（環(huán)境科學(xué)專業(yè)論文）鎘污染土壤的植物修復(fù)研究.pdf

但向葉片轉(zhuǎn)運的能力卻很小 4 雞冠花地上部和地下部對c d 的吸收富集的量雖然不大 但是當 土壤c d 濃度在5m g k 時 地上部富集的c d 含量大于地 g 5 0m g k g 下部的c d 含量 說明在這一濃度區(qū)域內(nèi)雞冠花地上部的轉(zhuǎn)運艟力較 好 把重金屬c d 都已經(jīng)從地下轉(zhuǎn)移至地上部 當土壤中c d 濃度為 5 0 m g k g 1 0 0 m g k g 時 其地上部 地下部的富集規(guī)律滿足地下部 地 上部 也說明了隨著土壤鎘濃度的不斷升高 雞冠花地下部向地上部 轉(zhuǎn)移c d 的能力在不斷降低 5 茶花風仙雖然地下部的含c d 量都超過了c d 超富集植物的標準 但是地上部的含c d 量較低 而且地上部的富集系數(shù)和轉(zhuǎn)運系數(shù)也都較 小 不能將其用于修復(fù)c d 污染的土壤 6 本試驗所研究的2 0 種植物當中 向日葵 人莧菜 蓖麻 紫花 苜蓿 白蘿卜 金魚草 須苞石竹 綠豆 荷蘭豆 茼蒿 生菜以及 圓葉菠菜地上部和地下部富集c d 的含量都比較少 尤其是蓖麻 綠豆 以及荷蘭豆 這三種植物富集c d 的含量為最高為3 8 7 m g k g 8 4 7 m g k g 和5 2 2 m g k g 因此 這十二種植物不能作為富集植物修復(fù) c d 污染的土壤 7 黃心烏地上部和地下部積累的c d 含量雖然沒有達到或者超過 l o o m g k g 但是 隨著土壤中c d 濃度的不斷升高 黃心烏地上部和地 下部對c d 的富集含量在不斷增加 而且當 壤c d 濃度為i o o m g k g 時 黃心烏地上部c d 含量為9 4 9 7 m g k g 接近c d 超富集植物的臨界 濃度 因此 還需要更進一步的試驗來判斷黃心烏對c d 污染土壤的修 復(fù)能力 8 通過實驗發(fā)現(xiàn)大部分植物對c d 吸收積累的量隨土壤中c d 處理濃 度的增大而增加 而少數(shù)幾種植物在高濃度時的變化規(guī)律不明顯 這 是因為高濃度下過量的 c d 對植物的生理生化產(chǎn)生了毒害作用 并且植 物會改變對c d 的吸收來保證自身的正常生長 例如 向日葵體內(nèi)c d 含量在o m g k g5 0 m g k g 時隨土壤中c d 濃度的升高而增加 但在 5 0 m g k g l o o m g k g 時 隨土壤中c d 濃度的升高而降低t 說明了向日 葵在o m g k g 5 0 m g k g 時對c d 污染的土壤的修復(fù)效果較好 9 c d 在一定的低濃度范圍時對修復(fù)植物的生長有促進作用 而在 高濃度時 對植物的生長會產(chǎn)生抑制作用 由于不同植物種類其生理 特性不同 c d 對植物產(chǎn)生毒害作用的臨界濃度以及對植物生長產(chǎn)生的 抑制程度也有差別 例如 茶花鳳仙 人莧菜 紫花苜蓿以及苘蒿受 c d 毒害的l 臨界濃度為5 m g k g 百日草 向日葵的l 臨界濃度為2 5 m g k g 而蓖麻和圓葉菠菜受c d 毒害的濃度為5 0 m g k g 關(guān)鍵詞 植物修復(fù) 超積累植物 重金屬 c d 土壤污染 n i r e s e a r c ho nt h ep h y t o r e m e d i a t i o no fs o i l p o l l u t i o nb yc d w e i l i a n g h u a n a b s t r a e t t h er e p a i ro ft h es o i lp o l l u t i o n n o to n l yi sah o tr e s e a r c hf i e l d o ft h ec u r r e n te n v i r o n m e n t a ls c i e n c e b u ta l s oo n eo ft h em o s tc h a l l e n g e d r e s e a r c hd i r e c t i o n s t h ep o l l u t i o no fh e a v ym e t a lt os o i lh a st h ec h a r a c t e r s o fd i s g u i s i n g l a g g i n g a c c u m u l a t i n ga n di r r e v e r s i b l e w h i c hw a se v e n h a r d e rt h a nt h a tt oa i ra n dw a t e r a n da l s oh a r dt ob ef i n do u t s oi t sv e r y e s s e n t i a lt of i n di to u ti ne a r l yd a y sa n dr e p a i ri ti nt i m e n o w d a y s t h e t e c h n i q u eo fp h y t o r e m e d i a t i o n b e c a u s eo fi t ss a f e l o w p r i c e dc h a r a c t e r s i s b e c o m i n gah o ts u b je c t a n d i s r e l a t i v e l ys u i t a b l e f o ra d o p t i n gi n d e v e l o p i n gc o u n t