前言:尋找寫作靈感?中文期刊網用心挑選的不同蒿類植物的銅含量,希望能為您的閱讀和創作帶來靈感,歡迎大家閱讀并分享。
20世紀80年代中、后期以來,黃河兩岸中小型企業相繼興建,僅潼關段大小金礦就有10余個,金礦廢污水的超標排放,不僅污染了河川徑流及周圍土壤,還污染了地下水。當地居民已經明確地“意識到”自己腳下的原屬于自己的地下水不能飲用,只能飲用從外地引來的地下水或買來的純凈水,而用自己的地下水來洗衣服和灌溉。重金屬污染不僅是潼關居民面臨的問題,而且是一個全球性的棘手問題。因為重金屬一旦進入土壤,不易分解、轉化、富集,因此,其污染具有隱蔽性、長期性和不可逆轉性[1-2]。土壤重金屬污染不但會直接影響到生長在其上的植物,導致植物毒害作用,還會通過食物鏈傳遞給各級動物及人類,對人體健康產生嚴重危害。如過量銅會妨礙植物對二價鐵的吸收和運轉,造成缺鐵癥[3];銅過量會使血紅蛋白變性,損傷細胞膜抑制一些酶的活性,從而影響機體的正常代謝,還會導致心血管系統疾病[4];過量銅是造成人類生殖障礙的重要因素之一[5]。因此,重金屬污染的治理已成為全球環境科學研究的熱點[6-8]。現利用濕地生態修復的方法,以治理渭河下游潼關金礦廢污水溝及周圍土壤中重金屬為主要研究目標,以蒿類植物中重金屬銅為研究對象,比較分析不同蒿類植物中的銅含量,尋找能夠建立人工濕地生態系統及修復土壤重金屬污染的植物種類。 1材料與方法 1.1試驗材料 1.1.1植物樣品的采集 于2011年10月,沿著潼關縣桐峪鎮金礦廢水溝選擇9個采樣點,采集生長勢良好、生長期接近的6種植物樣品:叉枝蒿(Artemisiadivaricata(Pamp.)Pamp)、青蒿(ArtemisiaannuaL.)、水蒿(Artemisiaselengensis)、茵陳蒿(Artemisiacapillaries)、蒔蘿蒿(ArtemisiaanethoidesMattf.)、艾蒿(Artemisiaargyi)。每種植物樣品在每個界定區域范圍內選取3~5株,用細線綁成一束,并做標簽記錄。 1.1.2土壤的采集 分別以各采樣點處所選植物的根系為中心,在其周圍分布范圍2m為半徑,按照“X”法挖取與根系同深度的土壤,混合攪拌均勻,經四分法保留0.5kg,裝入PE塑料袋內作為待測土樣。 1.2研究區概況 研究區域位于距潼關縣峒峪鎮金礦排水溝沿岸區域。該區域地理坐標34°23′~34°35′N,110°15′~110°25′E。海拔高度為400~500m,土壤主要為黃土質棕壤,屬暖溫帶大陸性半干旱季風氣候。光能資源較充足,熱量和降水量偏少,年日照時數平均2269h,年平均氣溫12.8℃,年平均降水量為625mm,年蒸發量1193mm,四季多風,年平均風速3.2m/s。 1.3試驗方法 1.3.1植物樣品的處理 將采集回的植物標本按照種類分開,并將每種植物的根、莖、葉用蒸餾水洗干凈,置于105℃恒溫箱中2h烘干,用FW80-微型高速萬能試樣粉碎機粉碎成粉末狀,將其置于干凈的袋子里并貼上標簽。分別稱取粉碎后的每種植物的根、莖、葉1g左右,分別將其轉至50mL的錐形瓶中,并分別加入30mL的消解液,過夜。第2天將加入消解液的錐形瓶置于可調電爐上恒溫加熱,至錐形瓶內的液體剩余3mL左右,再加入5mL的濃HNO3,繼續加熱直至錐形瓶內出現白色粘稠狀固體時停止加熱。待其冷卻后,用蒸餾水將其分別定容至25mL,定溶后溶液為待測液,并用(1+99)HNO3作為對照。處理樣品采用WFX-120型的原子分光光度計進行測定。 1.3.2土樣處理 采回的土壤樣品在室內常溫風干,去除動植物殘體、石塊等雜物,用瑪瑙研缽將其粉碎,過100目的尼龍篩,稱取1g左右進行消解,消解處理過程同上。其余土樣裝入PE塑料袋中保留。處理樣品采用WFX-120型的原子分光光度計進行測定。 2結果與分析 2.1不同植物根際土壤Cu污染指數 單項元素污染指數:Pi=Ci/Si,其中Ci為土壤中污染元素i的實測值;Si為土壤中污染元素i的評價標準,所有元素均采用《中國土壤元素背景值》(中國環境檢測總站,1990)主要土壤各元素的算術平均值統計的中國土壤元素平均含量為評價標準。P<0.7表示清潔,0.7<P<1.0表示尚清潔,1.0<P<2.0表示輕污染,2.0<P<3.0表示中污染,3.0<P表示重污染。