常見(jiàn)園林樹(shù)種的葉片重金屬元素含量及富集特征

楊海東，鄒桂逢，李莉，朱曉武

(汕頭市林業(yè)科學(xué)研究所，廣東 汕頭 515044)

土壤是人類賴以生存的重要自然資源，也是人類生存環(huán)境的重要組成部分。隨著工業(yè)化城市化的發(fā)展加劇，工農(nóng)業(yè)污染不達(dá)標(biāo)排放以及生活垃圾的隨意丟棄引起的重金屬(如Pb、Cd、Ni、Cu、Hg)污染日趨嚴(yán)重，由于重金屬污染物具有長(zhǎng)期性、隱蔽性等特點(diǎn)，最終經(jīng)水或土壤等媒介直接或間接進(jìn)入人體對(duì)人類的健康產(chǎn)生很大的影響[1]。同時(shí)，植物吸收重金屬元素超出一定的范圍時(shí)也會(huì)造成植物中毒，從而影響植物的正常生長(zhǎng)發(fā)育[2,3]。

20世紀(jì)80年代末期開(kāi)始，汕頭市潮陽(yáng)區(qū)貴嶼鎮(zhèn)涉足廢棄電器電子產(chǎn)品的回收處理，逐步發(fā)展成為全國(guó)最大的廢舊家電回收利用基地。由于技術(shù)、資金等方面的限制，拆解戶大多采用粉碎、焚燒、酸洗等落后的拆解工藝技術(shù)進(jìn)行回收利用，造成當(dāng)?shù)貒?yán)重環(huán)境污染。近幾年通過(guò)環(huán)境污染治理已得到極大的改善，但仍然需要通過(guò)進(jìn)一步的植物修復(fù)來(lái)逐步緩解污染狀況。

由于重金屬元素進(jìn)入土壤后比較穩(wěn)定，土壤污染后，通常比較難治理和消除，用物理化學(xué)修復(fù)方法成本高，且容易再次污染，效果不好[4,5]。而植物修復(fù)是植物通過(guò)將土壤中的重金屬吸收遷移來(lái)減少土壤中重金屬含量的有效方法[6,7]。近年來(lái)，植物修復(fù)技術(shù)取得了較大的研究進(jìn)展，全世界目前已發(fā)現(xiàn)400多種超富集植物[8]。園林植物是城市生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，在凈化空氣、降低噪音調(diào)節(jié)氣候、美化環(huán)境以及改善城市生態(tài)環(huán)境等方面起著重要的作用[9]。本研究以廣東省內(nèi)常見(jiàn)的園林植物為研究對(duì)象，在汕頭市貴嶼鎮(zhèn)重金屬污染區(qū)栽種15種常見(jiàn)園林植物，對(duì)葉片的重金屬含量進(jìn)行測(cè)定分析。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

貴嶼鎮(zhèn)位于汕頭市潮陽(yáng)區(qū)西部，地理坐標(biāo)116°19′—116°23′ E，23°18′—23°25′ N。地處練江平原，北依小北山，南瀕練江，東接谷饒、銅盂兩鎮(zhèn)，西與普寧市相連。屬南亞熱帶氣候區(qū)，年平均氣溫21.4 ℃，年均降水量1 386 mm。

1.2 研究對(duì)象

2017年9月在廣東省汕頭市貴嶼鎮(zhèn)電子垃圾污染區(qū)仙馬村種植小葉榕(Ficusconcinna)、水翁(Cleistochlyxoperculatus)、夾竹桃(Neriumindicum)、陰香(Cinnamonumburmanni)、山杜英(Elaeocarpussylvestris)、臺(tái)灣相思(Acaciaconfusa)、假連翹(Durantarepens)、木麻黃(Casuarinaequisetifolia)、灰莉(Fagraeaceilanica)、秋楓(Bischofiajavanica)、簕杜鵑(Bougainvilleaspectabilis)、雞冠刺桐(Erythrinacrista-galli)、高山榕(Ficusaltissima)、大葉相思(Acaciaauriculiformis)、簕仔樹(shù)(Mimosabimucronata)等15種常見(jiàn)園林植物。

