水葫蘆中重金屬含量的測定與生態應用

摘要 介紹如何指導學生進行課外實踐活動，從定量分析的角度測定了水葫蘆對重金屬元素(以pb計)的吸收情況，并應用統計分析的方法確，認了水葫蘆在污染的水體中能大量吸收Pb，從而確認了水葫蘆在環境污染治理中的應用價值。

關鍵詞 水葫蘆 Pb含量測定 生態應用

中圖分類號G633.91 文獻標識碼Q

新課標更多要求教師更新教育理念：重視理論和實際的結合，體現學科的應用價值，開展相應的課外探究活動。如何指導學生進行活動并撰寫相關實驗報告也是必須研究的問題。下面是學生的一個研究報’告：

1 課題背景

現如今水污染已成為熱點問題，特別在經濟比較發達的地區由于大量加工工業的出現，相伴隨的污染問題也日漸突出。大量文獻報道可利用植物進行水污染的治理，如果這樣，首先得對植物在水體中對重金屬元素能否吸收以及吸收量的多少進行研究，并分析這種吸收是否具有應用價值，由此選擇了這樣一個課題。

2 課題展開

如何進行測量呢?首先要選擇合適的被測材料。

2．1材料的選擇

本實驗中選擇了水葫蘆。該植物是一種外來植物，當初被引進的理由是這種植物繁殖速度快，對環境要求不高，可作為飼料應用于家畜的養殖。但沒有被人們意料的是，正是這種快速的繁殖，對環境造成了一定的破壞：成為本地水生植物的優勢種，影響了其它水生植物的生長和繁殖，大量繁殖的水葫蘆還阻塞了航道等。我們能否化害為利呢?比如應用其對環境要求不高及快速繁殖的特點，若同時能大量吸收水體中的重金屬，不是很好的水體“植物清潔32\"嗎?因此決定選擇這種植物為研究對象。

2．2材料的處理

取樣：選擇一個污染較嚴重的湖泊，用燒杯取水灌注于水瓶中帶回。另外隨機選大小生長狀態完全一樣的水葫蘆植株100株。

100株植物平均分為2大組，一組培養于清水中，另一組培養于污水中。每大組再均分為10小組。在培養前每組選取2株植物測量其中的Pb含量，作為前測數據。其它植株培養7 d左右，每天觀察它的生長狀態，并做記錄。7 d后同時采摘兩組中相應組別植物葉片若干，進行Pb也含量分析。測量共進行10個組次。同時對水體中的Pb進行含量測定。

在培養過程中注意：兩組培養液的量相等，而且每天要向培養裝置中補足相應的培養液，放置于陽光充足的地方。

2．3水葫蘆體內重金屬含量的測定

測量儀器與試劑：

測量儀器：臺式干燥箱、箱式電阻爐、分析天平、紫外可見光分光光度儀等。試劑：鉛貯備液、硫化鈉溶液、醋酸鹽緩沖液(PH3.5)。

測量方法

標準品液和樣品液的制備

標準品液的制備：分別在50 mL容量瓶中，加入標準鉛溶液0、0.5、1.0、1.5、2.0 mL，編號為1～5，備用。另取空坩堝5只，550℃，恒重，冷卻。分別加入硫酸1.0mL，使恰濕潤，用低溫加熱至硫酸除盡后，加硝酸0.5 mL蒸干至氧化氮蒸氣除盡后，放冷，加鹽酸2 mL置水浴上蒸，后加水15 mL，滴加氨試液至對酚酞指示液顯中性，再加緩沖液(pH=3.5)2 mL，微熱溶解后，定量轉移至已備好的50 mL容量瓶中，并稀釋至刻度。

樣品液的制備：

取置于清水中的干凈葉片，置50～60℃烘干，粉碎，于燥至恒重，精稱1.4892 g至坩堝中緩緩灼燒，加硫酸1 mL，加熱至硫酸除盡，550℃熾灼至完全灰化，加硝酸0.5 mLl，其余操作同標準液的制備。

另取置于污水中的葉片按上述方法處理后，精密稱取1.4740 g同上法操作。

重金屬含量的測定：

最大吸收波長的確定：取標準品1、5號，樣品液1(清水中)、樣品液2(污水中)各2.5 mL，用pH3.5的緩沖液稀釋至10mL，4個瓶中加10mL Na₂S溶液搖勻，靜置5min后，以標準品1號為空白，在紫外可見光分光光度儀上顯示標準品和樣品均在214 nm處有最大吸收，確定214 nm為測定波長。

標準品和樣品中重金屬含量的測定：精密取標準品溶液、樣品液2.5 mL，加pH3.5緩沖液5 mL，各加10 mL Na₂試液，再加pH3.5緩沖液至10 mL，搖勻后靜置5 min，在214 nm處依次測定吸光度。根據標準品的吸收度和樣品的吸收度計算樣品Pb含量。

3 實驗結果與分析

3．1實驗結果

實驗過程中發現，在污水中培養的植物葉片中有少量散狀分布的淺黃斑，說明污水對植物的生長有不良影響。

實測樣品Pb含量：(單位：ug/g)

3．2對結果進行相關性檢測

為準確分析水葫蘆在生長過程中對重金屬(本次探究中以Pb為例)的吸收狀況，對上述數據進行統計學分析，尋找內在規律。參考數據為清水中培養的水葫蘆和污水中培養的水葫蘆。分析方法主要是單因素方差分析。結果如表2。

數據顯示，實驗組與對照組有顯著性差異，說明水葫蘆能有效吸收水體中的重金屬。

3．3結果分析與探討

應用紫外分光光度法可快速精確測量生物體內重金屬的含量，在本探究中利用待測樣品的吸收度與標準品吸收度的比較能簡化計算過程，回避回歸方程的確定等需要較高要求知識背景的困難，更能夠為中學生所接受應用。

若按植物體內能富集9.0 ppm，以2.kg/m²(水葫蘆分布量)為標準計算，可吸收Pb的量為2mg/m²、周吸收量相當可觀。由此可見，水葫蘆可有效吸收水體中的Pb。

獲取的吸收過污染物的水葫蘆不能再作為飼養家畜的飼料，而應進行無害化處理。但能否進行生物冶金，將其中的重金屬提煉出來，關于這方面的研究應有一定的實用價值。

水葫蘆作為一種外來生物對環境構成了較嚴重的威脅，若能將其在環境保護方面的作用開發出來，對這種有爭議的生物而言無異是一種福音。通過本次的調查研究，確實發現了它在吸收重金屬污染物方面在重要作用。在環境污染嚴重的地區適當地培養一些水葫蘆類的植物可以減輕環境的污染。

水體污染問題目前確實存在。在強調人與環境和諧發展，特別是建設環境友好型社會的背景下，需要各方努力，在做好治理的同時，重點控制污染物的排放。千萬不能再走“先污染再治理”的老路了。