由表1可知,不同植物根際的Cu相對于背景值來說都處于污染狀態,且都達到了嚴重污染狀態,特別是叉枝蒿-X和水蒿①根際土壤中的Cu污染非常嚴重,單項污染指數均超過10以上。另外,該地區的土壤中除了生長雜草之外,還種植玉米、黃豆小麥等農作物,雜草及各種農作物產品中含有的重金屬通過各級食物鏈在人體內富集,嚴重威脅著人類的健康,所以該地區土壤已經達到必須治理的程度。 2.2不同植物不同部位對Cu的積累 富集系數是指植物中某污染物含量占土壤中該污染物含量的百分比。計算公式為Ki=Coi/Cei,其中:Coi為受檢植物體內某種重金屬元素的殘留量,Cei為受檢植物所在土壤環境中重金屬的富集能力[9]。它反映了植物對土壤重金屬元素的富集能力。富集系數越大,則植物越易從土壤中吸收該元素,即該元素的遷移性越強。若某金屬元素的富集系數和轉移系數均大于1,說明該植物對金屬元素具有超富集能力,對重金屬超富集植物的篩選更有意義。由表2可知,潼關金礦生產區及附近9個樣地的6種植物的各部分含量中青蒿-XI葉片富集Cu的能力最強,為90.7mg/kg,2個樣地中的水蒿葉片中富集Cu的能力也相對較高,水蒿-13為78.32mg/kg和水蒿①為69.21mg/kg。而除艾蒿①外,各樣地的莖中Cu含量均較低。另由表2可知,不同植物的的富集系數均小于1,但青蒿-XI的Ki值接近1,為0.92,轉移系數為4.73。艾蒿①的Ki值為0.87<1,轉移系數為3.15。Cu主要儲存在艾蒿①的葉片。因此,青蒿-XI和艾蒿①對建立人工生態系統降低金礦污染有重要意義。#p#分頁標題#e# 2.3不同植物轉移系數的比較 轉移系數是植物地上部分重金屬的量與根中該重金屬的量之比。它反映該植物將重金屬從根部向莖、葉轉移的能力。由圖1可知,9個樣區的6種植物均有地上部分Cu含量大于根部。其中青蒿-XI的轉移系數為6種植物中最高,為4.73。水蒿-13和艾蒿①的轉移系數也較高,分別為4.3和3.15,叉枝蒿-X為6種植物中最低,為1.49。在篩選超富集植物時,其中一個重要條件就是轉移系數大于1[10],9個樣區的6種植物全部滿足,所以,在篩選植物進行人工修復治理重金屬污染時,這6種植物對人工修復都有一定意義。 2.4不同植物富集系數的比較 叉枝蒿-3和叉枝蒿-X、青蒿②和青蒿-XI、水蒿①和水蒿-13是分別從不同的礦區污染樣地選取的同種植物,比較不同污染情況與植物吸收Cu含量之間存在的關系。由表1和圖2可知,6個樣地的3種蒿類植物富集Cu的能力都有在一定范圍內隨著土壤中Cu濃度的升高植物體內Cu含量有升高的趨勢,這與郭水良等[11]研究結果相一致。由表1可知,青蒿的2個樣地土壤中Cu的污染程度在9個樣地污染程度相對較低,且2個樣地污染程度相差不大(青蒿②的Cu含量為126mg/kg,青蒿-XI的Cu含量為139mg/kg)的情況下,青蒿的富集系數也有隨著土壤污染程度的升高而增加的趨勢。而叉枝蒿和水蒿則與青蒿的情況不同,每種植物的2個樣地污染程度相差很大,雖然叉枝蒿-X和水蒿①體內Cu的絕對含量較高,但因其所在土壤根際的污染程度是叉枝蒿-3和水蒿①的2~3倍,所以富集系數相對較低。 3討論 MattinaMI等[9]研究表明,驗證某種植物是否為超富集植物應具備以下3個條件,植物地上部分富集的某種元素含量達到生長在同一介質非超富集植物的100以上;地上部分重金屬含量大于根部含量;植物的生長沒有表現明顯的毒害現象。但在利用植物修復重金屬污染時,若植物對某金屬元素的轉移系數和地上部分富集系數均大于1,說明該植物對金屬元素具有超富集的潛力,是超富集植物區別于普通植物對重金屬積累的一個重要特征,對重金屬超富集植物的篩選更有意義[12]。該試驗在礦區選取的植物均表現生長良好健壯的植株。青蒿-XI的地上部分Cu含量大于根部轉移系數(4.73)和富集系數(0.92)均為6種植物中最高,但另一樣區的青蒿②富集系數(0.52)較低;艾蒿①的轉移系數(3.15)和富集系數(0.87)的綜合指標在9個樣區的6種植物中僅次于青蒿-XI,且富集系數接近但沒有達到1,所以,青蒿-X和艾蒿①是否為超富集植物,還需要在實驗室條件下對照進一步試驗驗證其富集能力。 由叉枝蒿、青蒿和水蒿可知,不同植物生長在不同的污染環境中對重金屬的吸收能力不同,在植物能夠忍受重金屬的限值范圍內,植物體內重金屬含量有隨著根際污染程度的升高而升高的趨勢,但富集系數不一定增加。