(huán)境釋放，污染水體和土壤，甚至還會(huì)危害人類(lèi)健康[2-5]。近年來(lái)，由于采用物理方法和化學(xué)方法處理河道水體中的重金屬存在處理效果差、投資成本大、易造成二次污染等問(wèn)題，利用微生物和大型水生植物對(duì)河道水體重金屬進(jìn)行修復(fù)的研究越來(lái)越多[4,6-9]，特別是大型水生植物，具有對(duì)重金屬富集效果佳、生長(zhǎng)狀態(tài)穩(wěn)定、投資成本低等特點(diǎn)，越來(lái)越引起人們的重視[10-12]。黑藻、狐尾藻是水體中常見(jiàn)的藻類(lèi)植物，其具有生長(zhǎng)快，生物量大等生理優(yōu)勢(shì)[13-14]。諸多研究發(fā)現(xiàn)，重金屬脅迫會(huì)抑制的植物葉綠素含量[15]。在不同重金屬脅迫下，植物光合作用和葉綠素含量的變化不同，葉綠素含量可表征植物組織、器官的衰老狀況[8,16]。細(xì)胞通過(guò)細(xì)胞膜與外界環(huán)境進(jìn)行信息交流和物質(zhì)交換，細(xì)胞膜控制和調(diào)節(jié)著細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)的交換和運(yùn)輸，維持細(xì)胞的正常的代謝[15]。當(dāng)植物處于有害環(huán)境時(shí)，細(xì)胞膜會(huì)被首先破壞，從而導(dǎo)致細(xì)胞膜透性增大，因此細(xì)胞膜透性也可作為評(píng)價(jià)污染物對(duì)植物生理影響的依據(jù)[17]。

植物修復(fù)技術(shù)是一種通過(guò)金屬富集植物去除土壤或水體中有害金屬的低成本的、有效的綠色環(huán)境凈化技術(shù)。然而，目前國(guó)內(nèi)外植物修復(fù)的研究大多是關(guān)于單種重金屬富集植物的篩選，而關(guān)于釩礦加工帶來(lái)重金屬污染的植物修復(fù)研究鮮有報(bào)道。本文作者針對(duì)湖北省境內(nèi)某釩礦區(qū)周邊河段水體中重金屬V5+、Pb2+、Cr6+和Cd2+均嚴(yán)重超過(guò)地表II類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn)的問(wèn)題，重點(diǎn)研究了黑藻、狐尾藻對(duì)重金屬鉛、鎘、鉻和釩污染水體的修復(fù)能力，為水生植物修復(fù)釩礦加工帶來(lái)的河流重金屬?gòu)?fù)合污染問(wèn)題后續(xù)研究提供基礎(chǔ)依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料及裝置

黑藻和狐尾藻均購(gòu)于某苗圃基地，生長(zhǎng)環(huán)境無(wú)重金屬影響。試驗(yàn)前使用1/4霍格蘭德?tīng)I(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)，培養(yǎng)用水為經(jīng)暴曬3天的自來(lái)水；培養(yǎng)穩(wěn)定一周后進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)前將植物用自來(lái)水反復(fù)沖洗，再用去離子水沖洗。

以湖北某釩冶煉廠附近河流水體重金屬Pb2+、Cd2+、Cr6+和V5+污染現(xiàn)狀為依據(jù)，分別配制含不同Pb2+、Cd2+、Cr6+和V5+濃度的水樣，所用化學(xué)藥劑分別為硝酸鉛、氯化鎘、重鉻酸鉀、偏釩酸銨。

試驗(yàn)在溫室大棚內(nèi)進(jìn)行，溫度范圍為 27～35 ℃，相對(duì)濕度范圍為70%～90%。裝置采用尺寸為400 mm×300 mm×200 mm透明整理箱。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

