黃伊嘉 張甫平 付卓銳

摘 要：本文調(diào)查了四川甘洛埃岱和赤普溝鉛鋅礦，分析了礦區(qū)土壤及自然生長(zhǎng)的9種優(yōu)勢(shì)木本植物體內(nèi)的鉛含量，并對(duì)植物對(duì)鉛的富集能力和轉(zhuǎn)運(yùn)特性作了初步探討。研究表明，該地區(qū)土壤鉛污染風(fēng)險(xiǎn)高，屬于需要修復(fù)治理的重金屬元素。礦區(qū)內(nèi)西南粗糠、七葉樹(shù)、杉木和青岡4種植物表現(xiàn)出了相對(duì)較強(qiáng)的從土壤和根系向地上吸收并富集鉛元素的能力，可以作為原位修復(fù)甘洛礦區(qū)土壤鉛污染的理想植物品種進(jìn)行下一步修復(fù)效果研究和驗(yàn)證。

關(guān)鍵詞：鉛鋅礦;木本植物;鉛;植物修復(fù)

中圖分類號(hào)：S719 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20200430025

為有效推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)，攀西地區(qū)豐富的礦產(chǎn)資源得到大力開(kāi)發(fā)。然而，由于開(kāi)采帶來(lái)的“三廢”問(wèn)題使礦區(qū)積累了大量的重金屬，土壤質(zhì)量和生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞，對(duì)人體健康造成威脅[1，2]。將優(yōu)勢(shì)鄉(xiāng)土植物應(yīng)用于土壤重金屬修復(fù)，如果其對(duì)污染物耐受性良好或能夠在體內(nèi)積累某種污染物，就可以成為比較理想的修復(fù)植物[3]。

本文通過(guò)對(duì)四川甘洛埃岱和赤普溝鉛鋅礦區(qū)的主要木本植物開(kāi)展調(diào)查，采集優(yōu)勢(shì)植物和礦區(qū)土壤樣品進(jìn)行分析，討論植物與其對(duì)應(yīng)土壤之間的鉛含量關(guān)系，研究了優(yōu)勢(shì)木本植物對(duì)鉛的積累特性，初篩出具有積累能力的理想品種，為恢復(fù)礦區(qū)生態(tài)提供參考。

1 材料與方法

1.1 調(diào)查地點(diǎn)

調(diào)查地點(diǎn)位于四川省西南部的涼山州甘洛縣境內(nèi)。年均溫16.2～18℃，>10℃積溫5062～5393.7℃，年降水量730.8～879.5mm，年蒸發(fā)量1475.5～2107.2mm，年日照1238.9～1661.2h。土壤類型主要為殘積砂頁(yè)巖及灰?guī)r發(fā)育而成的山地黃壤[4，5]。

1.2 試驗(yàn)點(diǎn)選擇與樣品采集

查閱文獻(xiàn)資料，采用實(shí)地調(diào)查的方式，在甘洛縣埃岱和赤普溝2大金屬礦區(qū)周邊分別選擇面積較大、土壤類型單一的3個(gè)地塊作為試驗(yàn)點(diǎn)。在選定的試驗(yàn)點(diǎn)中確定了9種優(yōu)勢(shì)木本植物，每個(gè)品種采集3株代表性植株（可代表該試驗(yàn)點(diǎn)整體植株的樹(shù)齡和長(zhǎng)勢(shì)，生長(zhǎng)健康）的樹(shù)干、樹(shù)葉、樹(shù)根等部位樣品及其植株下對(duì)應(yīng)土壤[6]，使用5點(diǎn)取樣采集混合土壤樣品，采樣深度均為0～20cm，混合均勻，分成4份，每份1kg，裝袋貼上標(biāo)簽。

1.3 植物與土壤樣品前處理及分析

土壤樣品在室溫下自然干燥，充分混勻后取部分風(fēng)干土壤樣品研磨，過(guò)0.2mm尼龍篩，貯于樣品瓶中待分析用[7，8]。

將采集植株的樹(shù)干、樹(shù)葉和樹(shù)根樣品分開(kāi)，用去離子水將附著于樣品上的泥污洗凈，在105℃下殺青30min，于70℃下烘干至恒重，再分別研磨過(guò)20目尼龍篩[4]。

參考標(biāo)準(zhǔn)《GB 5009.268-2016 食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中多元素的測(cè)定》和《GB/T 17141-1997土壤質(zhì)量 鉛、鎘的測(cè)定 石墨爐原子吸收分光光度法》，采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法和原子吸收分光光度法分別對(duì)采集的植物及土壤樣品中鉛（Pb）元素含量進(jìn)行測(cè)定[9]。

2 結(jié)果與討論

2.1 礦區(qū)土壤樣品鉛含量

對(duì)礦區(qū)土壤樣品中鉛元素的含量進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果見(jiàn)表1。

