唐幫成 郭洪剛 邵靜
摘 要:為了找到一些汞超富集植物,對貴州省銅仁市萬山汞礦廢棄地區(qū)自然生長的7種草本植物進行了調查,并對其汞含量進行分析,以期為重金屬污染的土壤改良提供參考。研究結果表明,礦區(qū)內不同的植物所含汞量不同,所采集的7種植物中,蒲公英的含汞量比其他幾種高,蕎麥的含汞量則相對最低。
關鍵詞:草本植物;汞含量;汞礦區(qū);調查分析
中圖分類號 X171 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731(2015)21-81-02
汞是在常溫下唯一呈液態(tài)的金屬元素,具有很強的毒性。在自然界中,大部分汞與硫結合成硫化汞,廣泛分布于地殼表層,汞在化工業(yè)、造紙業(yè)、采礦業(yè)和國防工業(yè)中應用廣泛。汞在作物體內的富集隨土壤污染程度的增加而增加,植物可以吸收大氣中的汞,也可以吸收土壤中的汞;當其源于土壤汞時,則植物根汞高于植物地上部汞。汞在植物各部分的分布一般是根>莖、葉>種子。汞是危害植物生長的元素,通常有機汞和無機汞化合物以及汞蒸氣都會引起植物汞中毒。然而,在食物鏈中,植物處在整個食物鏈的最底層,植物體內的汞含量以及其本身對汞的富集程度對整個生態(tài)系統(tǒng)有著重要的影響。因此,對植物中汞含量的調查及研究就顯得非常重要。為此,筆者通過對礦區(qū)植物的調查和分析,找出一些富集重金屬的植物,以期對富集重金屬的土壤進行改良。
1 材料與方法
1.1 試驗儀器 量筒、燒杯、漏斗、玻璃棒、濾紙、膠頭滴管、容量瓶(100mL)、植物粉碎機、標準檢驗篩(100目)、電子分析天平、98-II-B磁力攪拌電熱套、AFS-3100雙道原子熒光光度計(北京科創(chuàng)海光儀器有限公司)。
1.2 試驗試劑 硝酸(65%~68%)和雙氧水(30%)均為優(yōu)級純;氫氧化鉀和硼氰化鉀均為分析純;1 000μg/mL汞標準貯備液(由國家鋼鐵材料測試中心鋼鐵研究總院提供,介質5%硝酸)。
1.3 試驗方法
1.3.1 樣品采集 萬山區(qū)坐落在貴州銅仁,有著高低起伏的地勢,區(qū)內最高海拔達1 149.2m,最低海拔270m,伴有特殊的中亞熱帶濕潤氣候。在萬山黑洞子礦區(qū),筆者對周圍生長的草本植物進行普查后,選擇在黑洞子礦區(qū)廢礦渣上進行隨機取樣,觀察并記錄植物的種類、數量以及生長狀況,然后全株采集帶回,并按S型路線采回混合土樣,每個土樣按采集深度10~20cm采取3次,貼上標簽帶回實驗室。樣品的采集時間為10月上旬。
1.3.2 樣品處理 將采集的植物樣品用自來水沖洗干凈,再用蒸餾水淋洗,并將洗凈的植株在室溫下自然風干。用植物粉碎機將其粉碎,再用100目的標準檢驗篩把粉碎后的植物樣品篩過后,裝于小玻璃瓶中貼上標簽待用。將植物樣品進行消解處理,準確稱取0.20g處理好的植物樣品放入玻璃儀器中,加5mL濃HNO3和1mLH2O2,置于磁力攪拌電熱套中加熱至植物樣品溶解,冷卻,過濾,定容至100mL,貼上對應標簽待測。
1.3.3 樣品汞含量的檢測 稱取1.009 3g氫氧化鉀和0.052 2g硼氰化鉀,加水溶解并定容至500mL作為標準液,先對原子熒光光度計進行校準。取0.5mL經過消解處理的植物樣品溶液,稀釋。在7種植物樣品中,將蒲公英稀釋4 000倍,芒其稀釋2 000倍,其它幾種均稀釋1 000倍,搖勻,再分別用原子熒光光度計測定其熒光強度值,根據所得標準曲線,用植物消解樣品的汞濃度乘以稀釋倍數得到植株中的汞含量。
2 結果與分析
