大型水生植物對重金屬的富集能力研究

李先會等

摘 要：通過對太湖地區大型水生植物中重金屬含量的測定，描述了太湖水生植物中重金屬元素（Zn，Cu，Pb，Ni，Cr，Mn）的含量以及不同生活型的水生植物對重金屬的富集能力。結果表明：太湖水生植物中重金屬的含量北部較高，結合前人的研究可以反映出太湖東部的水質、底泥等的環境狀況較差。

關鍵詞：太湖；水生植物；重金屬：富集

中圖分類號 X503 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2014）12-32-03

1 引言

太湖是我國五大淡水湖之一，太湖流域是我國經濟高速發展的地區之一。然而，20世紀70年代以來，隨著工農業生產的發展，排入太湖內未經處理的工業廢水、農業污水以及生活污水不斷增加[1-3]，太湖水體污染日益嚴重。隨著污染物的排放，帶入太湖大量重金屬物質，這些重金屬多具有環境危害持久性、地球化學循環性和生態風險性等特點[1]。湖泊水生生物是湖泊生態系統的重要組成部分，對物質循環、元素遷移及污水凈化等起著重要作用。大量研究表明：環境中重金屬的含量與植物組織中重金屬的含量呈正相關[4-6]，植物組織中很多元素的含量是環境中元素含量的幾十倍甚至是上百倍，因此可以通過分析植物體內的重金屬水平來指示環境中的重金屬水平[7-10]。水生植物吸收的重金屬主要來源于水生植物生長的沉積泥和水環境中，研究證實，水體、底質中重金屬濃度增加，水生植物重金屬含量也隨之增加。植物的重金屬富集水平與其生長環境的重金屬濃度相關性較明顯，環境背景中重金屬含量水平越高，植物富集重金屬的含量水平也越高[11]。但當土壤中的重金屬含量超過一定限度時，植物中的重金屬含量也將達到一定的限度而不再上升。

2 采樣與實驗方法

2.1 采樣點 根據前人對太湖水生植被的調查資

料[12-13]，在太湖沿岸地區，選取了20個斷面，用全球定位儀（GPS）定位布設樣點。根據水草生長情況，將各斷面分為有水生植物和無水生植物2種類型，其中有水生植物的采樣點共13個，各采樣點經緯度和相關水域見圖1、表1。

2.2 采樣 2009年7月，在太湖沿岸地區采集水生植物樣品，每個樣方大小為1m2（1m×1m）。將采集的水生植物放入樣品袋內，保存在保溫箱中，運回實驗室鑒定種類[14]。將采得的樣品依次用自來水和蒸餾水反復沖洗干凈（不能揉碎），用吸水紙吸干，測其鮮重。然后將其放在潔凈搪瓷托盤中置于通風干燥處風干，烘干后測其干重。粉碎混勻后保存于磨口廣口瓶中備用。

2.3 分析測定 準確稱量一定質量的樣品于消化管中，加入10mL濃HNO3靜置過夜后，在80～100℃加熱4h，再加入4mL的HClO4，接著升溫到160℃加熱4h，蒸干，加入1mL濃HNO3后定容[15]。用火焰原子分光光度法測定其中的Zn、Cu、Pb、Ni、Cr、和Mn元素的含量。采用Excel軟件對測定數據進行統計分析。

3 結果與討論

3.1 太湖水生植物重金屬的水平分析 在采樣過程中，各個采樣點采集的植物樣品各不相同，各采樣點主要水生植物見表2。從表2可以看出，不同采樣點、不同植物種類對各元素的吸收狀況有相對一致性，即Mn>Zn>Ni>Cu>Cr>Pb。

3.3 不同水生植物對同一重金屬的富集作用 從植物對不同重金屬的積累能力來看，同種水生植物對不同重金屬的吸收積累有明顯的差異。表4顯示，與其他植物相比，狐尾藻中Zn、Cu、Pb、Ni、Cr這5種重金屬的含量最高，荇菜中Zn、Cu、Pb、Ni、Cr的含量最低；苦草和狐尾藻中Mn含量最高，馬來眼子菜中Mn含量最低。結果與前文一致，同時說明狐尾藻的富集能力也相對較強。

狐尾藻屬于沉水植物；苦草屬于多年生無莖沉水草本，有匍匐枝；馬來眼子菜屬于多年生沉水或浮葉植物，地下莖發達；菱以及荇菜都屬于浮葉水生植物。可以看出，由于水生植物種類不同，其重金屬含量亦有所不同，據有關資料顯示[17]，水生植物對重金屬的吸收積累能力為：沉水植物>飄浮/浮葉植物>挺水植物。太湖水生植物基本符合這一情況，太湖沉水植物遠比浮葉植物吸收累積重金屬的能力強。

3.4 不同采樣點重金屬含量的平均值 13個采樣點所采集的植物中各重金屬元素的平均濃度（圖2）顯示，各采樣點水生植物中Zn的含量較高，含量為21.13～136.78μg/g。鋅在工業用途上極為廣泛，大部分鋅鹽均可溶于水，所以在工業廢水中往往存在大量鋅鹽。因而，可能是太湖入湖河道帶入的大量工業廢水導致水生植物Zn含量均較高。同時，鋅也是植物生長所必需的要素之一，水生植物對Zn的富集水平較高。此外，5號采樣點的重金屬含量較其他采樣點要高，5號采樣點位于梅梁灣西部、直湖港河口附近，此河每年攜帶常州、武進等地鄉鎮企業的幾百萬t的工業污水進入太湖，重金屬污染較為嚴重[18]。18號采樣點位于貢湖灣北部湖口，北部河港的重金屬污染影響要高于南部，排污河道口也受到工業污染的影響。11和14號采樣點重金屬污染嚴重，可能由于農田的灌溉污水排出進入水體，農業生產過程中農藥和化肥的使用也會產生重金屬的污染問題。農田使用的殺蟲劑中需要Pb、Cr幾種元素，一般是以易溶解的有機形態存在。13號采樣點位于東太湖內部，受外來的干擾較少。

4 結論與討論

（1）水生植物可以吸收重金屬，能夠積累一定的重金屬，植物對重金屬的吸收具有選擇性，水生植物對重金屬的吸收隨環境的增加而增加，植物中重金屬含量的高低可以側面反映水體中重金屬含量的高低。同時，水生植物的生長地點固定，代表性強，可以利用水生植物對重金屬的敏感反應來監測水體重金屬的變化，作為一種對環境污染的指示。

（2）工業污染對太湖影響很大，而且受水的流向和風向關系很大。因此，應嚴格控制和處理上游地區產生的“三廢”，同時工業較發達的無錫、蘇州的工業廢水要嚴格控制排入湖內。endprint