攀西典型礦區優勢木本植物對Pb的積累特性研究

黃伊嘉 張甫平 付卓銳

摘 要：本文調查了四川甘洛埃岱和赤普溝鉛鋅礦，分析了礦區土壤及自然生長的9種優勢木本植物體內的鉛含量，并對植物對鉛的富集能力和轉運特性作了初步探討。研究表明，該地區土壤鉛污染風險高，屬于需要修復治理的重金屬元素。礦區內西南粗糠、七葉樹、杉木和青岡4種植物表現出了相對較強的從土壤和根系向地上吸收并富集鉛元素的能力，可以作為原位修復甘洛礦區土壤鉛污染的理想植物品種進行下一步修復效果研究和驗證。

關鍵詞：鉛鋅礦;木本植物;鉛;植物修復

中圖分類號：S719 ? ? ? 文獻標識碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20200430025

為有效推動國民經濟，攀西地區豐富的礦產資源得到大力開發。然而，由于開采帶來的“三廢”問題使礦區積累了大量的重金屬，土壤質量和生態系統遭到破壞，對人體健康造成威脅[1，2]。將優勢鄉土植物應用于土壤重金屬修復，如果其對污染物耐受性良好或能夠在體內積累某種污染物，就可以成為比較理想的修復植物[3]。

本文通過對四川甘洛埃岱和赤普溝鉛鋅礦區的主要木本植物開展調查，采集優勢植物和礦區土壤樣品進行分析，討論植物與其對應土壤之間的鉛含量關系，研究了優勢木本植物對鉛的積累特性，初篩出具有積累能力的理想品種，為恢復礦區生態提供參考。

1 材料與方法

1.1 調查地點

調查地點位于四川省西南部的涼山州甘洛縣境內。年均溫16.2～18℃，>10℃積溫5062～5393.7℃，年降水量730.8～879.5mm，年蒸發量1475.5～2107.2mm，年日照1238.9～1661.2h。土壤類型主要為殘積砂頁巖及灰巖發育而成的山地黃壤[4，5]。

1.2 試驗點選擇與樣品采集

查閱文獻資料，采用實地調查的方式，在甘洛縣埃岱和赤普溝2大金屬礦區周邊分別選擇面積較大、土壤類型單一的3個地塊作為試驗點。在選定的試驗點中確定了9種優勢木本植物，每個品種采集3株代表性植株（可代表該試驗點整體植株的樹齡和長勢，生長健康）的樹干、樹葉、樹根等部位樣品及其植株下對應土壤[6]，使用5點取樣采集混合土壤樣品，采樣深度均為0～20cm，混合均勻，分成4份，每份1kg，裝袋貼上標簽。

1.3 植物與土壤樣品前處理及分析

土壤樣品在室溫下自然干燥，充分混勻后取部分風干土壤樣品研磨，過0.2mm尼龍篩，貯于樣品瓶中待分析用[7，8]。

將采集植株的樹干、樹葉和樹根樣品分開，用去離子水將附著于樣品上的泥污洗凈，在105℃下殺青30min，于70℃下烘干至恒重，再分別研磨過20目尼龍篩[4]。

參考標準《GB 5009.268-2016 食品安全國家標準 食品中多元素的測定》和《GB/T 17141-1997土壤質量 鉛、鎘的測定 石墨爐原子吸收分光光度法》，采用電感耦合等離子體質譜法和原子吸收分光光度法分別對采集的植物及土壤樣品中鉛（Pb）元素含量進行測定[9]。

2 結果與討論

2.1 礦區土壤樣品鉛含量

對礦區土壤樣品中鉛元素的含量進行檢測，結果見表1。

2個礦區土壤中鉛元素含量范圍為1838～13457mg/kg。與《GB 15618-2018 土壤環境質量 農用地土壤污染風險管控標準》中對鉛污染風險規定的篩選值和管制值比對可知，6個試驗點中所有土壤樣品的鉛元素含量均遠高于風險管制值，表明食用農產品不符合質量安全標準等農用地土壤污染風險高，且難以通過安全利用措施降低。因此，研究植物對鉛元素的積累特性，可便于今后開展原位修復[10]。

