前言

由于現代工業的快速發展及農藥的大量使用，大量的重金屬造成的污染日趨嚴重． Cd 是環境介質中的有毒物質，在土壤中滯留時間長，易在土的表層積累，同時被植物所吸收． Cd 易通過農作物進入人體造成毒害，世界衛生組織\\( WHO\\) \\( 2003\\) 和美國環保局\\( USEPA\\) \\( 1994\\) 所規定 Cd 的每日最大允許攝入量\\( ADI值\\) 均為 1 μg ﹒ kg－ 1． 近年來我國關于重金屬的污染也越來越多，中國各大城市菜園土壤和蔬菜已普遍受到了一定程度的重金屬污染，尤其是 Cd 污染現狀令人擔憂． 因此，一些學者將 Cd 污染列為我國土壤污染的最重要和典型的重金屬污染物．優良的土壤修復技術中，種植植物是最好的土壤修復方式． 既可以吸收土壤里的重金屬，也不會帶來新的污染，而且還可以有效地利用已被污染了的土壤，以達到最大的經濟效益，實現環境治理與經濟共同發展的目的． 探尋植物對土壤重金屬污染的響應是生產綠色蔬菜的基礎研究工作，也是保障食品安全的重要研究內容．本項研究旨在通過考察在不同濃度的外源 Cd 污染確環境介質中辣椒對 Cd 的累積效應，尋求綠色辣椒生產要求的土壤 Cd 污染閾值，為無公害辣椒的生產提供理論與技術依據． 并進一步探討辣椒是否適合作為 Cd 污染土壤修復植物，與治理、修復污染環境問題聯系起來，發揮更大的作用．

1 實驗部分

1． 1 儀器
電熱鼓風恒溫干燥箱，\\( 101 －1A，滬南電爐烘箱廠\\) ; 電熱爐，\\( FL －1，北京永光明醫療儀器廠\\) ; 電子分析天平，\\( EL －104，梅特勒 － 托利多儀器上海有限公司\\) ; 原子吸收分光光度計，\\( TAS －990，北京普析通用有限責任公司\\) ．

1． 2 試劑
硝酸 \\( G． R． ，成都科龍化工試劑廠\\) ，高氯酸\\( G． R． ，天津科密歐試劑有限公司\\) ，鹽酸 \\( G． R． ，天津科密歐試劑有限公司\\) ，氫氟酸\\( G． R． ，成都科龍化工試劑廠\\) 3，0%過氧化氫\\( G． R． ，成都科龍化工試劑廠\\) ，鎘粉\\( G． R． ，99． 99%，天津市豐越化學品有限公司\\) ，實驗用水為二次蒸餾水，自配制的鎘標準系列溶液．

1． 3 辣椒的種植
1． 3． 1 試驗材料辣椒種子為豐源 8 號，盆栽所用的土壤為綿陽市游仙區街子鄉蔬菜基地禾康公司土壤，其基本理化條件; pH6． 3 重金屬 Cd 含量 0． 25 mg·kg－ 1．

1． 3． 2 土壤處理 稱取 10． 0 kg 供試土壤于 PVC 塑料盆中\\( 盆底套塑料袋，防止外源添加鎘滲出污染土壤\\) ，然后把鎘粉配成溶液，均勻地澆灌土壤中，攪拌均勻，濃度以純 Cd 計，單位為 mg·kg－ 1，以澆灌清水為對照． 重金屬的起始濃度參考國家土壤環境質量二類標準\\( GB15681 －1995 土壤環境質量標準\\) ． 鎘的添加濃度設定為6 個 \\( 0、0． 5、1． 0、1． 5、4． 5、9． 0 mg·kg－ 1\\) ，其中0 添加為空白試驗\\( 土壤中的 Cd 為0． 25 mg·kg－ 1\\) ．

1． 3． 3 育苗辣椒種子先放入 55 ℃左右的溫水中浸泡15 min，再用1%高錳酸鉀浸泡15 min，撈出用自來水反復沖洗干凈，均勻平鋪在干凈紗布上，置于 30 ℃的玻璃溫室中，待 80% 的種子發芽后轉入石英砂中繼續生長\\( 期間定期供應適量的水分\\) ．

1． 3． 4 盆栽待辣椒長出兩片真葉后，選擇長勢一樣的健壯幼苗移栽到已經添加 Cd 的土壤中，外源 Cd 添加平行質量濃度為: 0、0． 5、1． 0、1． 5、4． 5、9． 0 mg·kg－ 1． 在辣椒成長過程中，適時添加清水，保證辣椒的正常生長． 定期觀察辣椒的長勢，記錄不同鎘含量土壤的辣椒的生長情況．