2.1 汞礦區(qū)的植物種類組成及分布 經過長期的自然選擇,在萬山汞礦區(qū)廢礦及廢渣上,正常生長的多為草本植物,喬木和灌木較稀少。所選擇的7種植物都采于萬山黑洞子礦區(qū),分屬6個科,其中狗尾巴草和竹子為禾本科,其它幾種屬于鳳尾蕨科、里白科、菊科、???、蓼科(表1)。該汞礦區(qū)的植物生長形態(tài)各異,除少數植物生長比較茂盛外,其他植物表現出一定的受毒癥狀:生長矮小,葉色不正常,且生物量也不多。
2.2 幾種植物汞含量的測定結果分析 由植物樣品汞含量的測定結果表明,7種植物的汞含量差異明顯,其中蒲公英的汞含量最高,蕎麥的汞含量相對較低,這幾種植物對汞的富集能力都較差,體內汞含量都小于10mg/kg(圖1)。
2.3 植物對汞敏感程度的評價 汞對不同植物形態(tài)的影響不同。在長期受汞污染的環(huán)境下,植物生長對汞有一定的耐受能力,且體現的敏感性分為3個等級:第一等級,植物莖稈細小,枝葉枯萎,葉片癥狀顯黃色或紅色,不耐汞毒害,適應能力較差,對汞敏感性強;第二等級,莖稈較挺拔,枝葉有輕微的枯萎癥狀,比較耐汞毒害,適應能力一般,對汞敏感性較強;第三等級,植物莖稈挺拔,枝繁葉茂,耐汞毒害,適應能力較強,對汞的敏感性較差。
3 結論
超富集植物是指能超量吸收重金屬并將其轉移到地上部的植物,對汞超富集汞植物來說,植物體內的汞含量應至少超過10mg/kg。由本次研究結果表明,從汞礦區(qū)所調查到的7種植物中的汞含量差異明顯,其中蒲公英的汞含量最高,蕎麥的汞含量相對較低,且7種植物的汞含量均未超過10mg/kg,這7種植物均不能對汞污染的土壤起到很好的修復效果。因此,若要找到對土壤有良好修復作用的植物,仍需要作進一步的調查研究。
參考文獻
[1]郭水良,黃朝表,金華郊.雜草對土壤重金屬元素的吸收與富集作用[J].上海交通大學學報:農業(yè)科學版,2002,20(1):22-29.
[2]許嘉琳,楊居榮.陸地生態(tài)系統(tǒng)中的重金屬[M].北京:中國環(huán)境科學出版社,1995:34-57.
[3]何錦林,譚紅,趙亞民,等.貴州梵凈山自然保護區(qū)大氣汞的沉降[J].環(huán)境科學學報,1999,19(2):164-169.
[4]馮新斌.貴州部分地區(qū)土壤汞釋放通量及其影響因素的研究[J].地質地球化學,1995,6:123-125.
[5]陳懷滿.土壤-植物系統(tǒng)中的重金屬污染[M].北京:科學出版社,1996.
[6]王定勇,牟樹森,青長樂.大氣汞對土壤-植物系統(tǒng)汞累積的影響研究[J].環(huán)境科學學報,1998,18(2):194-198.
[7]青長樂,牟樹森.抑制土壤汞進入陸生食物鏈[J].環(huán)境科學學報,1995,15(2):148-155.
[8]國家環(huán)境保護局.土壤環(huán)境質量標準(GB 15618-1995)[S].1995.
[9]劉德紹,郭莉萍,青長樂.蔬菜對大氣汞和土壤吸收的研究[J].重慶環(huán)境科學,2002,24(6):23-25.
[10]李志博,王起超.長春市主要木本植物汞的污染特征[J].中國科學院研究生院學報,2003,20(4):477-481.
[11]王明勇,乙引.一種新發(fā)現的汞富集植物——乳漿大戟[J].江蘇農業(yè)科學,2010(2):354-356.
[12]丁振華,王文華,瞿麗雅.貴州萬山汞礦區(qū)的環(huán)境污染及對生態(tài)系統(tǒng)的影響[J].環(huán)境科學,2004(02). (責編:張宏民)