湖北某釩冶煉廠附近河道水體中重金屬Pb2+、Cd2+、Cr6+和V5+的濃度分別為5～15 mg/L、5～15 mg/L、0.2～2 mg/L和2～20 mg/L，以此為依據(jù)，配制了含不同重金屬濃度的水樣，V5+濃度分別為2、10和20 mg/L，Cd2+濃度分別為5、10和15 mg/L，Cr6+濃度分別為0.2、1和2 mg/L，Pb2+濃度分別為5、10和15 mg/L。分別將含不同濃度Pb2+、Cd2+、Cr6+和V5+的水樣放入整理箱中，并在各組水樣中添加一定量霍格蘭德?tīng)I(yíng)養(yǎng)液，每箱水樣均為10 L。然后分別放入黑藻和狐尾藻進(jìn)行培養(yǎng)，每箱植物質(zhì)量均為(40±5) g，植株使用固植籃進(jìn)行固定，每組試驗(yàn)設(shè)置3個(gè)平行樣品。同時(shí)設(shè)置未加重金屬的植物培養(yǎng)組作為對(duì)照。試驗(yàn)周期為14天，分別于培養(yǎng)7天、14天采集植物樣品，每次取得新鮮植物樣品質(zhì)量約為0.5 g，置于冰箱保鮮層保存(4 ℃)，保存時(shí)間不超過(guò)24 h，用于測(cè)定植物細(xì)胞電導(dǎo)率及葉綠素含量。并于試驗(yàn)周期結(jié)束時(shí)測(cè)試水中重金屬濃度，并依照公式(1)計(jì)算重金屬削減量。

式中：M為重金屬削減量，mg；ρ1為周期開(kāi)始時(shí)水中重金屬濃度，mg/L；ρ2為周期結(jié)束時(shí)水中重金屬濃度，mg/L。V為水樣的體積，L。

1.3 檢測(cè)方法

1.3.1 葉綠素a含量測(cè)試

采用浸提法用紫外分光光度計(jì)測(cè)定葉片單位鮮重的葉綠素a含量，用于葉綠素提取的葉片作為測(cè)定光合指標(biāo)的葉片。

1.3.2 植物細(xì)胞電導(dǎo)率測(cè)試

選取植株生長(zhǎng)情況正常的葉片若干，將葉片先用自來(lái)水輕輕沖洗除去表面的污物，再用去離子水沖洗，用濾紙輕輕吸干葉片表面的水分。對(duì)照3組，每組設(shè)3個(gè)重復(fù)，各取0.1 g；稱(chēng)樣后剪成長(zhǎng)約 0.2 cm 的小段放入100 mL燒杯中，注入10 mL蒸餾水浸沒(méi)葉片。將燒杯放入真空干燥器中，用真空泵抽氣 10 min以除去水與葉表面之間和細(xì)胞間隙的空氣，使葉片組織內(nèi)電解質(zhì)更易滲出；從真空干燥器中取出后振蕩 10 min，之后在室溫(25 ℃)中放置1 h，使之進(jìn)一步滲透。用電導(dǎo)率儀測(cè)電導(dǎo)率Rl。將燒杯再放入 100 ℃沸水浴中15 min，將組織全部殺死，使原生質(zhì)膜完全破壞；取出放入自來(lái)水冷卻至室內(nèi)溫度。用電導(dǎo)儀測(cè)得電導(dǎo)率R2，以相對(duì)電導(dǎo)率(Ce)表征原生質(zhì)膜受脅迫傷害程度。其計(jì)算公式如下：

1.3.3 水體中重金屬測(cè)試

使用0.45 μm的濾膜濾過(guò)水樣后采用ICP-MS (Agilent 7700)測(cè)試其重金屬含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 狐尾藻、黑藻對(duì)水體中重金屬的削減效果

圖1和圖2所示分別為狐尾藻和黑藻對(duì)水體中不同種類(lèi)和濃度重金屬削減的試驗(yàn)結(jié)果。

由圖1可知，隨著重金屬濃度增加，狐尾藻對(duì)水樣中重金屬的削減量逐漸增加，但是對(duì)水樣中V5+和Cr6+的削減率逐漸減小。狐尾藻對(duì)水體中鉛的削減率最高，當(dāng)水體中Pb2+濃度為5、10和15 mg/L時(shí)，重金屬的削減率分別達(dá)到了97.22%、96.74%和98.38%。Cd2+的濃度為5、10和15 m/L時(shí)，削減率分別為70.23%、52.08%和50.95%。狐尾藻對(duì)V5+和Cr6+的削減量相對(duì)不高；V5+濃度為20 mg/L、Cr6+濃度為2 mg/L時(shí)，重金屬削減率分別為5.97%和18.26%。綜上，狐尾藻對(duì)重金屬Pb2+和Cd2+削減效果好，而對(duì)V5+和Cr6+的削減效果較差。

