Cd、Pb復合污染在水芹不同器官的富集特性研究

王昕，徐文娟，劉穎

（安徽農業大學園藝學院，合肥，230036）

土壤和水體的重金屬污染，特別是多種元素同時存在的復合污染，嚴重影響了植物生長[1]。有關調查表明，我國城市郊區蔬菜重金屬污染中以Cd、Pb較為嚴重[2，3]。蔬菜受 Cd、Pb 污染后，通過自身積累進入人體，進而為害人體健康，已有對辣椒、棉花、青菜、小麥等農作物的影響研究[4～7]。而水生蔬菜栽培需大量灌溉用水，因此受到隨水系擴散的重金屬污染的可能性大于其他種類的農作物。本研究以水芹為材料，采用盆栽的方法，研究土壤Cd、Pb復合污染下，水芹各器官的重金屬含量及水芹對Cd、Pb的富集能力，為探討Cd、Pb對水生蔬菜毒害的機理、保障水生蔬菜衛生品質安全提供一定理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試水芹苗為桐城水芹，取自安徽合肥肥東建華水生蔬菜基地。試驗在安徽農業大學園藝學院園藝實驗中心進行，供試土壤為安徽農業大學農萃園的菜園土，pH值 7.19，含有機質 23.1 g/kg、全氮1.81 g/kg、有效磷 46.7 mg/kg、速效鉀 224.4 mg/kg、鎘0.18 mg/kg（＜0.30 mg/kg），鉛 2.7 mg/kg（＜80.0 mg/kg），符合國家食用農產品產地土壤環境質量標準[8]。

試劑為化學純氯化鎘（2CdCl2·5H2O）、醋酸鉛

1.2 試驗設計

水芹種莖催芽后，選取約10 cm高的健壯水芹苗，用蒸餾水沖洗數次后，分別栽入圓形塑料盆中，塑料盆直徑80 cm，高18 cm，每盆栽入30株水芹苗，株行距9 cm×11 cm，土層厚度約為10 cm，灌水約為3 cm，然后一次性施入重金屬溶液，使土壤中Cd 的濃度為 0、1、2、3 mg/kg，Pb 的濃度為 0、400、800 mg/kg，試驗共設12個處理，每個處理設3次重復。于2013年10月18日定植，按常規栽培管理，于定植后50 d統一采收。

1.3 測定分析方法

采收的水芹用自來水沖洗后再用純水沖洗，將葉片、葉柄、根分離，105℃下殺青 10 min，在60℃下烘干至恒重，取烘干的各部分樣品0.5 g，用不銹鋼研磨機磨細，采用國標GB/T 5009.15-2003《食品中鎘的測定》和GB 5009.12-2010《食品中鉛的測定》中的濕式消解法進行樣品消解，待測溶液中Cd、Pb的含量采用石墨爐原子吸收光譜法測定[9，10]。運用Excel 2007進行數據整理，SPSS進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 Cd、Pb復合污染對水芹不同器官Cd、Pb含量的影響

①外施Cd、Pb復合污染對水芹不同器官Cd含量的影響 表1結果顯示，外施Cd、Cd與Pb組合處理對根部、葉柄和葉片中的Cd含量影響均達到極顯著水平；而Pb對葉柄和葉片中的Cd含量影響達到顯著水平，在根中達到極顯著水平。可見根、葉柄、葉片中的Cd含量，取決于該土壤中Cd、Pb的濃度及其組合關系，Cd、Pb兩元素存在交互作用。

從表2可看出，在Cd、Pb復合污染條件下，水芹各器官Cd含量呈以下規律，即根＞葉柄＞葉片。組合處理12中各器官中的鎘含量達最大值，根中Cd含量分別是葉柄的16.7倍和葉片的63.4倍，可見水芹吸收土壤中的Cd主要累積在根部。

不論Pb在何種濃度條件下，水芹各器官中Cd含量均隨外施Cd濃度的增加而增加，且達到極顯著水平。而外施Cd、Pb交互作用的影響則比較復雜，在根中，除了組合處理1～3外，其余處理Cd含量隨外施Pb濃度的增加而增加，且達到極顯著水平；在葉柄中，當外施Cd濃度較低時（≤2 mg/kg），各組差異不顯著，而當外施Cd濃度為3 mg/kg時，隨著外施Pb濃度的增大，Cd含量明顯增大，外施Pb對Cd起到協同作用；在葉片中，Cd含量與外施Pb濃度的變化無明顯規律，但隨著外施Cd濃度的增加而增加。

