香根草對土壤中銅離子富集作用的研究

曹紅梅　劉細(xì)群

摘 要：通過測定不同污染程度的土壤中的銅離子含量，以及香根草的葉和根中銅離子的含量，研究香根草對重金屬銅的富集特性。結(jié)果表明，香根草對土壤中的銅離子有富集作用，能夠減少土壤中重金屬銅的含量，達(dá)到改良受銅重金屬污染土壤的目的。

關(guān)鍵詞：香根草；銅離子；富集作用

中圖分類號 S156 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2014）08-40-03

Abstract：The determination of copper ion content of Vetiveria zizanioides different pollution degree of soil copper ion content and Qingyuan Shek Kok area in leaves and roots，through statistical analysis of experimental data，in-depth study of heavy metal copper enrichment characteristics of Vetiveria zizanioides. The results showed that the copper ion，vetiver plants has enrichment effect，can reduce the content of heavy metals in soil，improve the soil polluted by heavy metals of copper.

Key words：Vetiver；Copper ion；Enrichment

清遠(yuǎn)石角鎮(zhèn)是清遠(yuǎn)市的納稅大鎮(zhèn)，銅再生產(chǎn)業(yè)是該鎮(zhèn)最大的產(chǎn)業(yè)，當(dāng)?shù)氐你~價影響著國際的銅價和期貨市場。但是在經(jīng)濟的快速發(fā)展的同時也帶來了環(huán)境嚴(yán)重的污染，很多當(dāng)?shù)氐木用裆踔涟徇w到其它地方居住。銅是重金屬元素，不能被微生物降解，只能以化合物的形態(tài)流入水體或沉積在土壤中[1-2]，同時，銅也是植物生長發(fā)育所必需的微量營養(yǎng)元素，微量能促進(jìn)植物體的生長發(fā)育，而含量過高就會積聚在生物個體中不易遷移，對植物體造成傷害。

香根草是禾本科香根草屬的一種多年生草本植物，原產(chǎn)于印度和非洲大陸南部，該植物的根系縱深發(fā)達(dá)，植株生物量大，被廣泛應(yīng)用于公路、鐵路、水庫斜坡的保護(hù)、河岸的穩(wěn)固工程，以及金屬尾礦和采石場的復(fù)墾污水治理以及對重金屬治理等方面[3]。有關(guān)文獻(xiàn)表明，香根草對鎘、鉛、鋅等重金屬尾礦修復(fù)很有效[4]，香根草的根對鉛、鉻、鎳等重金屬有非常強的富集能力[5]，對其它重金屬污染（如As、Zn）修復(fù)也有作用[6]，而對銅離子的富集作用的研究較少，對銅污染的土壤改良方面的報道也較少。

本文通過對清遠(yuǎn)石角地區(qū)受銅污染的土壤及香根草的研究，比較種植香根草前后土壤中的銅離子含量以及香根草的不同部位富集能力比較，分析香根草對重金屬銅離子富集能力大小和主要富集部位，為清遠(yuǎn)石角地區(qū)的銅污染治理提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料 香根草由廣州市香根草業(yè)科技有限公司提供。在清遠(yuǎn)市清城區(qū)石角鎮(zhèn)受銅污染1a、2a、3a、4a各不同年份的土壤上種植2a香根草前后土壤樣本，采集2a生香根草的葉片、根樣本。

1.2 儀器及試劑 烘干箱；分析天平（FA1004N）；原子吸收分光光度計（WFX-310/320）。空氣-乙炔火焰原子化器，銅空心陰極燈，硝酸，氫氟酸，高氯酸均為優(yōu)級純，銅標(biāo)準(zhǔn)溶液（市售標(biāo)準(zhǔn)液）。