由圖2可知，隨著重金屬V5+、Pb2+和Cd2+濃度增加，黑藻對(duì)水樣中的重金屬削減量增加。而隨著Cr6+濃度增加，黑藻的削減量先增大后減小；說(shuō)明Cr6+濃度為2 mg/L時(shí)，黑藻對(duì)Cr6+的削減能力已經(jīng)達(dá)到極限。黑藻對(duì)Pb2+對(duì)削減率隨濃度增加而增大，Pb2+濃度為5、10和15 mg/L時(shí)的削減率分別為89.63%、92.27%和94.35%。黑藻對(duì)Cd2+的削減效果也較好，Cd2+濃度為5 mg/L時(shí)的削減率高達(dá)96.53%。黑藻對(duì)水體中V5+的削減率不高，均都低于20%。

圖1 狐尾藻對(duì)水樣中重金屬的削減效果Fig. 1 Reduction effectiveness of heavy metal in water environment by Myriophyllum verticillatum: (a) V5+; (b) Pb2+; (c) Cd2+; (d) Cr6+

綜合分析得出：狐尾藻和黑藻對(duì)水體中Pb2+均具有較好削減效果，當(dāng)Pb2+濃度為15 mg/L時(shí)，二者對(duì)水體中Pb2+的削減率分別達(dá)到98.38%和94.35%。黑藻在Cd2+濃度為5 mg/L時(shí)削減率達(dá)到96.53%，在Cr6+濃度為0.2 mg/L時(shí)削減率為69.23%；在相同濃度下，狐尾藻對(duì)Cd2+和Cr6+的削減率分別為70.23%和26.73%，削減效果遠(yuǎn)低于黑藻；但狐尾藻和黑藻對(duì)水體中V5+的削減率均不高。當(dāng)水體中V5+濃度為2mg/L時(shí)，二者對(duì)V5+的削減率分別為16.71%和19.23%。狐尾藻和黑藻均可應(yīng)用于修復(fù)Pb2+、Cd2+、Cr6+和V5+污染水體，且在低濃度時(shí)削減效果較好。

2.2 不同濃度V5+、Pb2+、Cd2+和Cr6+脅迫下葉綠素a的變化

重金屬脅迫會(huì)使葉綠素a的含量降低，植物在不同重金屬脅迫下其光合作用和葉綠素a含量的變化是不同的，其含量可表征植物生理狀況[15]。研究4種金屬離子不同濃度培養(yǎng)過(guò)程中植物葉綠素a含量的變化，了解植物的受脅迫程度，可間接評(píng)價(jià)植物在4種金屬不同濃度脅迫下的耐受性。

表1～4所列分別為狐尾藻在不同濃度V5+、Pb2+、Cd2+和Cr6+脅迫下葉綠素a含量。結(jié)果表明，未加重金屬時(shí)狐尾藻葉綠素a含量在兩個(gè)培養(yǎng)周期內(nèi)保持穩(wěn)定。如表1所示， V5+濃度為20 mg/L時(shí)狐尾藻葉綠素a含量隨著培養(yǎng)時(shí)間延長(zhǎng)而減少，培養(yǎng)14天后與空白樣品相比下降了28.5%；V5+濃度低于20 mg/L時(shí)，狐尾藻葉綠素a含量維持在正常水平。表2～4結(jié)果表明，隨著環(huán)境中Cr6+、Cd2+和Pb2+濃度的增加，狐尾藻葉綠素a含量逐漸降低，并隨著培養(yǎng)時(shí)間增加而減少；在培養(yǎng)14天后，Cr6+濃度為2.0 mg/L時(shí)狐尾藻葉綠素a含量下降了56.5%；Cd2+濃度為15 mg/L時(shí)狐尾藻葉綠素a含量下降了56.6%；Pb2+濃度為15 mg/L時(shí)的第14天，狐尾藻葉綠素a含量下降了65.1%，下降幅度最大。