r i e s s oi t s av e r yn e wp r o m i s i n gt e c h n o l o g y o nt h e b a s i so ft h er e s e a r c ha b o u tt h i ss u b j e c tb o t ha th o m ea n da b r o a d w e s e l e c t e d2 0d i f f e r e n tk i n d so fp l a n t si nd i f f e r e n td e n s i t yo fc dp o t s e x p e r i m e n ti no u t d o o r s t h r o u g hd e t e r m i n i n gb i o m a s s c o n c e n t r a t i o no f c d t h ee n r i c h m e n tc o e m c i e n ta n dt r a n s f o r m a t i o nt o e f f i c i e n to fp l a n ta n d a n a l y s i n gt h er e g u l a t i o f io fi t sg r o w t ha n de n r i c h m e n t t oc h o o s ep l a n t w h i c hc o u l dr e p a i rt h es o i lo fc dp o l l u t i o n t h em a j o rr e s u l t so ft h i ss t u d ya r ea sf o l l o w s 1 t h e r ea r et h r e ei n d e x e sw h i c hw e r es e l e c t e df o rt h es c r e e n i n gi n d e x t h ef i r s ti st h ec o n c e n t r a t i o no fc di na b o v e g r o u n dt i s s u ea n d d o w n g r o u n dt i s s u eo fp l a n t s t h es e c o n di st h ee n r i c h m e n tc o e f f i c i e n ti n r o o t s c a u d i c e sa n dl e a v e s t h et h i r di st h et r a n s f o r m a t i o nt o e f f i c i e n ti n a b o v e g r o u n dt i s s u ea n dd o w n g r o u n dt i s s u eo fp l a n t s a c c o r d i n gt ot h e s e l e c t i n gi n d e x e s e i g h tp l a n t sw e r es e l e c t e do u tf r o m2 0p l a n t sw h i c h m a yb eu s e d f o rr e p a i r i n gt h es o i lo fc dp o l l u t i o n a c c o r d i n gt ot h e e n r i c h m e n tc a p a b i l i t yo fp l a n t s t h es e q u e n c ei sv i o l at r i c o l o rv a r h o r t e e a r h o r t e n s i sd c g r e e nv e g e t a b l e s t a g e t e sp a t u l a 上 z i n n i ae l e g a n s j a c q c e l o s i sc r i s t a t a i m p a t i e n s b a l s a m i c a h u a n gx i n c r o wa n d c h r y s a n t h e m u ms o r o n a r i u ml 2 t h ec o n c e n t r a t i o no fc di na b o v e g r o u n d t i s s u eh a se x c e e d e d i v 1o o m g k g w h e nt h e d e n s i t y o fc di nt h es o i li s 7 5 m g k g t h e c o n c e n t r a t i o no fc do fv i o l at r i c o l o rv a r h o r t ev a r h o r t e n s i sd c a n d d a q i n g c a ia r e1 0 8 3 0 m g k ga n d1 0 2 7 0 m g k g w h e nt h ed e n s i t yo fc di n t h es o i li s lo o m g k g t h ec o n c e n t r a t i o no fc do ft a g e t e sp a t u l ali s 1 0 1 7 0 m g k g t h et r a n s f o r m a t i o n c o e f f i c i e n t c h a n g e l i k et h e s e t h e t r a n s f o r m