1． 3． 5 取樣\\( 1\\) 蔬菜樣品: 當辣椒樣品的可食用部位達到上市標準以后，將整株辣椒從土壤中移出，辣椒的根系先用 0． 1%的 EDTA\\( 乙二胺四乙酸\\) 交換根系表面的重金屬 Cd 3 ～4 min，然后用自來水，蒸餾水反復多次的沖洗，最后按照辣椒的根、莖、葉、果實分別取樣\\( 實驗中凡是涉及到的切割部分均用木質刀片完成，每取一個樣品都應將刀片徹底洗凈，嚴防交叉污染\\) ，根據樣品依次貼上對應的標簽． 待風干各樣品表面的水分后，鮮樣稱質量，并記錄，然后放入105 ℃的烘箱中殺青0． 5 h，再在60 ℃恒溫下烘干至恒重． 烘干后的辣椒樣品一式兩份: 一份密封保存，一份手工研磨過 60 目篩，備用．

1． 4 樣品的處理
1． 4． 1 辣椒樣品的消解本次實驗所用消解方法參考國標法，消解體系采用硝酸 － 高氯酸． 主要影響消解結果的是硝酸和高氯酸的比例． 分別采用 V\\( 硝酸\\):V\\( 高氯酸\\) = \\( 1:1，2:1，3:1，4:1，5:1\\) 進行消解條件優化試驗，結果見表 1．【表1】


結果表明，當硝酸與高氯酸體積比為 4:1時消解效果最好．參照 GB/T5009． 15 －2003，將待消解的樣品依次編號，稱取 1． 0000 ～5． 0000 g 樣品于燒杯中，加數粒玻璃珠，然后加入 10 mL 混酸\\( 硝酸∶ 高氯酸 = 4∶ 1\\) ，加表面皿蓋住浸泡過夜． 浸泡完全后在 80 ～120 ℃下進行消解． 消化過程中若變棕黑色，再加混合酸，直至冒白煙，消化液呈無色透明或者略帶黃色表示消化完全，可停止消化． 室溫下冷卻，將試樣消化液洗入或者過濾到\\( 視消化后試樣的鹽分而定\\) 25 mL 比色管，定容至刻度，混合均勻，備用，同時做試劑空白．

1． 4． 2 土壤樣品的消解參照 GB/T17141 －1997，稱取 0． 1000 ～0． 3000 g 土壤樣品于聚四氟乙烯坩堝中，用水潤濕后加 5 mL鹽酸，于通風櫥內的電熱板上低溫加熱，使樣品初步得到分解，取下稍冷，然后加入 5 mL 硝酸，2 mL 氫氟酸，2 mL 高氯酸，加上坩堝蓋于電爐上中溫加熱 1 h 左右，然后開蓋，繼續加熱除硅． 當加熱到冒濃厚的高氯酸白煙時，加蓋繼續加熱，使黑色的有機碳化物充分分解，待坩堝上的黑色有機物完全分解消失后，開蓋驅趕白煙并蒸至樣品成粘稠狀\\( 視消解情況，可繼續加入 5 mL 硝酸，2 mL 氫氟酸，2 mL 高氯酸，可重復上述消解步驟\\) ，當白煙再次基本冒盡且樣品呈粘稠狀時，取下坩堝冷卻，用水沖洗坩堝蓋和內壁，并加入 1mL 的硝酸低溫加熱熔解殘渣，冷卻，最后將溶液轉移至 25 mL 比色管中，定容，搖勻被測．

1． 5 標準曲線的繪制及樣品的測定
用火焰原子分光光度計測定不同金屬時，不同的元素燈要使用不同的工作條件，測重金屬鎘的工作條件選擇: 波長為 228． 8 nm、狹縫為0． 7 nm、氬氣流量為250 mL·min－ 1、燈電流為4 mA、燈類型為空心陰極燈、背景校正為塞曼效應、進樣量為 20 μL、基體改進劑用量為 2 μL． 調整好火焰原子吸收分光光度計參數后，先測定鎘標準溶液吸光度值，繪制出鎘標準曲線． 當標準曲線精度在 99． 0% 以上后，才可以對樣品液進行測定．先隨機挑選幾個樣品進行粗測，確定辣椒中鎘的大致含量范圍，再分別配制該含量范圍內的鎘標準溶液繪制標準曲線． 隨機做幾個樣品的加標回收溶液，測定加標回收率．

1． 6 數據處理公式及方法
1． 6． 1 辣椒樣品中鎘含量的計算公式【1】


式中: W － 辣椒樣品重金屬含量，μg·g－ 1; C1－ 辣椒樣品測定值，μg·L－ 1; C0－ 空白樣測定值，μg·L－ 1; V－ 樣品溶液的定容體積，L; m － 稱取樣品重量，g;