1.3 試驗(yàn)方法

樣品采集時(shí)間為2018年9月，采集葉片樣品時(shí)，測(cè)量每種植物所栽種的平均高度和胸徑，選擇樹(shù)高、胸徑最接近的一株植物，分別采集東南西北4個(gè)方向的成熟葉片，將不同方位的葉片一起混合均勻，3次重復(fù)，然后帶回實(shí)驗(yàn)室，用自來(lái)水沖洗干凈，然后放入烘箱中105 ℃殺青，烘干至恒質(zhì)量，烘干后的樣品用粉碎機(jī)粉碎，過(guò)篩，將樣品放于密封袋中保存，備用。

采集土壤樣品中，在樣地采用隨機(jī)布點(diǎn)法，采集10個(gè)樣點(diǎn)(0～20 cm層)的土壤，每個(gè)樣點(diǎn)3次重復(fù)，在取樣點(diǎn)2 m×2 m區(qū)域內(nèi)的四個(gè)頂點(diǎn)和中心，分別采集0～20 cm表層土壤約1 kg， 混勻后用四分法取約1 kg作為該點(diǎn)的混合樣品。

1.4 樣品測(cè)定

重金屬元素(Pb、Cd、Ni、Cu)采用三酸消煮-火焰原子吸收分光光度法；Hg采用冷原子吸收分光光度法，用紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)量。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Excel2007及SPSS19.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤重金屬元素含量及相關(guān)性

表1 土壤層(0～20 cm)重金屬含量

與廣東省土壤背景值相比，除了Ni含量沒(méi)有超標(biāo)，其余4種元素含量均不同程度的超標(biāo)，Pb、Cd、Cu、Hg分別是省土壤背景值的1.32、1.61、2.99、1.10倍。

由重金屬含量的相關(guān)性則可推測(cè)出其來(lái)源是否相同。由表2可看出，Pb與Cd、Ni、Cu的相關(guān)系數(shù)分別為0.881、0.967和0.964，呈極顯著相關(guān)；Cd與Ni、Cu呈顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.772和0.750；Ni與Cu呈極顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.988，表明Pb、Cd、Cu、Hg以及Ni這5種元素的來(lái)源可能相同，都是受酸洗等不合理的排放所致。

2.2 植物葉片重金屬含量分布特征

表2 土壤重金屬含量的相關(guān)性

* *，* 分別表示在P<0. 01與P<0. 05水平上顯著相關(guān)。

表3 植物葉片重金屬含量 mgkg-1

2.3 植物葉片重金屬的富集系數(shù)

表4 植物葉片的重金屬富集系數(shù)

富集系數(shù)是指植物器官重金屬含量與土壤重金屬含量的比值，是衡量植物吸收重金屬能力的重要指標(biāo)，富集系數(shù)越高，表明植物吸收重金屬元素的能力越強(qiáng)。不同植物對(duì)于各重金屬元素的富集能力因物種的差異而不同。由表4可知，這20種植物葉片對(duì)Pb的富集系數(shù)較低，范圍為0.012～0.048；各植物葉片對(duì)Cd的富集系數(shù)范圍為0.153～3.148，其中假連翹葉片的富集能力最強(qiáng)，富集系數(shù)達(dá)3.148，木麻黃、夾竹桃次之，富集系數(shù)分別為2.416和2.072； Ni的富集系數(shù)范圍為0.134～1.365，其中山杜英、臺(tái)灣相思和假連翹葉片富集能力較強(qiáng)，富集系數(shù)分別為1.365、1.092和1.043；對(duì)Cu的富集系數(shù)范圍為0.07～0.404，以大葉相思的富集能力最強(qiáng)，為0.404；對(duì)Hg的富集系數(shù)范圍為0.035～1.939，其中雞冠刺桐的富集系數(shù)最高，為1.939。

3 結(jié)論

貴嶼鎮(zhèn)的土壤重金屬含量表現(xiàn)為Cu>Pb>Ni>Cd>Hg，均已超出廣東省土壤背景值，達(dá)到一定程度的污染，且污染源相同，是由于長(zhǎng)期進(jìn)行電子垃圾酸洗后的不達(dá)標(biāo)排放所致。

不同園林植物葉片的重金屬富集能力由于生物學(xué)特性等差異表現(xiàn)出不同的效果。15種植物對(duì)Pb的富集系數(shù)普遍較低；Cd富集系數(shù)最高的植物是假連翹，富集系數(shù)為3.149；Ni富集系數(shù)最高的是山杜英，為1.365；Cu富集系數(shù)最高的是大葉相思，為0.404；Hg的富集系數(shù)最高的是雞冠刺桐，為1.939。