圖2 黑藻對(duì)水樣中重金屬的削減效果Fig. 2 Reduction effectiveness of heavy metal in water environment by Hydrilla verticillata: (a) V5+; (b) Pb2+; (c) Cd2+; (d) Cr6+

表5～8所列分別為黑藻在不同濃度V5+、Pb2+、Cd2+和Cr6+脅迫下的葉綠素a含量。結(jié)果表明，隨著V5+、Pb2+、Cd2+和Cr6+濃度升高，黑藻葉綠素a含量降低；培養(yǎng)14天后，V5+濃度為20 mg/L時(shí)黑藻葉綠素a含量下降了55.4%， Pb2+濃度為15 mg/L時(shí)黑藻葉綠素a含量下降了66.5%， Cd2+濃度為15 mg/L時(shí)黑藻葉綠素a含量下降了69.4%；其中Cr6+對(duì)黑藻葉綠素a含量的影響最大，Cr6+濃度為2 mg/L時(shí)黑藻葉綠素a含量下降了52.0%。

表1 不同濃度V5+脅迫下狐尾藻的葉綠素a含量Table 1 Chla content of Myriophyllum verticillatum stressed under different V5+concentrations

V5+濃度低于20 mg/L時(shí)，兩種藻類(lèi)的葉綠素a含量維持正常水平，V5+濃度為20 mg/L時(shí)狐尾藻葉綠素a含量下降比小于黑藻的。Pb2+對(duì)兩種藻類(lèi)的脅迫程度最大，Pb2+濃度為15 mg/L時(shí)，狐尾藻和黑藻的葉綠素a分別下降了65.1%和66.5%。在Cd2+和Cr6+脅迫下狐尾藻葉綠素a含量下降比小于黑藻的。綜上所述，狐尾藻受重金屬脅迫影響較小。諶金吾[18]的研究表明，Cd2+和Pb2+對(duì)植物光合作用有明顯的抑制作用；葉綠素a與Cd2+的濃度呈負(fù)相關(guān)；而Pb2+對(duì)植物的影響表現(xiàn)為葉綠素a含量顯著降低[19]，這與本研究對(duì)兩種藻類(lèi)葉綠素a的測(cè)試結(jié)果一致。

表2 不同濃度Pb2+脅迫下狐尾藻的葉綠素a含量Table 2 Chla content of Myriophyllum verticillatum stressed under different Pb2+concentrations

表3 不同濃度Cd2+脅迫下狐尾藻的葉綠素a含量Table 3 Chla content of Myriophyllum verticillatum stressed under different Cd2+concentrations

表4 不同濃度Cr6+脅迫下狐尾藻的葉綠素a含量Table 4 Chla content of Myriophyllum verticillatum stressed under different Cr6+concentrations

表5 不同濃度V5+脅迫下黑藻的葉綠素a含量Table 5 Chla content of Hydrilla verticillata stressed under different V5+concentrations

表6 不同濃度Pb2+脅迫下黑藻葉綠素a含量Table 6 Chla content of Hydrilla verticillata stressed under different Pb2+concentrations

表7 不同濃度Cd2+脅迫下黑藻的葉綠素a含量Table 7 Chla content of Hydrilla verticillata stressed under different Cd2+concentrations

表8 不同濃度Cr6+脅迫下黑藻的葉綠素a含量Table 8 Chla content of Hydrilla verticillata stressed under different Cr6+concentrations

2.3 不同濃度V5+、Pb2+、Cd2+和Cr6+對(duì)細(xì)胞膜透性的影響

植物細(xì)胞經(jīng)重金屬脅迫，膜透性降低從而導(dǎo)致細(xì)胞電解液外滲，細(xì)胞相對(duì)電導(dǎo)率升高；細(xì)胞相對(duì)電導(dǎo)率越大，表明植物受到的傷害越大[7]。植物膜透性和重金屬離子一般呈負(fù)相關(guān)性，然而不同植物的膜透性變化程度不同[18]。通過(guò)測(cè)試4種不同濃度金屬離子培養(yǎng)下狐尾藻和黑藻的相對(duì)細(xì)胞電導(dǎo)率，可分析兩種藻類(lèi)的細(xì)胞膜受脅迫程度，總結(jié)出重金屬離子影響下植物細(xì)胞膜的穩(wěn)定性和細(xì)胞內(nèi)金屬離子流動(dòng)規(guī)律。圖3和4所示分別為狐尾藻和黑藻在不同濃度V5+、Pb2+、Cd2+和Cr6+脅迫下的細(xì)胞相對(duì)電導(dǎo)率。