1.3 測定方法

1.3.1 種植香根草前后土壤中銅含量的測定 GB15618-1995[9]中土壤銅的測定方法對種植前后的土壤中銅離子測定。

1.3.2 香根草的各部位中銅離子富集量的測定 GB/T5009.13-2003[10]的方法對香根草葉片和根中銅離子富集的量進(jìn)行測定。

1.4 測定指標(biāo) 富集植物是指能從土壤中富集重金屬并能將其轉(zhuǎn)移到地上的植物。富集植物對重金屬富集能力高低主要由2個重要指標(biāo)決定：富集系數(shù)（bio.accumulationfactor，BF）和轉(zhuǎn)移系數(shù)（translocation factonTF）[8]，其計算公式如下：

[富集系數(shù)（%）=植物體內(nèi)重金屬含量介質(zhì)中重金屬含量×100；]

[轉(zhuǎn)移系數(shù)（%）=植物地上部分重金屬含量植物地下部分重金屬含量×100]2 結(jié)果與分析

2.1 種植香根草對土壤中銅含量的影響 圖1表明：無論是種植或未種植香根草，土壤中銅離子量隨著銅污染年份延長都逐漸上升，但上升幅度兩者差異較大，種植香根草后土壤中銅離子含量攀升幅度較少，未種植香根草的土壤中銅離子含量攀升幅度較大。從種植香根草與未種植香根草的土壤中銅含量比較可以看出，未種植香根草的土壤內(nèi)含銅量都比種植香根草的土壤銅含量高，在種植香根草后的土壤含銅量比種植香根草前土壤中含銅量都低，這說明香根草對銅有一定的富集作用，減少了土壤中銅的含量（圖1）。

2.2 香根草各部位富集銅離子量 圖2數(shù)據(jù)顯示：香根草的葉中富集銅離子的量隨著污染年份延長呈先上升后下降趨勢。圖3數(shù)據(jù)顯示：香根草的根部富集銅離子的量隨著種植年份延長呈一直呈上升趨勢。比較圖2中和圖3可得知，香根草的根部富集銅離子的量明顯高于葉中富集銅離子的量。香根草的葉片和根部對銅都具有富集作用，其中葉片對銅的富集隨著污染年份的增長而升高，當(dāng)達(dá)到一定濃度時就會出現(xiàn)飽和而出現(xiàn)富集銅能力下降；而香根草的根部位對銅的富集能力隨著污染年份的增加一直升高，說明根部對銅的富集能力較葉部強大，香根草對銅的富集主要集中于香根草的根部（見圖2、圖3）。

2.3 不同污染年份的土壤中種植香根草中銅含量變化 從圖4中看出，香根草葉中的銅轉(zhuǎn)移系數(shù)是先上升后下降，但轉(zhuǎn)移系數(shù)都不高，而根部富集系數(shù)逐漸上升，甚至在4a污染年份中達(dá)到1.23，這說明香根草對銅的富集主要集中在根部。這也與大量研究表明重金屬進(jìn)行植物體內(nèi)后絕大部分積累在根部，只有少量向地上部移動的結(jié)果相吻合。香根草根部富集系數(shù)在重金屬污染區(qū)中相對較高，這也說明其對銅的富集主要在根部。endprint

3 結(jié)果與討論

研究結(jié)果顯示，香根草能夠富集銅重金屬，使受重金屬污染的土壤中銅的含量減少，其葉片和根部對銅都具有富集作用，主要集中在根部，香根草葉片中銅的含量遠(yuǎn)低于根部。受銅污染1a土壤種植了2a的香根草后土壤中的銅離子由153mg/kg降至104mg/kg，基本達(dá)到了《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》規(guī)定的二級農(nóng)田、果園銅離子含量低于100mg/kg的標(biāo)準(zhǔn)，受銅離子污染嚴(yán)重的土壤在通過種植幾輪香根草后銅離子含量有望下降至二級農(nóng)田標(biāo)準(zhǔn)。

此外，本次研究還表明，香根草對銅的富集能力在重污染區(qū)富集效果更加顯著，富集部位主要集中于根部，銅在莖葉中的含量不高；同時香根草具有生物量大，葉粗，莖硬，動物不愿啃食等特點，可以較好防止二次污染[7]，因而在銅污染嚴(yán)重的地區(qū)可以考慮種植香根草來治理環(huán)境污染。從本次研究所得結(jié)果分析得知：香根草可作為治理清遠(yuǎn)石角地區(qū)銅污染的首選植物。

參考文獻(xiàn)

[1]陳凱，胡國謙，饒輝茂，等.紅壤坡地柑桔園栽培香根草的生態(tài)效應(yīng)[J].生態(tài)學(xué)報，1994，14（3）：249-254.