a t i o nt o e f f i c i e n to fv o l at r i c o l o rv a r h o r t ev a r h o r t e n s i sd ci s b i g g e r t h a n0 9 e x c e p tw h i c h i so 4 7w h e nt h e d e n s i t y o fc di s 1 0 0 m g k g a n dt h et r a n s f o r m a t i o nc o e f f i c i e n to fd a q i n g c a ii sb e t w e e no 4 9 a n d1e x c e p tw h e nd e n s i t yo fc a d m i u mi s5 m g k gw h i c hi sb i g g e rt h a n1 t r a n s f o r m a t i o nc o e f f i c i e n to ft a g e t e sp a t u l a i sb i g g e rt h a n1 o n l yw h e n t h ed e n s i t yo fc a d m i u mi s5 m g k g o t h e rc a d m i u md e n s i t yi ss m a l l e rt h a n 1 t h e r e f o r e t h ep h y t o r e m e d i a t i o ne f f i c i e n c yo ft h e s et h r e ek i n d so f p l a n t s i sv i o l at r i c o l o rv a r h o r t ev a r h o r t e n s i sd c d a q i n g c a i t a g e t e sp a t u l a 三 3 w h e nt h ed e n s i t yo fc di nt h es o i li s5 0 m g k g t h ec o n c e n t r a t i o no f c di nd o w n g r o u n dt i s s u eo fz i n n i ae l e g a n sj a c qi s 110 7 9m g k g w h e n t h ed e n s i t yo fc di nt h es o i li s10 0 m g k g t h ec o n c e n t r a t i o no fc di n a b o v e g r o u n dt i s s u ei s9 4 51m g k g a p p r o a c ht ot h ec r i t i c a lc o n c e n t r a t i o n o fh y p e r a c c u m u l a t o r t h et r a n s f o r m a t i o nc o e f f i c i e n to fi na b o v e g r o u n d t i s s u e 地上部 而且隨著土壤種c d 處理水 平的增大 地上部和地下部曲線之間的距離也逐漸增大 表明在高濃度 區(qū)域時茶花鳳仙地上部的轉(zhuǎn)運能力受到c d 的抑制而有所下降 雞冠花地上部和地下部對c d 富集積累的濃度曲線見圖1 8 雞冠花 對c d 的富集量不高 沒有達到超富集植物的標準 但是其富集c d 的曲 線變化圖與其它的植物種類稍有不同 6 0 0 0 摹5 0 0 0 簍舍4 0 0 0 墨毫3 0 o o 基5 2 0 0 0 幫1 0 o o 0 0 0 一地下 口一地上 05 2 5 5 07 51 0 0 土壤中鎘濃度 m g k g 圈1 8 雞冠花對誦富集的濃度曲線 從圖中可以看出 當土壤中c d 濃度為5 m g k g 5 0 m g k g 時 雞冠 花地上部 地下部對c d 的富集規(guī)律是地上部 地下部 也就是說當土壤 中c d 濃度為5 m g k g 5 0 m g k g 時 雞冠花體內(nèi)的c d 含量已經(jīng)開始從地 下部向地上部轉(zhuǎn)移 但是轉(zhuǎn)移的效率隨著c d 濃度的不斷升高而降低 當 土壤中c d 濃度為5 0 m g k g l o o r s g k g 時 其地上部 地下部的富集規(guī)律 是地下部 地上部 也說明了雞冠花地下向地上轉(zhuǎn)移c d 的能力在不斷降 低 因此 雞冠花在土壤c d 濃度為5 m g k g 5 0 m g k g 時的修復(fù)效果會 比較好 但隨土壤c d 濃度的繼續(xù)增加 修復(fù)效果也會隨之降低 百日草體內(nèi)各部位c d 含量與土壤中c d 濃度之間的關(guān)系曲線見圖 1 9 x 地下 o 一地上 o52 55 07 51 0 0 土壤中鎘濃度 m g k g 圈1 9 百日草富集鎘的旅度曲線 從圖中可以看出 隨土壤中c d 濃度的增加 百日草根 莖 葉中 的c d 含量呈上升趨勢 當土壤中c d 濃度為7 5m g k g i o o m g k g 時 百日草 地下部c d 含量在土壤c d 濃度為5 0 m g k g 時就已經(jīng)超過了i o o m g k g 達到1 1 0 7 9m g k g 而地上部的c d 含量在土壤中c d 濃度為i o o m g k g 時才達到9 4 5 1 m g k g 而國際上對超富集植物的定義是必須滿足植物地 上部重金屬含量達到或者超過所要求的臨界值含量以及轉(zhuǎn)運系數(shù) l 的 條件 