圖3的結(jié)果顯示：Pb2+對(duì)狐尾藻的細(xì)胞膜透性影響最嚴(yán)重，Pb2+濃度為15 mg/L時(shí)，狐尾藻的細(xì)胞相對(duì)電導(dǎo)率為93.2%；狐尾藻的細(xì)胞相對(duì)電導(dǎo)率隨著Cd2+和Cr6+濃度增加而增大；V5+濃度小于20 mg/L時(shí)狐尾藻的細(xì)胞膜透性和沒(méi)有重金屬脅迫的植物相比并沒(méi)有太大變化，V5+濃度為20 mg/L時(shí)細(xì)胞相對(duì)電導(dǎo)率增大，為39.6%。

圖3 不同濃度V5+、Pb2+、Cd2+和Cr6+脅迫下狐尾藻的相對(duì)電導(dǎo)率Fig. 3 Relative conductivities of Myriophyllum verticillatum stressed under different concentrations of V5+(a), Pb2+(b), Cd2+(c) and Cr6+(d)

圖4 不同濃度V5+、Pb2+、Cd2+和Cr6+脅迫下黑藻的相對(duì)電導(dǎo)率Fig. 4 Relative conductivities of Hydrilla verticillata stressed under different concentrations of V5+(a) , Pb2+(b), Cd2+(c) and Cr6+(d)

由圖4可知，V5+濃度為2、10和20 mg/L時(shí)，黑藻的細(xì)胞相對(duì)電導(dǎo)率與空白黑藻樣品差異不大，都在30%左右。黑藻的細(xì)胞相對(duì)電導(dǎo)率隨著Pb2+、Cd2+和Cr6+濃度的增加而增大，并隨著培養(yǎng)時(shí)間延長(zhǎng)對(duì)細(xì)胞膜的損害程度也增大；在Pb2+濃度為15 mg/L、Cd2+濃度為15 mg/L、Cr6+濃度為2 mg/L培養(yǎng)14天的環(huán)境下，黑藻的細(xì)胞相對(duì)電導(dǎo)率分別為96.7%、69.5%和90.8%，說(shuō)明Pb2+和Cr6+對(duì)黑藻細(xì)胞膜的損害程度較大。

在4種重金屬不同濃度脅迫下，兩種藻類(lèi)的相對(duì)細(xì)胞電導(dǎo)率表明：V5+對(duì)狐尾藻和黑藻的細(xì)胞膜透性影響均不大；Pb2+對(duì)兩種藻類(lèi)細(xì)胞膜的損害程度最大。在Cd2+和Cr6+脅迫下，黑藻的細(xì)胞膜損害程度較大，導(dǎo)致金屬離子更容易進(jìn)入植物細(xì)胞，這可能是黑藻的削減能力優(yōu)于狐尾藻的原因。葉海波等[19]研究東南景天根細(xì)胞膜滲透性發(fā)現(xiàn)，Zn2+造成植物根部細(xì)胞原生質(zhì)膜受損，使金屬離子更容易進(jìn)入植物根部，這與本研究的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象相符。

3 結(jié)論

1) 狐尾藻和黑藻均對(duì)Pb2+有較強(qiáng)的削減效果，當(dāng)Pb2+濃度為15 mg/L時(shí)，二者對(duì)水體中Pb2+的削減率分別達(dá)到98.38%和94.35%；黑藻在Cd2+濃度為5 mg/L時(shí)削減率達(dá)到96.53%，在Cr6+濃度為0.2 mg/L時(shí)削減率為69.23%；在相同濃度下，狐尾藻對(duì)Cd2+和Cr6+的削減率分別為70.23%和26.73%，削減效果遠(yuǎn)低于黑藻的；狐尾藻和黑藻對(duì)水體中V5+的削減率均不高，當(dāng)水體中V5+濃度為2 mg/L時(shí)，兩種藻類(lèi)對(duì)V5+的削減率最高，分別為16.71%和19.23%。