表1 復合污染對水芹Cd含量的方差分析結果

表2 不同處理水芹不同部位Cd含量比較

表3 復合污染對水芹Pb含量的方差分析結果

表4 不同處理水芹不同部位Pb含量比較

②外施Cd、Pb復合污染對水芹各器官Pb含量的影響 表3結果表明，外施Pb、Cd及Cd與Pb組合處理對根部、葉柄和葉片中的Pb含量影響均達到極顯著水平。外施Pb、Cd兩元素間存在交互作用，在根中表現最為明顯，且各器官的Pb含量受外施Pb濃度的影響較大。

表4可以看出，在Cd、Pb復合污染的同一濃度處理條件下，水芹各器官Pb含量為根中最大，葉柄和葉片中的Pb含量基本相當。其中，根中的最大值出現在組合處理3中，達到291.91 mg/kg，分別是葉柄和葉片中的46.7倍和56.5倍。

不論Cd在何種濃度條件下，水芹各器官中Pb含量均隨Pb濃度的增加而增加，且達到極顯著水平。在葉柄和葉片中，除了Pb濃度為0 mg/kg時差異不顯著外，其余各組中Cd對Pb含量起到協同作用，即同一Pb濃度下，隨著Cd濃度的增加，Pb含量也逐漸增加，且各組均到達極顯著差異。而在根中，Pb含量隨著Cd濃度的增加而顯著降低，當Cd濃度為0 mg/kg時，根中的各組Pb含量達到最大。

2.2 水芹對Cd、Pb復合污染的富集特性

富集系數（BF）也稱吸收系數，是指植物中某種元素含量與土壤中該元素含量的比值。富集系數越高，表明植物將重金屬轉移到體內的能力越強。根據表5、6可知，隨著Cd、Pb濃度的增大，水芹根中兩元素的富集系數逐漸增大，說明在根中富集能力較強，而到地上部分則逐漸減弱，根的平均富集系數＞葉柄的平均富集系數＞葉片的平均富集系數。

3 結論

在Cd、Pb復合污染條件下，除根中Pb含量隨外施Cd、Pb含量升高而降低外，水芹其他器官Cd、Pb中1種元素的吸收均受到該添加元素影響，且都隨著添加濃度的增加而增加。另外，共存元素及其交互作用也對其產生一定影響，這些影響較復雜。

除了處理1～3，Pb的加入對Cd元素吸收存在協同作用，即加強了Cd對植物的毒害作用，這一結論與任安芝等[6]青菜種子萌發的毒理試驗結果一致。Cd可降低水芹根部對Pb的吸收，從而減少對根的毒害，而在地上部表現為協同作用。

在Cd、Pb復合污染條件下，水芹各器官Cd含量呈以下規律，即根＞葉柄＞葉片，而Pb含量為根中最多，葉柄和葉片中的Pb含量基本相當。

富集能力的也呈現上述規律，即根＞葉柄＞葉片，隨著Cd、Pb濃度的增大，水芹根中兩元素的富集系數逐漸增大。

表5 不同Cd濃度下各器官Cd含量平均值及BF值

表6 不同Pb濃度下各器官Pb含量平均值及BF值

[1]黃勇，郭慶榮，任海，等.城市土壤重金屬污染研究綜述[J].熱帶地理，2005，25（1）：14-17.

[2]李其林，劉光德，黃昀.重慶市蔬菜地土壤重金屬特征研究[J].中國生態農業學報，2005，13（4）:142-146.

[3]覃志英，唐振柱，吳祖軍，等.廣西南寧市蔬菜鉛鎘污染監測分析[J].廣西醫學，2006，28（10）：1 505-1 507.

[4]王林，史衍璽.鎘鉛及其復合污染對辣椒生理生化特征的影響[J].山東農業大學學報：自然科學版，2005，36（1）：107-112.

[5]任秀娟，朱東海，吳海卿，等.鎘、鉛、鋅單一和復合污染對棉花中重金屬富集的影響[J].河南農業大學學報，2013，47（1）：32-36.

[6]任安芝，高玉葆，劉爽.鉻、鎘、鉛脅迫對青菜葉片幾種生理生化指標的影響[J].應用與環境生物學報，2000，6（2）：112-116.

[7]王麗燕，鄭世英.鎘、鉛及其復合污染對小麥種子萌發的影響[J].麥類作物學報，2009，29（1）：146-148.

[8]HJ/T 332-2006，食用農產品產地環境質量評價標準[S].

[9]GB/T 5009.15-2003，食品中鎘的測定[S].

[10]GB 5009.12-2010，食品中鉛的測定[S].