面對c d 的超富集植物的定義具體為植物葉片或地上部 干重 中含c d 量達到或超過1 0 0 m g l k g 同時滿足轉(zhuǎn)運系數(shù) 1 的條件 也就 是說百日草并沒有達到c d 超富集植物的標準 但是從圖中曲線走勢可 以看出 隨著土壤中c d 濃度的繼續(xù)增加 百日草體內(nèi)富集吸收c d 的含 量也有可能繼續(xù)升高 因此 百日草能否作為修復(fù)植物用于c d 污染的 4 0 o 0 0 o o o o o o 0 o o o o 0 o o o 0 o o o 0 o o o o o 5 o 5 o 5 o 5 4 3 3 2 2 l l 蘭裔m 一郇曙愛葚s靶 土壤 還需進一步的試驗來證明 孔雀草各部位富集c d 的濃度曲線如圖2 0 所示 分析圖中變化規(guī)律可知 孔雀草地上部和地下部的c d 含量隨土壤 c d 處理水平的增大而增加 并且在土壤c d 濃度為1 0 0 m g k g 時 孔雀草地 上部富集的c d 含量為1 0 1 7 0 m g k g 已經(jīng)很超過c d 超富集植物的標準 孔雀草各部位含c d 量與大部分植物對重金屬的富集規(guī)律地下部 地上 部相符合 可見孔雀草將重金屬c d 主要存儲在根部 但是當土壤c d 濃 度為1 0 0 m g k g 時 其根種富集c d 的含量有所下降 當土壤中c d 濃度為5 m g k g 5 0 m g k g 時 孔雀草地上部和地下部 富 x 一地下 o 一地上 o52 55 07 5l o o 土壤中鎘濃度 m g k g 圖2 0 孔雀草富集鎘的濃度曲線 集c d 的濃度曲線之間的距離比較近 也就是說地上部的轉(zhuǎn)運能力比較 好 但是當土壤中c d 為5 0 m g k g l o o m g k g 對 孔雀草從地下向地上 轉(zhuǎn)運c d 的能力在不斷降低 由此可見 當土壤c d 濃度處于5 m g k g 5 0 m g k g 時 孔雀草作為 一種c d 的修復(fù)植物對污染土壤的修復(fù)效果會比較好 但是隨著濃度的 繼續(xù)升高 孔雀草的修復(fù)c d 污染的能力也在不斷下降 大青菜地上部和地下部吸收c d 含量與土壤中c d 濃度之間的變化曲 線如圖2 l 所示 4 l o 0 0 o o 0 0 0 0 0 0 o o 0 o 0 o 0 o o o o 5 0 5 o 5 3 2 2 l l 呈 a山 一舡爨最肇霉輯 x 地下十地上 52 55 07 51 0 0 土壤中鎘濃度 m g k g 圖2 l 大青菜富集鎘的濃度曲線 從圖中可以看出 大青菜地下部和地上部富集c d 的含量在土壤中 c d 濃度為1 0 0m g l k g 時分別為2 0 4 3 6 m g k g 和1 0 8 4 9 m g k g 符合國際 上對c d 超富集植物的定義 但是隨著土壤中c d 濃度的增加 地上部與 地下部曲線之間的差距越來越大 表明大青菜地上部的轉(zhuǎn)運能力隨著土 壤中c d 濃度的不斷上升在逐漸降低 2 第二批的十種植物 從表6 可以看出 金魚草 須苞石竹 綠豆 荷蘭豆 生菜以及圓 葉菠菜根 莖 葉中的含c d 量都比較少 與超富集植物的標準相差很 遠 在此就不再多做贅述 而將其余四種植物的體內(nèi)c d 含量與土壤中 c d 濃度的關(guān)系曲線作以詳細說明 蒸卜二二 x 霎1 0 0 0 0 0 藝二 一 辯 0 0c 么 土壤中鎘濃度 m g k g 圖2 2 茶花鳳仙富集鎘的濃度曲線 o 0 o o o o o 0 o o o o o 0 0 0 o 0 5 o 5 o 5 2 2 1 1 硼 扣暈罡棼s靶 第二批種植的茶花風仙地上部和地下部富集c d 含量的多少隨土壤 中c d 濃度變化的趨勢如圖2 2 所示 從圖中可以看出 當土壤中c d 濃度為2 5 m g k g 時 地下部吸收的 c d 已經(jīng)達到了1 1 2 2 1 m g k g 而地上部的c d 含量為5 0 4 1 m g k g 當土 壤中c d 濃度達到1 0 0 m g k g 時 地下部積累的c d 含量升高到了 2 0 3 3 0 m g k g 而地上部的c d 含量僅為7 4 9 4 m g k g 表明和大部分植物 一樣 茶花風仙也是把重金屬c d 大部分富集在根部 而且滿足地下部 地上部的規(guī)律 第二批種植的茶花鳳仙與第一批的比較 第二批的茶花風仙地上部和地下部的含c d 量總體比第一批的多 而 且曲線變化趨勢表明 第二批的地上部和地下部之問的積累差距要比第 一批的大 分析原因可能是第一批的茶花鳳仙是在其長出四片真葉時從 別處移植的 受c d 影響的時閫較短 而第二批的是直接把花籽種植在 含c d 的土壤中 受c d 影響的時間較長導(dǎo)致的 o52 55 07 51 0 0 土壤中鎘濃度 m g k g 圖2 3 三色堇富集鐲的濃度曲線 三色堇地上部和地下部吸收的c d 含量隨土壤中c d 濃度變化的曲線 見圖2 3 從圖中可以看出 當土壤濃度為o m g k g 2 5 m g k g 時 地上部和地 下部吸收的重金屬c d 隨土壤c d 濃度的增加而增加 當土壤中c d 濃度 為5 0 m g k g 時 各部位含c d 量均有所下降 分析原因可能是由于試驗 誤差引起的 但是當土壤中c d 濃度繼續(xù)上升 地上部和地下部的含c d o o o o o o 目 0 9 o 5 z z i l e趟愛器丑母霉靶 量也繼續(xù)增加至1 0 8 3 0 m g k g 和2 1 4 2 1 m g k g 達到國際上對重金屬c d 超富集植物的要求 但是 超積累植物還必須滿足生物量大 轉(zhuǎn)運系數(shù) 都大于1 