2個(gè)礦區(qū)土壤中鉛元素含量范圍為1838～13457mg/kg。與《GB 15618-2018 土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)》中對(duì)鉛污染風(fēng)險(xiǎn)規(guī)定的篩選值和管制值比對(duì)可知，6個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)中所有土壤樣品的鉛元素含量均遠(yuǎn)高于風(fēng)險(xiǎn)管制值，表明食用農(nóng)產(chǎn)品不符合質(zhì)量安全標(biāo)準(zhǔn)等農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)高，且難以通過(guò)安全利用措施降低。因此，研究植物對(duì)鉛元素的積累特性，可便于今后開(kāi)展原位修復(fù)[10]。

2.2 礦區(qū)周邊優(yōu)勢(shì)木本植物鉛含量

對(duì)礦區(qū)周邊9種優(yōu)勢(shì)木本植物的樹(shù)干、樹(shù)葉、樹(shù)根及對(duì)應(yīng)土壤樣品中Pb元素的含量進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果見(jiàn)表2。

測(cè)定結(jié)果表明，礦區(qū)優(yōu)勢(shì)木本植物的鉛含量，地上部分（樹(shù)干和葉）的鉛含量普遍較高，樹(shù)干的鉛含量范圍在30.1～516.8mg/kg，明顯高于一般正常植物體內(nèi)鉛含量（5mg/kg左右）;葉片鉛含量范圍在0.82～201.8mg/kg，少部分高于樹(shù)干的鉛含量;根部的鉛含量范圍在9.0～91.4mg/kg，大部分低于地上部分的鉛含量。所有植物體內(nèi)鉛含量均未達(dá)到重金屬超富集植物的標(biāo)準(zhǔn)，這可能是由于木本植物的生物量較大且生長(zhǎng)緩慢，造成體內(nèi)富集濃度較草本植物偏低[11]?？紤]到葉片富集的重金屬會(huì)重新參與到污染循環(huán)，因此主要選擇樹(shù)干部分含量較高且高于樹(shù)葉部分含量的植物品種。對(duì)不同種類植物樹(shù)干鉛含量均值進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)可知，七葉樹(shù)的樹(shù)干鉛含量最高，其余各種類植物的樹(shù)干鉛含量也均具有顯著差異。結(jié)合生物量數(shù)據(jù)，分析比較得到9種優(yōu)勢(shì)植物中富集鉛元素含量較高的品種是七葉樹(shù)、西南粗糠、杉木、青岡、光莢含羞草。

2.3 優(yōu)勢(shì)植物對(duì)鉛的富集特性分析及篩選

為了進(jìn)一步反映植物對(duì)重金屬的富集能力和轉(zhuǎn)運(yùn)能力，使用以下2個(gè)公式計(jì)算了優(yōu)勢(shì)植物對(duì)重金屬的富集系數(shù)與轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)，富集系數(shù)與轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)越高，表明植物對(duì)該種重金屬的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)能力越強(qiáng)[1，12]。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。

富集系數(shù)（BCF）=植物體內(nèi)各部位重金屬積累量/土壤中重金屬含量

轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)（TF）=植株地上部分重金屬積累量/根部重金屬積累量

從樹(shù)干部分的富集系數(shù)來(lái)看，所有優(yōu)勢(shì)植物的樹(shù)干重金屬富集系數(shù)均沒(méi)有超過(guò)1，其中系數(shù)相對(duì)較高的品種是杉木、青岡、七葉樹(shù)、松樹(shù)。從葉片部分的富集系數(shù)來(lái)看，除松樹(shù)的富集系數(shù)較高，高于其樹(shù)干富集系數(shù)以外，其余種類的葉片富集系數(shù)都很小。因此結(jié)合樹(shù)干和樹(shù)葉部分的富集系數(shù)篩選出富集能力較強(qiáng)的植物品種是杉木、青岡、七葉樹(shù)。

從轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)來(lái)看，9個(gè)優(yōu)勢(shì)樹(shù)種中有8個(gè)品種的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)大于1，說(shuō)明絕大部分優(yōu)勢(shì)樹(shù)種的轉(zhuǎn)運(yùn)能力很強(qiáng)，重金屬耐性高。其中，西南粗糠的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)最高，其次是七葉樹(shù)、杉木、青岡。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)甘洛鉛鋅礦區(qū)周邊土壤鉛含量調(diào)查測(cè)定，得到該地區(qū)土壤中鉛元素含量范圍在1838～13457mg/kg，檢測(cè)結(jié)果與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的限量值進(jìn)行比較分析，可知該地區(qū)土壤鉛污染風(fēng)險(xiǎn)高，屬于需要修復(fù)治理的重金屬元素。

通過(guò)對(duì)礦區(qū)內(nèi)9種優(yōu)勢(shì)木本植物及其對(duì)應(yīng)土壤進(jìn)行檢測(cè)，比較植物體內(nèi)鉛元素含量、轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)和富集系數(shù)，西南粗糠、七葉樹(shù)、杉木和青岡4種植物表現(xiàn)出了相對(duì)較強(qiáng)的從土壤和根系向地上吸收并富集重金屬鉛元素的能力，可以作為原位修復(fù)甘洛礦區(qū)土壤鉛污染的理想植物品種進(jìn)行下一步修復(fù)效果研究和驗(yàn)證。

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（責(zé)任編輯 賈燦）