2.2 礦區周邊優勢木本植物鉛含量

對礦區周邊9種優勢木本植物的樹干、樹葉、樹根及對應土壤樣品中Pb元素的含量進行檢測，結果見表2。

測定結果表明，礦區優勢木本植物的鉛含量，地上部分（樹干和葉）的鉛含量普遍較高，樹干的鉛含量范圍在30.1～516.8mg/kg，明顯高于一般正常植物體內鉛含量（5mg/kg左右）;葉片鉛含量范圍在0.82～201.8mg/kg，少部分高于樹干的鉛含量;根部的鉛含量范圍在9.0～91.4mg/kg，大部分低于地上部分的鉛含量。所有植物體內鉛含量均未達到重金屬超富集植物的標準，這可能是由于木本植物的生物量較大且生長緩慢，造成體內富集濃度較草本植物偏低[11]。考慮到葉片富集的重金屬會重新參與到污染循環，因此主要選擇樹干部分含量較高且高于樹葉部分含量的植物品種。對不同種類植物樹干鉛含量均值進行顯著性檢驗可知，七葉樹的樹干鉛含量最高，其余各種類植物的樹干鉛含量也均具有顯著差異。結合生物量數據，分析比較得到9種優勢植物中富集鉛元素含量較高的品種是七葉樹、西南粗糠、杉木、青岡、光莢含羞草。

2.3 優勢植物對鉛的富集特性分析及篩選

為了進一步反映植物對重金屬的富集能力和轉運能力，使用以下2個公式計算了優勢植物對重金屬的富集系數與轉運系數，富集系數與轉運系數越高，表明植物對該種重金屬的吸收和轉運能力越強[1，12]。計算結果見表3。

富集系數（BCF）=植物體內各部位重金屬積累量/土壤中重金屬含量

轉運系數（TF）=植株地上部分重金屬積累量/根部重金屬積累量

從樹干部分的富集系數來看，所有優勢植物的樹干重金屬富集系數均沒有超過1，其中系數相對較高的品種是杉木、青岡、七葉樹、松樹。從葉片部分的富集系數來看，除松樹的富集系數較高，高于其樹干富集系數以外，其余種類的葉片富集系數都很小。因此結合樹干和樹葉部分的富集系數篩選出富集能力較強的植物品種是杉木、青岡、七葉樹。

從轉運系數來看，9個優勢樹種中有8個品種的轉運系數大于1，說明絕大部分優勢樹種的轉運能力很強，重金屬耐性高。其中，西南粗糠的轉運系數最高，其次是七葉樹、杉木、青岡。

3 結論

通過對甘洛鉛鋅礦區周邊土壤鉛含量調查測定，得到該地區土壤中鉛元素含量范圍在1838～13457mg/kg，檢測結果與國家標準的限量值進行比較分析，可知該地區土壤鉛污染風險高，屬于需要修復治理的重金屬元素。

通過對礦區內9種優勢木本植物及其對應土壤進行檢測，比較植物體內鉛元素含量、轉運系數和富集系數，西南粗糠、七葉樹、杉木和青岡4種植物表現出了相對較強的從土壤和根系向地上吸收并富集重金屬鉛元素的能力，可以作為原位修復甘洛礦區土壤鉛污染的理想植物品種進行下一步修復效果研究和驗證。

參考文獻

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[10]GB 15168—2018，土壤環境質量 農用地土壤污染管控標準（試行）[S].

[11]趙磊.白音諾爾鉛鋅礦鉛超富集植物篩選及其耐性研究[D].呼和浩特：內蒙古農業大學，2009.

[12]楊陽.重金屬Cr廢棄地調查及植物對Cr的富集特性[D].鄭州：河南農業大學，2014.

（責任編輯 賈燦）