（福州大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院 福建福州 350108）

0 引言

近年來受國內(nèi)和國際市場的驅(qū)動，中國鉛蓄電池產(chǎn)量增長非常迅速，約占全世界產(chǎn)量的45%，其中珠江三角洲地區(qū)發(fā)展最為迅速。許多電池企業(yè)生產(chǎn)不合理，過度追求經(jīng)濟(jì)效益，生產(chǎn)中“三廢”任意排放，導(dǎo)致了鉛污染愈演愈烈，對環(huán)境和人體健康存在潛在危害［1］。而鉛蓄電池的生產(chǎn)，除了鉛污染往往會伴隨著其他重金屬污染，如砷等。砷在地殼中的含量占第20位，是一種廣泛分布的有毒并致癌的化學(xué)元素。砷的大量釋放，對水體及土壤環(huán)境造成嚴(yán)重污染和危害，進(jìn)而影響人類健康［2］。土壤是砷的重要貯存庫和中轉(zhuǎn)站，土壤砷污染具有隱蔽性、長期性、不可逆性和富集性等特點(diǎn)，對環(huán)境和生物的潛在危害極大，是全球十分嚴(yán)重的環(huán)境與健康問題之一［3］。復(fù)合重金屬污染是指由于金屬間的相互作用，以及金屬與生物體作用可能表現(xiàn)為協(xié)同、拮抗或無相互作用等，導(dǎo)致多種金屬元素混合比單一元素具有不同的環(huán)境效應(yīng)［4］。如何修復(fù)復(fù)合重金屬污染土壤已成為一大研究熱點(diǎn)。

植物修復(fù)技術(shù)利用超富集植物從被污染的環(huán)境介質(zhì)中去除污染物或降低污染風(fēng)險，與其他修復(fù)技術(shù)相比，該技術(shù)成本低、環(huán)境友好，并且操作較為簡便［5］。近年來，有關(guān)重金屬超富集植物已報道了450多種，分屬于45個科，絕大部分都是關(guān)于鎳的超富集植物 （318種）［6］。砷的超富集植物多為蕨類植物，且多隸屬于鳳尾蕨科（Pteridaceae）；鉛的超富集植物較少。

本文以福建省某停產(chǎn)鉛蓄電池企業(yè)污染土壤中自然生長的植物為研究對象，該企業(yè)污染土壤是以鉛、砷為主要污染物的復(fù)合重金屬污染土壤，研究分析了不同植物對重金屬富集情況。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗材料

供試土壤取自停產(chǎn)7年的福建省某鉛蓄電池企業(yè)中的砷、鉛污染土壤，為粉質(zhì)粘土。土壤基本理化性質(zhì)如下：pH值為7.5，有機(jī)質(zhì)8.54 g/kg，容重 1.31 g/cm3，含水率 11.52%。 供試植物取自該企業(yè)內(nèi)生長數(shù)量較多且均有分布的蜈蚣草（Pteris vittata）與商陸（Phytolacca acinosa）。

1.2 采樣與測定方法

在企業(yè)用地范圍內(nèi)均勻選取蜈蚣草、商陸各15個樣本，采回的土樣風(fēng)干研磨過100目篩保存，植物樣用去離子水沖洗3次后，在120℃下殺青2 h后于80℃下烘干至恒重，再分別對根、莖、葉磨碎保存。

土壤中重金屬濃度測定采用電熱板消解法：稱取0.25 g土樣于100 mL聚四氟乙烯燒杯中，加入5 mL HNO3、3 mL HF、2 mL H2O2，于電熱板上加熱消解，溫度設(shè)置為180℃。在消解完成的溶液中加入1 mL HClO4，溫度設(shè)置為160℃，開始趕酸。趕酸完成后，待溶液冷卻沖洗入比色管中，定容至25 mL，再過0.22 μm濾膜保存在15 mL離心管中，后使用ICPMS（ThermoFisher X SERIES Ⅱ，U.S）測定。

植物中重金屬濃度測定：稱取0.200 g植物樣于100 mL聚四氟乙烯燒杯中，加入10 mL HNO3和2 mL HClO4，靜置過夜，在電熱板上加熱消煮至液體變清亮為止，用去離子水定容至25 mL，后使用 ICP-MS（ThermoFisher X SERIES Ⅱ，U.S）測定。