1． 6． 2 樣品加標回收率計算公式【2】


式中: R － 樣品加標回收率; C1－ 加標試樣測定值，μg·L－ 1; C2－ 試樣測定值，μg·L－ 1; m － 加標量，μg．

2 結果與討論

2． 1 土壤鎘含量對辣椒生長的影響
經對 6 種不同濃度土壤中辣椒生長狀況\\( 平均株高、生物量\\) 的統計，其結果見圖 1、圖 2:【圖1-2.略】

2． 2 鎘系列溶液的標準曲線鎘標準曲線回歸方程為 y = 0． 219x + 0． 003，R2= 0． 998

2． 3 評價標準
蔬菜中 Cd 限量值參照 GB2762 －2005 食品中污染物限量，土壤中 Cd 限量值采用國家土壤環境質量二級標準．盆栽試驗結束后，按照 1． 4． 2 操作步驟測定每盆土壤中的 Cd 含量，不同濃度梯度下的試驗土壤中 Cd含量結果見表 2:【表2】


由表 2 可知，辣椒栽培實驗后，土壤中的 Cd 含量仍呈現一定的濃度梯度，與試驗預設的 Cd 濃度值相對比較接近，變化比較小，因此可以得出辣椒不適合作為鎘污染土壤的修復植物．

2． 4 盆栽辣椒不同部位鎘含量
按 1． 4． 1 的操作步驟測定辣椒不同器官根、莖、葉、果實中 Cd 的含量，試驗結果，見圖 4:【圖.略】

既在土壤鎘含量相同的條件下辣椒不同部位重金屬 Cd 的濃度大小不同，根部最高，果實、莖、葉中的鎘含量接近． 辣椒莖、葉、果實中鎘的含量與土壤中的鎘濃度呈現線性關系，具有很好的相關性，而辣椒根與土壤中的鎘濃度線性關系較差，可能是由于土壤中鎘的分布不均勻引起．

2．5 土壤中 Cd 閾值的確定
根據辣椒果實中鎘含量與土壤中的鎘含量列表建立線性關系，見圖 5:【圖.略】

根據辣椒盆栽試驗結果建立線性關系，得線性方程 y = 21． 10x － 0． 211，即在試驗設計的鎘污染濃度范圍類，隨著土壤中鎘含量的增加，辣椒中各部位的鎘含量也穩定增加． 參照 GB2762 －2005 食品中污染物限量標準，即辣椒安全食用的 Cd 含量為 0． 05 mg·kg－ 1進行計算，可以得出土壤中 Cd 含量的最大限定值，即閾值． 在盆栽試驗條件下模擬得出辣椒安全生產的土壤 Cd 全量閾值為 0． 844 mg·kg－ 1． 辣椒在土壤 Cd濃度超出國家土壤環境質量二級標準的情況下仍能達到國家食品衛生標準\\( GB2762 －2005 食品中污染物限量標準\\) ，這說明了辣椒可以在輕度 Cd 污染的土壤上進行種植．

2． 6 加標回收試驗
根據測定結果，鎘樣品加標回收率實驗數據見表 3．【表3】


根據表 3 可知: Cd 的加標回收率為 83． 6% ～91． 4%，測定準確度基本符合要求．

3 結論

重金屬在土壤一植物系統中的遷移轉化過程是非常復雜的． 本試驗通過盆栽試驗方法研究了土壤在不同程度 Cd 污染下辣椒的長勢、產量以及 Cd 在辣椒各部位的累積，得出如下結論:\\( 1\\) 通過種植過程中的觀察統計得出，隨著土壤中鎘濃度的增加，辣椒的生長會不同程度的受阻，表現為: 辣椒的株高明顯小于低濃度的辣椒株高，辣椒的葉子變黃，果實的產量較?。甛\( 2\\) 辣椒栽培實驗后，土壤中的 Cd 含量仍呈現一定的濃度梯度，與試驗預設的 Cd 濃度值相對比較接近，變化比較小，因此可以得出辣椒不適合作為鎘污染土壤的修復植物．\\( 3\\) 隨著外源 Cd 濃度的增加，辣椒中各部位的 Cd 含量也都呈現增加趨勢．\\( 4\\) 辣椒不同部位對 Cd 的吸收存在一定的差異，其中辣椒的根對鎘的吸收能力最強，其次依次為果實、莖、葉，且辣椒果實、莖、葉吸收鎘的能力與土壤中鎘濃度呈一定的線性關系．\\( 5\\) 參照 GB2762 －2005 食品中污染物限量標準，在盆栽試驗條件下模擬得出種植辣椒的土壤 Cd 污染的閾值為 0． 844 mg·kg －1． 辣椒可以在輕度 Cd 污染的土壤上進行種植．

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