的條件 因此 三色堇是不是超積累植物還需要進一步的驗證 o 1 0 0 0 0 音8 0 0 0 醚6 0 0 0 藿4 0 0 0 星 拉2 0 0 0 薹o o o i d 地下十地上 052 55 07 5 土壤鎘濃度 1 9 k s 圖2 4 黃心烏富集鎘的濃度曲線 l 052 55 0 7 51 0 0 土壤中鎘濃度 m g k g 圈2 5 苘蒿富集鎘的濃度曲線 黃心烏和茼蒿體內(nèi)不同部位富集c d 的濃度曲線如圖2 4 和圖2 5 所 示 與大部分植物類似 植物體內(nèi)的c d 含量隨土壤中c d 濃度的升高而 增加 并且接近了c d 超積累植物的重金屬含量標準 從圖中可以看出 變化趨勢也遵循地下部 地上部的變化規(guī)律 舭 n 3 扣冪茁肇髯霉 1 一 二 一 二一 r r r r l 占 4 4 富集系數(shù)和轉(zhuǎn)運系數(shù) 對于超積累植物的篩選 富集系數(shù) b c f 和轉(zhuǎn)運系數(shù) t f 也是 確定修復(fù)植物能否應(yīng)用于重金屬c d 污染土壤的重要標準 富集系數(shù)能夠反映某種植物對重金屬的富集能力 表7 和表8 分別 給出了第一批和第二批各種植物的富集系數(shù) 轉(zhuǎn)運系數(shù)可以反映出重金 屬在植物體內(nèi)的運輸和分配情況 表9 和表l o 分別給出了第一批和第二 批各種植物的轉(zhuǎn)運系數(shù) 從上面分析可以知道 初次篩選的l o 種植物體內(nèi)各部位c d 含量相 對比較高 有可能是c d 的超富集植物 通過富集系數(shù)和轉(zhuǎn)運系數(shù)的進 一步比較 確認它們是否為重金屬c d 的超積累植物 4 4 1 富集系數(shù) 富集系數(shù)能夠反映某種植物對重金屬的富集能力 表6 和表7 中列 出了第一批和第二批各類植物的富集系數(shù) 主要針對通過c d 含量篩選 出的9 種植物 包括第一批的茶花風仙 雞冠花 百日草 孔雀草以及 大青菜和第二批的茶花鳳仙 三色堇 黃心烏以及茼蒿 根 莖 葉的 富集系數(shù)進行分析 在5 個c d 處理濃度水平下 這9 種植物富集系數(shù) 的變化趨勢有兩種情況 第一種隨著土壤中c d 處理濃度的增加 植物根 莖 葉的富集系 數(shù)不斷降低 即土壤中c d 濃度在5m g k g 1 0 0m g k g 之間 隨c d 濃 度不斷增加 富集系數(shù)逐漸降低 這類變化的植物居多數(shù) 主要有第一 批的茶花鳳仙 雞冠花 孔雀草 大青菜和第二批的茶花鳳仙 三色堇 黃心烏以及苘蒿 尤其是第二批種植的茶花風仙以及三色堇 如圖2 6 和圖2 7 所示 茶花風仙根 莖 葉對c d 的富集峰值在土壤c d 濃度為 5 m g k g 已經(jīng)高達1 8 5 8 9 7 0 和8 1 7 而三色墓地下部和地上部對c d 的富集峰值在土壤c d 濃度為5 m g k g 時分別為1 5 6 6 和l5 0 5 完全符 合了超富集植物富集系數(shù)大于l 的要求 但是 這八種植物對c d 的富 表7 第一批l o 種植物不同部位富集系數(shù) 表8 第二批l o 種植物不同部位富集系數(shù) 積累能力較好 可應(yīng)用于修復(fù) 一旦土壤中c d 濃度增加 這八種植物 4 7 修復(fù)被c d 污染的土壤的能力將會下降 2 0 0 0 1 5 0 0 赫 豢l o 0 0 5 0 0 x 根廿莖十葉 o52 55 07 5 1 0 0 土壤中鎘濃度 m g k g 圈2 6 茶花鳳仙 第二期 體內(nèi)富集系教的變化曲線 1 8 0 0 1 6 o o 1 4 0 0 巔1 2 0 0 幡1 0 0 0 囂 4 0 0 2 0 0 0 0 0 o5 2 55 07 5 土壤鎘濃度 r n g k g 圖2 7 三色堇體內(nèi)富集系數(shù)的變化曲線 1 0 0 第二種隨著土壤中c d 濃度的增加富集系數(shù)在某一個臨界濃度時出 現(xiàn)一個高峰 即單峰富集型1 2 6 1 如圖2 8 所示是向日葵根 莖 葉中的 富集系數(shù)隨土壤c d 濃度升高而變化的曲線圖 當土壤c d 濃度為 5 m g k g 2 5 m g k g 時 向日葵根 莖 葉的富集系數(shù)隨土壤c d 濃度的 升高而降低 當土壤c d 濃度為2 5 m g k g 5 0 m g k g 時 其富集系數(shù)曲 線有所上升 而當土壤c d 濃度繼續(xù)上升到1 0 0 m g k g 時 向日葵的富 集系數(shù)又開始上升 因此 向日葵根 莖 葉的富集系數(shù)的高峰出現(xiàn)在 土壤c d 濃度為5 0 m g k g 時 分別為1 1 2 1 0 4 和o 4 6 1 6 0 1 4 0 1 2 0 鬈吣1 0 0 鈿o 6 0 o 4 0 o 2 0 o 0 0 碳一根 o 莖 葉 05z 55 07 5l o o 土壤中鎘濃度 m g k g 圖2 8 向日葵體內(nèi)富集系數(shù)變化曲線 第三種隨著土壤c d 濃度的增加富集系數(shù)出現(xiàn)兩個高峰 即雙峰富 集型 例如 百日草體內(nèi)富集系數(shù)的變化曲線見圖2 9 從圖中可以看出 百日草根 莖的曲線在2 5 m g k g 和1 0 0 m g k g 時出 現(xiàn)兩個高峰 而葉片的富集系數(shù)卻隨c d 濃度的增加而降低 說明葉片 在c d 處理濃度為5 m g k g 時的富集量已經(jīng)達到最大值 隨c d 濃度的迸 一步增加 百日草對c d 的修復(fù)能力將會有所下降 4 0 0 3 5 0 3 0 0 辯 1 0 0 0 5 0 o 