本次試驗所用的硝酸 （HNO3）、 氫氟酸 （HF）、 雙氧水（H2O2）、高氯酸（HClO4）均為分析純。

2 結(jié)果與討論

2.1 商陸對砷、鉛的富集情況

因該地塊屬于工業(yè)建設(shè)用地，在《土壤環(huán)境質(zhì)量 建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（GB36600—2018）中確定為第二類用地，該文規(guī)定保護(hù)人體健康的第二類建設(shè)用地土壤砷污染風(fēng)險篩選值為60 mg/kg，管制值為140 mg/kg，鉛污染風(fēng)險篩選值為800 mg/kg，管制值為2 500 mg/kg。由表1可知，本研究獲取的植物樣本編號 6、7、8、10、12、13 等 6 個點(diǎn)位處的土壤砷污染超過風(fēng)險篩選值，其中濃度最高的達(dá)到1 255.67 mg/kg； 超過鉛污染風(fēng)險篩選值的有 3、4、5、6、7、8、10、11、12、13共10個植物樣本所在點(diǎn)位，其中樣本編號為10處的土壤鉛污染濃度達(dá)到16 483.00 mg/kg。

根據(jù)表1、圖1所示，可知在砷污染從0～1 255.67 mg/kg大跨度的15個點(diǎn)位取商陸對砷的富集能力無過大差異，且根、莖、葉對砷的富集無明顯規(guī)律。

根據(jù)表1、圖2所示，可知商陸各植物器官對鉛富集能力的大小為：根＞葉＞莖。根部最高富集濃度達(dá)1 427.50 mg/kg，莖部最高富集濃度達(dá)899.88 mg/kg，葉片最高富集濃度達(dá)到966.88 mg/kg，該處土壤鉛濃度為19 301.67 mg/kg，是 15個點(diǎn)位中污染程度最深點(diǎn)位。且隨土壤中鉛污染程度加深，商陸各植物器官所富集的鉛濃度也隨之增加。

2.2 蜈蚣草對砷、鉛的富集情況

蜈蚣草取15個樣本，其中部分與商陸樣本取自同一樣方內(nèi)，即蜈蚣草18號樣本與商陸8號樣本取自同一樣方、蜈蚣草21號樣本與商陸10號樣本取自同一樣方、蜈蚣草27號樣本與商陸12號樣本取自同一樣方、蜈蚣草29號樣本與商陸13號樣本取自同一樣方、蜈蚣草30號樣本與商陸14號樣本取自同一樣方。

由表2可知，植物樣本編號為17、22、30等3個點(diǎn)位的土壤砷含量未超過砷污染風(fēng)險篩選值，其余12個點(diǎn)位均超過土壤砷污染風(fēng)險篩選值，其中濃度最高的土樣點(diǎn)位砷濃度值達(dá)到1 034.33 mg/kg，最低砷濃度為94.67 mg/kg。土壤鉛污染未超過風(fēng)險篩選值的點(diǎn)位僅植物樣本編號17、30兩個點(diǎn)位，且鉛污染濃度最高達(dá)到36 770.67 mg/kg。

根據(jù)表2、圖3及圖4，可知在蜈蚣草各植物器官對砷的富集能力大小為：葉＞莖＞根，鉛富集能力的大小為：根＞葉＞莖。說明砷主要富集在蜈蚣草的羽葉，在蜈蚣草羽葉最大富集量達(dá)586.00 mg/kg；而鉛主要富集在根部，在根部最大富集量達(dá)到27 375.00 mg/kg。

表1 商陸各植物器官所含重金屬濃度及該點(diǎn)位土壤所含重金屬濃度

表2 蜈蚣草各植物器官所含重金屬濃度及該點(diǎn)位土壤所含重金屬濃度

3 結(jié)論

由上述結(jié)果對比可知：

（1）污染程度不同：在該鉛蓄電池企業(yè)地塊內(nèi)，蜈蚣草生長的土壤污染程度較商陸生長的土壤污染程度更為嚴(yán)重；由同一點(diǎn)位取得的12個樣本（蜈蚣草、商陸各6個）檢測獲得的數(shù)據(jù)可知，在同一污染環(huán)境下，對砷、鉛的富集能力，蜈蚣草總體富集能力均比商陸大。

（2）兩種植物器官對砷富集情況不同：商陸各植物器官對砷富集能力較低，且無明顯規(guī)律，而蜈蚣草的富集能力為葉＞莖＞根，砷主要富集在蜈蚣草的羽葉部分。

（3）兩種植物器官對鉛富集情況相同：二者各植物器官對鉛的富集規(guī)律均為：根＞葉＞莖，主要富集在二者的根部。