[2]史春瓊，黃光團.利用香根草吸收水體底泥中重金屬Cu的效能分析[J].凈水技術(shù)，2013，3（3）：82-84.

[3]龍 健，黃昌勇，滕 應(yīng)，等.天臺鉛鋅礦區(qū)香根草（Vetiveriaziz anioides）等幾種草本植物的重金屬耐性[J].應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報，2003，9（3）：226-229.

[4]楊兵，藍(lán)崇鈺，束文圣.香根草在鉛鋅尾礦上生長及其對重金屬的吸收[J].生態(tài)學(xué)報，2005，1（6）：45-50.

[5]夏漢平，束文圣.香根草和百喜草對鉛鋅尾礦金屬的抗性與吸收差異研究[J].生態(tài)學(xué)報，2001，21：1 121-1 129.

[6]韓露，張小平，劉必融，等.香根草對土壤中幾種重金屬離子富集能力的比較研究[J].生物學(xué)雜志，2005，10（3）：20-23.

[7]徐德聰，詹婧，陳政，等.種植香根草對銅尾礦廢棄地基質(zhì)化學(xué)和生物學(xué)性質(zhì)的影響[J].生態(tài)學(xué)報，2012，9（8）：5 683-5 690.

[8]廖芳芳，葛皓，王海霞，等.香根草對煤矸石山砷富集作用初探[J].福建熱作科技，2013，1（4）：9-12.

[9]GB15618-1995，土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S].

[10]GB/T5009.13-2003，食品中銅含量測定[S].

（責(zé)編：張宏民）endprint

3 結(jié)果與討論

研究結(jié)果顯示，香根草能夠富集銅重金屬，使受重金屬污染的土壤中銅的含量減少，其葉片和根部對銅都具有富集作用，主要集中在根部，香根草葉片中銅的含量遠(yuǎn)低于根部。受銅污染1a土壤種植了2a的香根草后土壤中的銅離子由153mg/kg降至104mg/kg，基本達(dá)到了《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》規(guī)定的二級農(nóng)田、果園銅離子含量低于100mg/kg的標(biāo)準(zhǔn)，受銅離子污染嚴(yán)重的土壤在通過種植幾輪香根草后銅離子含量有望下降至二級農(nóng)田標(biāo)準(zhǔn)。

此外，本次研究還表明，香根草對銅的富集能力在重污染區(qū)富集效果更加顯著，富集部位主要集中于根部，銅在莖葉中的含量不高；同時香根草具有生物量大，葉粗，莖硬，動物不愿啃食等特點，可以較好防止二次污染[7]，因而在銅污染嚴(yán)重的地區(qū)可以考慮種植香根草來治理環(huán)境污染。從本次研究所得結(jié)果分析得知：香根草可作為治理清遠(yuǎn)石角地區(qū)銅污染的首選植物。

參考文獻(xiàn)

[1]陳凱，胡國謙，饒輝茂，等.紅壤坡地柑桔園栽培香根草的生態(tài)效應(yīng)[J].生態(tài)學(xué)報，1994，14（3）：249-254.

[2]史春瓊，黃光團.利用香根草吸收水體底泥中重金屬Cu的效能分析[J].凈水技術(shù)，2013，3（3）：82-84.

[3]龍 健，黃昌勇，滕 應(yīng)，等.天臺鉛鋅礦區(qū)香根草（Vetiveriaziz anioides）等幾種草本植物的重金屬耐性[J].應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報，2003，9（3）：226-229.

[4]楊兵，藍(lán)崇鈺，束文圣.香根草在鉛鋅尾礦上生長及其對重金屬的吸收[J].生態(tài)學(xué)報，2005，1（6）：45-50.