0 0 x 根小莖十葉 052 55 07 5 土壤中鎘濃度 m g k g 圖2 9 百日草體內(nèi)富集系數(shù)變化曲線 1 0 0 4 4 2 轉(zhuǎn)運系數(shù) 轉(zhuǎn)運系數(shù)可以反映出c d 在各植物體內(nèi)的運輸和分配情況 57 1 表9 和表l o 列出了第一批和第二批各類植物的莖和葉中的轉(zhuǎn)運系數(shù) 表9 第一批植物的轉(zhuǎn)運系數(shù) 表l o 第二批植物的轉(zhuǎn)運系數(shù) 在5 個c d 處理濃度水平下 隨著土壤中c d 濃度的不斷增加 由植 物體內(nèi)c d 含量的多少篩選出的9 種植物的轉(zhuǎn)運系數(shù)變化趨勢有兩種情 況 第一種隨土壤中c d 處理濃度的升高 轉(zhuǎn)運系效在低濃度時有不同 程度的增加 到高濃度時又有不同程度的降低 這類植物有向日葵 大 青菜 三色堇以及黃心烏 向日葵莖和葉轉(zhuǎn)運系數(shù)的高峰分別出現(xiàn)在土 壤c d 濃度為5 0 m g k g 和2 5 m g k g 時 三色堇莖 葉轉(zhuǎn)運系數(shù)的高峰均 出現(xiàn)在土壤c d 濃度2 5 m g k g 時 其地上部轉(zhuǎn)運系數(shù)的變化曲線見圖3 0 黃心烏和雞冠花莖 葉轉(zhuǎn)運系數(shù)高峰則出現(xiàn)在土壤c d 濃度為5 0 m g k g 時 如圖3j 所示是黃心烏轉(zhuǎn)運系數(shù)隨土壤c d 濃度變化的曲線 表明 不同植物對c d 的運輸能力不同 即便是同一種植物 莖 葉的運輸能 力也有差別 1 4 0 1 2 0 顫1 0 0 懈0 8 0 轂 們6 0 0 2 0 0 1 0 0 0 8 0 饕o 6 0 翌o 4 0 0 2 0 0 0 0 卜地上 o52 55 07 5l 土壤鎘濃度 嘩 k g 田3 0 三色堇地上部轉(zhuǎn)運系數(shù)變化曲線 r 一地上 02 55 07 51 0 0 土壤中鎘濃度 m g k g 圖3 l 黃心烏地上部轉(zhuǎn)運系數(shù)變化曲線 第二種轉(zhuǎn)運系數(shù)隨c d 處理濃度的升高而降低 例如大青菜地上部 轉(zhuǎn)運系數(shù)的變化 見圖3 2 1 4 0 i 2 0 凝1 0 0 幡0 8 0 戳筆 o 2 0 0 0 0 一地上 0 52 55 0 7 51 0 0 土壤鎘濃度 m g k g 圖3 2 大青菜地上部轉(zhuǎn)運系致變化曲線 從圖中可以看出 大青菜對重金屬c d 的運輸能力隨土壤中c d 濃度 的升高而降低 而且在土壤中c d 濃度為5 m g k g 時 大青菜地上部的 轉(zhuǎn)運系數(shù)大于l 也就是說在5 m g k g 時大青菜把c d 元素較多的運輸?shù)?地上部 但當c d 濃度進一步升高時轉(zhuǎn)運系數(shù)卻在逐漸降低 5 3 5 結(jié)語 5 1 主要結(jié)論 本文采用室外盆栽試驗 人為的給土壤中加入c d 元素 根據(jù)國內(nèi) 外的研究現(xiàn)狀 選取前人未研究過的2 0 種植物 花卉和農(nóng)作物 種植 在不同c d 污染程度的土壤中 通過測定植物各部位的生物量 含c d 量 富集系數(shù)以及轉(zhuǎn)運系數(shù) 分析其生長及富集規(guī)律 從而得出以下結(jié)論 1 以植株地上部 地下部含c d 量 根 莖 葉的富集系數(shù)以及莖 葉中的轉(zhuǎn)運系數(shù)為篩選指標 從2 0 種植物中篩選出了8 種可用于修復(fù) c d 污染土壤的植物 按其富集c d 能力的大小依次是三色堇 大青菜 孔雀草 百日草 雞冠花 茶花風仙 黃心烏以及茼蒿 2 三色堇 大青菜以及孔雀草地上部c d 含量均超過了l o o m g k g 當土壤c d 濃度為7 5 m g k g 時 三色堇和大青菜地上部c d 含量分別是 1 0 8 3 0 m g k g 和1 0 2 7 0 m g k g 當土壤c d 濃度為l o o m g k g 時 孔雀草 地上部c d 含量為1 0 1 7 0 m g k g 轉(zhuǎn)運系數(shù)的變化為 三色堇除了在土壤 鎘濃度為l o o m g k g 時地上部的轉(zhuǎn)運系數(shù)為o 4 7 外 其它c d 處理濃度之 下的轉(zhuǎn)運系數(shù)都大于0 9 而大青菜地上部的轉(zhuǎn)運系數(shù)除在土壤鎘濃度為 5m g k g 時大于l 之外 其它c d 處理濃度時均大于o 4 9 小于l 孔雀 草地上部的轉(zhuǎn)運系數(shù)只有在土壤c d 濃度為5 m g k g 時才大于l 其它c d 處理濃度均小于l 因此 這三種植物對c d 污染土壤的修復(fù)效果是三色 堇最好 大青菜次之 孔雀草最差 3 百日草在土壤c d 濃度為5 0 m g k g 時 地下部的c d 含量為1 l o 7 9 m g k g 當土壤中c d 濃度為l o o m g k g 時 其地上部的c d 含量為 9 4 5 l m k g 接近c d 富集植物的熵晃濃度 而其地上部的轉(zhuǎn)運系數(shù)也小 于1 說明c d 元素大部分都在百日草的根內(nèi) 部分已經(jīng)轉(zhuǎn)移至莖內(nèi) 但 向葉片轉(zhuǎn)運的能力卻很小 4 雞冠花地上部和地下部對c d 的吸收富集的量雖然不大 但是當 土壤c d 濃度在5m g k g 5 0m g k g 時 地上部富集的c d 含量大于地下 部的c d 含量 說明在這一濃度區(qū)域內(nèi)雞冠花地上部的轉(zhuǎn)運能力較好 