2) V5+濃度低于20 mg/L時(shí)，兩種藻類(lèi)的葉綠素a含量維持正常水平；V5+濃度為20 mg/L時(shí)，狐尾藻葉綠素a含量下降比小于黑藻的。Pb2+對(duì)兩種藻類(lèi)的葉綠素a含量都有較強(qiáng)的影響作用；Pb2+濃度為15 mg/L時(shí)，狐尾藻和黑藻的葉綠素a含量分別下降了65.1%和66.5%。在Cd2+和Cr6+脅迫下，狐尾藻葉綠素a含量下降比小于黑藻的，因此可認(rèn)為狐尾藻葉綠素a受重金屬脅迫影響較小。

3) V5+對(duì)狐尾藻和黑藻的細(xì)胞膜透性影響均不大；Pb2+對(duì)兩種藻類(lèi)的細(xì)胞膜損害程度最大。在Cd2+和Cr6+影響下，狐尾藻的細(xì)胞膜受損程度小于黑藻的，說(shuō)明狐尾藻在Cd2+和Cr6+脅迫下的耐受性較好。

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Phytoremediation on heavy metal-polluted water of Pb, Cd, Cr and V by Hydrilla verticillata and Myriophyllum verticillatum

LIN Hai1,2, CHEN Si1,2, DONG Ying-bo1,2, SUN Meng-yao1,2, LIU Lu-lu1,2
(1. School of Energy and Environmental Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing100083, China; 2. Beijing Key Laboratory of Resource-oriented Treatment of Industrial Pollutants, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China)

The reduction effect of heavy metal Pb2+, Cd2+, Cr6+and V5+in the contaminated water by Hydrilla verticillata and Myriophyllum verticillatum and the effects of these four heavy metals on the two macrophytes were studied under the experimental conditions. The results show that the reduction effect of Pb2+by Hydrilla verticillata and Myriophyllum verticillatum are the highest. When the concentration of Pb2+is 15 mg/L, the decrease rate reaches to 98.3% and 94.3%, respectively. Besides, the reduction effects of Cd2+(5 mg/L) and Cr6+(0.2 mg/L) by Hydrilla verticillata (96.5%, 69.2%)are higher than those by Myriophyllum verticillatum (70.2%, 26.7%). The reduction effects of V5+by Hydrilla verticillata and Myriophyllum verticillatum are the lowest. When the concentration of V5+is 2 mg/L, the reduction effects are only 16.7% and 19.2%, respectively. The test result indicates that the Chla content of Hydrilla verticillata and Myriophyllum verticillatum decline when the concentrations of Pb2+, Cd2+, Cr6+and V5+increase, while the relative electrical conductivity increases. And the influence degree becomes more obvious as the cultivate time goes by. V5+has the least influence on the physiological characters of two macrophytes, followed by Cr6+and Cd2+. The Chla content and relative electrical conductivity of Myriophyllum verticillatum drops less than those of Hydrilla verticillata under Cr6+and Cd2+stress. The two macrophytes show a weak tolerance under Pb2+stress. Both Hydrilla verticillata and Myriophyllum verticillatum can be recommended for removal of Pb2+, Cd2+, Cr6+and V5+from the contaminated water, and Hydrilla verticillata has a better removal ability of heavy metal.

heavy metal pollution; phytoremediation; Myriophyllum verticillatum; Hydrilla verticillata; tolerance

Dong Ying-bo; Tel: +86-10-62333603; E-mail: ybdong@ustb.edu.cn

X522

A

1004-0609(2017)-01-0178-09

Foundation item： Project (2015ZX07205003) sported by the Major Science and Technology Program for Water Pollution Control and Treatment of China

(編輯 何學(xué)鋒)

國(guó)家水體污染控制與治理科技重大專(zhuān)項(xiàng)資助項(xiàng)目(2015ZX07205003)

2015-12-15；

2016-08-23

董穎博，副教授；電話：010-62333603；E-mail：ybdong@ustb.edu.cn

Received date： 2015-12-15; Accepted date： 2016-08-23