據文獻資料報道,近50年中,全球排放到環境中的鉛達到7.83×105t,其中有相當一部分進入土壤.目前,國內外土壤鉛污染地區相當普遍[1].國內遼寧、山東、河北、河南、江蘇、安徽等省的土壤都有不同程度和不同范圍的重金屬鉛污染.土壤鉛污染會產生一系列問題,使生態系統的正常功能遭到破壞,對人類健康和生態系統造成巨大的威脅[2,3].因此,對重金屬鉛污染土壤的治理和修復,是十分緊迫的任務.
利用植物修復污染土壤費用低廉、不破壞場地結構、不造成地下水環境二次污染[4-9].花卉可以美化環境,且種植在污染土壤后不會進入食物鏈,因此,如果對污染物耐受性良好或是能夠在體內積累某種污染物,就可以成為比較理想的修復植物,尤其是修復中等或大面積的土壤污染[10-17].研究花卉對鉛的抗性及對鉛的富集特性,一方面可以為鉛的毒害作用積累資料,另一方面可以為鉛污染環境的凈化和景觀化提供材料,充實耐鉛植物基因庫.
1材料和方法
1.1花卉種類
供試品種為多年生草本花卉,種子購自北京中國林木種子公司,參試花卉分別為薄荷\\(Mentha haplo-calyx\\)、美女櫻\\(Verbena hybrida\\)、羽扇豆\\(Lupinuspolyphyllus\\),栽培條件明確,具有對水、肥等要求不嚴及良好的抗逆性\\(表1\\).
1.2盆栽試驗方法
依據國家土壤環境質量標準\\(表2\\)[18]和已有資料,設定土壤鉛污染處理濃度為1 000mg/kg,相當于國家土壤鉛環境質量3級標準的2倍,這一污染水平與遼寧地區土壤鉛污染平均狀況基本相符[19].
將 供 試 土 壤 風 干 并 過4 mm篩 后,與 固 態Pb\\(NO3\\)2分析純試劑充分混勻,裝入直徑20cm,高15cm塑料盆中,平衡半年后待用,并設對照處理CK\\(不加鉛土壤\\).同時,進行花卉的育苗,首先將花卉種子置于預裝未受鉛污染沙土的育苗盒中,沙∶土為1∶3,待幼苗長出5~6片葉子后移栽到處理好的土壤中.選擇生長一致的幼苗分別移栽入CK和鉛處理的盆中.每盆栽3棵苗,重復3次.花卉成熟后收獲植株[7],將收獲的花卉樣品分為根、莖、葉和花4部分,用去離子水沖洗去除泥土和污物,瀝去水分,烘至恒重,稱出每種植物各部分干重,植物樣品粉碎備用.采用HNO3-HClO4消化法,原子吸收分光光度計\\(AAS,Hitachi 180-80\\)測定植物樣品中重金屬鉛濃度[17].
1.3數據分析
植物地上部重金屬濃度\\(M地上部\\)計算公式為:M地上部 =地上部各部分重金屬含量之和/地上部重量[20].轉移系數\\(TF\\)和富集系數\\(EC\\)按公式計算[20]
TF= M地上部/M根
EC= M地上部/M土壤
2結果與分析
2.1供試花卉各器官鉛濃度
在鉛污染土壤中生長的3種花卉各器官鉛濃度的分布情況均為根>莖>葉>花,根中鉛濃度最高,花最低.鉛主要富集在植物根部,從根部向上部鉛濃度逐漸減少.花卉中美女櫻地上部吸收鉛的量最大,富集鉛能力最強,其次為薄荷,羽扇豆鉛富集能力最弱.薄荷和美女櫻根中鉛的濃度超過了1 000mg/kg\\(表3\\).
試驗中,3種花卉根部及地上部鉛濃度均極顯著高于對照 \\(P<0.01\\).其中,鉛污染組薄荷的根、莖、葉、花中鉛濃度分別為對照組的64.8、15.5、8.5、2.6倍,地上部整體鉛濃度為對照組的8.7倍;美女櫻的根、莖、葉、花中鉛濃度分別為對照組的81.6、101.3、33.1、11.7倍,地上部整體鉛濃度為對照組的53.6倍;羽扇豆的根、莖、葉中鉛濃度分別為對照組的159.3、5.3、4.8倍,地上部整體鉛濃度為對照組的5.0倍.
2.2土壤鉛污染對花卉轉移系數、富集系數的影響
美女櫻鉛的富集系數最大,具有較強的鉛積累能力,但這些花卉植物的富集系數均小于1,對鉛超積累能力較弱;美女櫻的轉移系數最大,向地上部轉移鉛的能力最強,但3種花卉的轉移系數均小于1\\(表4\\),表現為根部重金屬鉛濃度大于地上部鉛濃度.
2.2土壤鉛污染對花卉生物量的影響
試驗結果\\(圖1\\)表明,土壤鉛污染使3種花卉地上部的生長受到一定的抑制,花卉污染組的地上部生物量均低于對照.羽扇豆與對照間的差異達到了極顯著水平\\(P<0.01\\),鉛污染組植株矮小畸形,葉色變淡.美女櫻和薄荷與對照無顯著差異,對鉛的耐性較強,可用作鉛污染土壤的穩定修復植物.
結論
3種花卉植物的鉛富集系數和轉移系數均小于1.美女櫻地上部富集鉛能力最強,其次,薄荷,羽扇豆的鉛富集能力最弱.羽扇豆對鉛污染耐性較差,美女櫻和薄荷耐性較強,可用作鉛污染土壤的穩定修復植物.
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