把重金屬c d 都已經(jīng)從地下轉(zhuǎn)移至地上 當土壤中c d 濃度為5 0 m g k g l o o m g k g 時 其地上部 地下部的富集規(guī)律滿足地下部 地上部 也說 明了隨著土壤鎘濃度的不斷升高 雞冠花地下部向地上部轉(zhuǎn)移c d 的能力 在不斷降低 5 茶花風仙雖然地下部的含c d 量都超過了c d 超富集植物的標準 但是地上部的含c d 量較低 而且地上部的富集系數(shù)和轉(zhuǎn)運系數(shù)也都較 小 不能將其用于修復(fù)c d 污染的土壤 6 本試驗所研究的2 0 種植物當中 向日葵 人莧菜 蓖麻 紫花苜 蓿 白蘿i 金魚草 須苞石竹 綠豆 荷蘭豆 苘蒿 生菜以及圓葉 一菠菜地上部和地下部富集c d 的含量都比較少 尤其是蓖麻 綠豆以及 荷蘭豆 這三種植物富集c d 的含量為最高為3 9 7 m g k g 8 4 7 m g k g 和 5 2 2 m g k g 因此 這十二種植物不能作為富集植物修復(fù)c d 污染的土壤 7 黃心烏地上部和地下部積累的c d 含量雖然沒有達到或者超過 1 0 0 m g k g 但是 隨著土壤中c d 濃度的不斷升高 黃心烏地上部和地 下部對c d 的富集含量在不斷增加 而且當土壤c d 濃度為l o o m g k g 時 黃心烏地上部c d 含量為9 4 9 7 m g k g 接近c d 超富集植物的臨界濃度 因此 還需要更進一步的試驗來判斷黃心烏對c d 污染土壤的修復(fù)能力 8 通過實驗發(fā)現(xiàn)大部分植物對c d 吸收積累的量隨土壤中c d 處理濃 度的增大而增加 而少數(shù)幾種植物在高濃度時的變化規(guī)律不明顯 這是 因為高濃度下過量的c d 對植物的生理生化產(chǎn)生了毒害作用 并且植物 會改變對c d 的吸收來保證自身的正常生長 例如 向日葵體內(nèi)c d 含量 在o m g k g 5 0 m g k g 時隨土壤中c d 濃度的升高而增加 但在5 0 m g k g l o o m g k g 時 隨土壤中c d 濃度的升高而降低 說明了向日葵在o m g k g 5 0 m g k g 時對c d 污染的土壤的修復(fù)效果較好 9 c d 在一定的低濃度范圍時對修復(fù)植物的生長有促進作用 而在高 濃度時 對植物的生長會產(chǎn)生抑制作用 由于不同植物種類其生理特性 不同 c d 對植物產(chǎn)生毒害作用的臨界濃度以及對植物生長產(chǎn)生的抑制程 度也有差別 例如 茶花鳳仙 人莧菜 紫花苜蓿以及茼蒿受c d 毒害 的臨界濃度為5 m g k g 百日草 向日葵的臨界濃度為2 5 m g k g 而蓖麻 和圓葉菠菜受c d 毒害的濃度為5 0 m g k g 5 2 研究特色與創(chuàng)新 1 利用植物修復(fù)原理 采用室外盆栽試驗 人為的給土壤中加入 重金屬c d 選用農(nóng)作物類以及花卉類共2 0 種植物 對重金屬c d 污染的 土壤進行修復(fù) 以期篩選出c d 的超積累植物 對于重金屬c d 污染土壤 的修復(fù)起到積極的推動作用 2 選取的2 0 種植物分別為茶花鳳仙 雞冠花 百日草 孔雀草 向日葵 人莧菜 蓖麻 紫花苜蓿 大青菜 白蘿卜 金魚草 須苞石 竹 三色堇 黃心烏 綠豆 荷蘭豆 苘蒿 生菜以及圓葉菠菜 其中 茶花風仙在第二批重復(fù)種植一次 所選取的這些植物都是前人沒有嘗試 過的植物 其中農(nóng)作物一共1 1 種 花卉一共8 種 3 試驗過程當中將茶花鳳仙 雞冠花 百日草 孔雀草 向日葵 人莧菜 蓖麻 紫花苜蓿 綠豆 荷蘭豆 茼蒿分為根 莖 葉三部分 收獲 而將大青菜 白蘿i 金魚草 須苞石竹 三色堇 黃心烏 生 菜以及圓葉菠菜分為地上和地下兩部分收獲 通過各部位生物量 c d 含 量 富集系數(shù)以及莖 葉的轉(zhuǎn)運系數(shù)四個標準來篩選植物是否為重金屬 c d 的超積累植物 4 本文采取c d 的濃度梯度為0m g k g 5m g k g 2 5m g k g 5 0 m g k g 7 5m g k g l o o m g k g 并對每個濃度梯度都做一個重復(fù) 實驗結(jié) 果采用平均值 5 3 不足之處 由于作者的水平有限以及重金屬污染土壤修復(fù)本身存在很大的難 度 而植物修復(fù)原理自身也存在一定的缺陷 因此 本文在試驗以及研 究過程中不可避免的存在一些問題或者有待深入探討和完善之處 1 本次試驗持續(xù)的時間較長 過程比較復(fù)雜 包括室外的采土 裝盆 種植以及收獲和室內(nèi)的研磨 稱量 消解以及原子吸收分光光度 計上樣品的測量 難免會出現(xiàn)一些人為的或者儀器的誤差以及試驗本身 也存在一定的誤差 可能會造成試驗結(jié)果的偏離 2 第二批種植的植物由于雨水較多 溫度較低 當時的氣候條件 不利于植物的生長 而試驗本身又沒有任何遮雨或遮陽措麓 造成了試 驗種植的有的植株細小 生物量較低 原子吸收分光光度計無法測出其 體內(nèi)c d 含量 使得試驗數(shù)據(jù)不全 這也是影響試驗結(jié)果的一個重要因 素之一 3 由于不同植物的不同部位在不同的c d 濃度條件下 對c d 的吸 收富集能力不同 根據(jù)試驗所得結(jié)果 本試驗中c d 濃度梯度的確定不 太精確 c d 的濃度梯度應(yīng)該再增加一個 1 2 5 m g k g 這也是下一步試驗 應(yīng)該改進的一個問題 參考文獻 1 陳同斌 我國土壤環(huán)境闖題巫待重視 n 2 區(qū)自清 根據(jù)我國污灌現(xiàn)狀建設(shè)污水處理系統(tǒng) j 農(nóng)業(yè)環(huán)境保護 