[5]夏漢平，束文圣.香根草和百喜草對鉛鋅尾礦金屬的抗性與吸收差異研究[J].生態(tài)學(xué)報，2001，21：1 121-1 129.

[6]韓露，張小平，劉必融，等.香根草對土壤中幾種重金屬離子富集能力的比較研究[J].生物學(xué)雜志，2005，10（3）：20-23.

[7]徐德聰，詹婧，陳政，等.種植香根草對銅尾礦廢棄地基質(zhì)化學(xué)和生物學(xué)性質(zhì)的影響[J].生態(tài)學(xué)報，2012，9（8）：5 683-5 690.

[8]廖芳芳，葛皓，王海霞，等.香根草對煤矸石山砷富集作用初探[J].福建熱作科技，2013，1（4）：9-12.

[9]GB15618-1995，土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S].

[10]GB/T5009.13-2003，食品中銅含量測定[S].

（責(zé)編：張宏民）endprint

3 結(jié)果與討論

研究結(jié)果顯示，香根草能夠富集銅重金屬，使受重金屬污染的土壤中銅的含量減少，其葉片和根部對銅都具有富集作用，主要集中在根部，香根草葉片中銅的含量遠(yuǎn)低于根部。受銅污染1a土壤種植了2a的香根草后土壤中的銅離子由153mg/kg降至104mg/kg，基本達(dá)到了《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》規(guī)定的二級農(nóng)田、果園銅離子含量低于100mg/kg的標(biāo)準(zhǔn)，受銅離子污染嚴(yán)重的土壤在通過種植幾輪香根草后銅離子含量有望下降至二級農(nóng)田標(biāo)準(zhǔn)。

此外，本次研究還表明，香根草對銅的富集能力在重污染區(qū)富集效果更加顯著，富集部位主要集中于根部，銅在莖葉中的含量不高；同時香根草具有生物量大，葉粗，莖硬，動物不愿啃食等特點，可以較好防止二次污染[7]，因而在銅污染嚴(yán)重的地區(qū)可以考慮種植香根草來治理環(huán)境污染。從本次研究所得結(jié)果分析得知：香根草可作為治理清遠(yuǎn)石角地區(qū)銅污染的首選植物。

參考文獻(xiàn)

[1]陳凱，胡國謙，饒輝茂，等.紅壤坡地柑桔園栽培香根草的生態(tài)效應(yīng)[J].生態(tài)學(xué)報，1994，14（3）：249-254.

[2]史春瓊，黃光團.利用香根草吸收水體底泥中重金屬Cu的效能分析[J].凈水技術(shù)，2013，3（3）：82-84.

[3]龍 健，黃昌勇，滕 應(yīng)，等.天臺鉛鋅礦區(qū)香根草（Vetiveriaziz anioides）等幾種草本植物的重金屬耐性[J].應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報，2003，9（3）：226-229.

[4]楊兵，藍(lán)崇鈺，束文圣.香根草在鉛鋅尾礦上生長及其對重金屬的吸收[J].生態(tài)學(xué)報，2005，1（6）：45-50.

[5]夏漢平，束文圣.香根草和百喜草對鉛鋅尾礦金屬的抗性與吸收差異研究[J].生態(tài)學(xué)報，2001，21：1 121-1 129.

[6]韓露，張小平，劉必融，等.香根草對土壤中幾種重金屬離子富集能力的比較研究[J].生物學(xué)雜志，2005，10（3）：20-23.

[7]徐德聰，詹婧，陳政，等.種植香根草對銅尾礦廢棄地基質(zhì)化學(xué)和生物學(xué)性質(zhì)的影響[J].生態(tài)學(xué)報，2012，9（8）：5 683-5 690.

[8]廖芳芳，葛皓，王海霞，等.香根草對煤矸石山砷富集作用初探[J].福建熱作科技，2013，1（4）：9-12.

[9]GB15618-1995，土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S].

[10]GB/T5009.13-2003，食品中銅含量測定[S].

（責(zé)編：張宏民）endprint