1 9 8 9 8 0 4 2 4 4 3 林肇信 劉天齊 劉逸農(nóng) 環(huán)境保護概論 m 4 孫敬亮 武文鈞 趙瑞雪 張曉霞 重金屬土壤污染及植物修復(fù)技 術(shù) j 長春理工大學(xué)學(xué)報 2 0 0 3 2 6 4 4 6 4 8 5 s i m o nl c a d m i u ma c c u m u l a t i o na n dd i s t r i b u t i o ni ns u n f l o w e rp l a n t j j o u r n a lo fp l a n tn u t r i t i o n 1 9 9 8 2 1 2 3 4 1 3 5 2 6 1m o r e n o c a s e l l e sj m o r a lr p e r e ze s p i n o s aa e t a l c a d m i u m a c c u m u l a t i o na n dd i s t r i b u t i o ni nc u c u m b e rp l a n t j j o u r n a lo fp l a n t n u t r i t i o n 2 0 0 0 2 3 2 2 4 3 2 5 0 7 沈拯國 劉友良 重金屬超量積累植物研究進展 j 植物生理通訊 1 9 9 8 3 4 2 1 3 3 1 3 9 8 k u m a rpban d u s h e n k o vv m o t t t oh e ta 1 p h y t o e x t r a c t i o n t h e u s e o f p l a n t t or e m o v e h e a v y m e a lf r o m s o i l s j e n v i r o n s c i t e c h n o l 1 9 9 5 2 9 1 2 3 2 1 2 3 8 9 利峰 c d 污染土壤的植物修復(fù) j 廣東微量元素科學(xué) 2 0 0 4 1 1 8 2 2 2 6 1 0 顧繼光 周啟星 c d 污染土壤的治理及植物修復(fù) j 生態(tài)科學(xué) 2 0 0 2 2 l 4 3 5 2 3 5 6 l l 曹仁林 賈曉葵 關(guān)于我國土壤重金屬污染對農(nóng)產(chǎn)品安全性影響的 思考 c 第七次全國土壤與環(huán)境學(xué)術(shù)討論會文集 廈門 l l 2 5 1 2 王激情 高積累c d 油菜品種的篩選及其吸收累積c d 特征研究 d 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)位論文 2 0 0 3 f 1 3 蔣先軍 駱永明 趙其國 重金屬污染土壤的微生物學(xué)評價f j 土 壤 2 0 0 0 3 2 3 1 3 0 1 3 4 1 4 任繼凱 陳清朗 陳靈芝等 土壤c d p b z n 及相互作用對作物 的影響 j 植物生態(tài)學(xué)與地植物學(xué)叢刊 1 9 8 2 6 4 3 2 0 3 2 8 5 8 1 5 吳雙桃 c d 污染土壤治理的研究進展 j 廣東化工 2 0 0 5 4 4 0 4 1 1 6 張志杰 王志盈 風眼蓮對鉛c d 廢水凈化能力的研究 j 環(huán)境科 學(xué) 1 9 8 5 l o 5 1 4 1 7 黃會一 蔣德明 木本植物對土壤中c d 的吸收積累和耐性 j 中 國環(huán)境科學(xué) 1 9 8 9 9 5 3 2 3 1 8 林匡飛 張大明 李秋洪 項雅玲 苧麻吸c d 特性及c d 土的改良 試驗 j 農(nóng)業(yè)環(huán)境保護 1 9 9 6 1 5 1 l 4 一 f 1 9 劉云國 尹志平 土壤c d 污染生物整治研究 j 湖南大學(xué)學(xué)報 自 然科學(xué)版 2 0 0 0 2 7 3 3 4 2 0 蘇德純 黃煥忠 油菜作為超累積植物修復(fù)c d 污染土壤的潛力 j 中 國環(huán)境科學(xué) 2 0 0 2 2 2 1 4 8 5 1 2 l 劉威 束文圣 藍崇鈺寶山堇菜 v i o l ab a o s h a n e n s i s 一一種新的 c d 超富集植物 j 科學(xué)通報 2 0 0 3 4 8 1 9 2 0 4 6 2 0 5 0 2 2 陳玉成 董姍燕 熊治廷 表面活性劑與e d t a 對雪菜吸收c d 的 影響 j 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報 2 0 0 4 1 0 6 6 5 l 6 5 6 2 3 姜虎生 c d 脅迫對玉米生理特性的影響 j 遼寧石油化工大學(xué)學(xué)報 2 0 0 4 2 4 2 3 5 3 9 2 4 王激清 茹淑華 蘇德純 印度芥菜和油菜互作對各自吸收土壤中 難溶態(tài)c d 的影響 j 環(huán)境科學(xué)學(xué)報 2 0 0 4 2 4 5 8 9 0 8 9 5 2 5 1 曹德菊 周世杯 項劍 苧麻對土壤中c d 的耐受和積累效應(yīng)研究 j 中國麻業(yè) 2 0 0 4 2 6 6 2 7 2 2 7 5 2 6 王松良 鄭金貴 蕓苔屬蔬菜的c d 富集特性及其修復(fù)土壤c d 污染 的潛力f j 福建農(nóng)轉(zhuǎn)大學(xué)學(xué)報 自然科學(xué)版 2 0 0 4 3 3 1 9 4 1 0 0 f 2 7 吳雙桃 美人蕉在c d 污染土壤中的植物修復(fù)研究f j 工業(yè)安全與 環(huán)保 2 0 0 5 3