韓佳怡　劉宇　徐倩　陸婉婷　王穎　晏慧春　周晨曦　李家利

摘要 以宿遷地區(qū)常見的常綠小喬木桂花為研究對(duì)象，采集主城區(qū)5個(gè)不同功能區(qū)（居住區(qū)、商業(yè)區(qū)、公園綠地、風(fēng)景區(qū)、交通區(qū)）種植的桂花葉片，分析葉片中Cr、Cu、Zn、As和Cd的分布特征及來(lái)源。結(jié)果表明，不同功能區(qū)桂花葉片中重金屬含量均值存在差異，Cr、Cu、Zn、As和Cd含量分別在58.85～81.36、53.11～69.49、163.67～440.87、2.12～3.76、0.95～3.90 mg/kg，交通區(qū)和商業(yè)區(qū)的桂花葉片中多數(shù)重金屬含量要高于風(fēng)景區(qū)對(duì)桂花葉片內(nèi)重金屬元素進(jìn)行相關(guān)性分析，得到葉片中Cd與Zn呈極顯著正相關(guān)（P<0.01），Zn與Cr、Cd與Cu呈顯著正相關(guān)（P<0.05）。Cr、Cu和Zn主要來(lái)自燃料燃燒、輪胎磨損和機(jī)動(dòng)車零部件老化等因素產(chǎn)生的粉塵，表明桂花作為宿遷地區(qū)優(yōu)良的行道樹種，多種植在不同功能區(qū)的主次干道邊，受到了大量的交通運(yùn)輸源的重金屬影響。

關(guān)鍵詞 桂花；重金屬含量；城市污染；宿遷

中圖分類號(hào) X173；X53? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào) A

文章編號(hào) 1007-7731（2023）08-0094-05

Distribution Characteristics of Heavy Metals in Osmanthus fragrans Leaves in Suqian City

HAN Jiayi1? ?LIU Yu1*? ?XU Qian2? ?LU Wanting1? ?WANG Ying1? ?YAN Huichun1? ?ZHOU Chenxi1? ?LI Jiali1

（1Architecture and Civil Engineering of Suqian College，Suqian Jiangsu 223800；

2Jiangsu Subei Flower Co.， Ltd.， Suqian Jiangsu 223600）

Abstract Taking the common evergreen small arbor Osmanthus fragrans in Suqian area as the research object， the leaves of Osmanthus fragrans planted in five different functional areas （residential area， commercial area， park green space， scenic area and traffic area） in the main urban area were collected， and the distribution characteristics and sources of Cr， Cu， Zn， As and Cd in the leaves were analyzed. The results showed that the mean values of heavy metals in the leaves of Osmanthus fragrans were different. The contents of Cr， Cu， Zn， As and Cd were 58.85～81.36， 53.11～69.49， 163.67～440.87， 2.12～3.76 and 0.95～3.90 mg/kg， respectively. The contents of most heavy metals in the leaves of traffic areas and commercial areas were higher than those of scenic spots and parks; Through the correlation analysis of heavy metal elements in the leaves of Osmanthus fragrans， it was found that there was a very significant positive correlation between Cd and Zn （P<0.01）， Zn and Cr， Cd and Cu （P<0.05）. Cr， Cu and Zn mainly come from dust generated by fuel burning， tire wear， aging of motor vehicle parts and other factors， which indicates that Osmanthus fragrans， as an excellent street tree species in Suqian， is mostly planted near the main and secondary roads in different functional areas， and is affected by a large number of transportation sources.

Keywords Osmanthus fragrans; heavy metal content; municipal pollution; Suqian

重金屬元素對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育具有潛在威脅[1]，且在環(huán)境中普遍存在，具有累積性強(qiáng)、難降解等特點(diǎn)[2-3]。園林植物通過(guò)吸收土壤中的重金屬元素和吸附大氣顆粒物中的重金屬微粒，從而降低環(huán)境中重金屬含量[4]，在城市環(huán)境保護(hù)中起著非常積極的作用。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)許多城市植物葉片內(nèi)重金屬含量開展了相關(guān)研究，主要集中在污染評(píng)價(jià)[5-6]、來(lái)源解析[7-8]、植物差異[9-10]等方面，但針對(duì)單一樹種葉片內(nèi)重金屬的空間分布特征的相關(guān)研究甚少。

桂花屬木犀科，樹形優(yōu)美，喜陽(yáng)耐陰、耐高溫、耐寒，對(duì)土壤要求不高，是江蘇北部地區(qū)常見的常綠小喬木。桂花葉片為革質(zhì)，經(jīng)冬不調(diào)，外形呈長(zhǎng)橢圓，兩面均無(wú)毛，具向葉脈內(nèi)凹結(jié)構(gòu)，中脈在上面凹入，下面凸起，能截留較多大氣顆粒物中的重金屬元素，相對(duì)于其他植物具有良好的生態(tài)效益。本研究以蘇北地區(qū)常見的桂花葉片為研究對(duì)象，研究宿遷城區(qū)5個(gè)不同功能區(qū)桂花葉片內(nèi)重金屬的分布特征，進(jìn)一步研究桂花葉片中重金屬的來(lái)源，為改善宿遷市城市環(huán)境提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

本試驗(yàn)地點(diǎn)設(shè)在宿遷市主城區(qū)內(nèi)（含宿城區(qū)、宿豫區(qū)、湖濱新區(qū)、經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)、蘇宿工業(yè)園區(qū)）。宿遷市屬于暖溫帶落葉闊葉林的過(guò)渡區(qū)，受季風(fēng)影響，該區(qū)域易形成春旱、夏澇、秋冬干旱的氣候。

試驗(yàn)材料為宿遷市5個(gè)不同功能區(qū)內(nèi)（居住區(qū)、商業(yè)區(qū)、公園綠地、風(fēng)景區(qū)、交通區(qū)）完整健康的桂花葉片。其中居住區(qū)包括宿院教師公寓、新宿中花園、中亞小區(qū)、朱瓦村、和諧家園、盛世景園、明州家園7個(gè)樣點(diǎn)；商業(yè)區(qū)選擇樂(lè)華超市、中央廣場(chǎng)、寶龍廣場(chǎng)3個(gè)樣點(diǎn)；公園綠地選擇雙塔公園、新莊、千鳥園、鳴鳳傅、東關(guān)口、下相公園6個(gè)樣點(diǎn)；風(fēng)景區(qū)選擇威尼斯酒店、羅曼園、梨園灣、駱馬湖4處樣點(diǎn)；交通區(qū)選擇洋河大道、上海路、高鐵公園、迎賓大道。共計(jì)24個(gè)樣點(diǎn)。

1.2 試驗(yàn)材料及樣品采集

2021年1—3月，選擇晴朗無(wú)風(fēng)的天氣采集樣本。每個(gè)采樣點(diǎn)選取20株完整健康的桂樹，采用不銹鋼剪刀均勻修剪葉片。為保證樣品采集盡量一致，將樹冠按上、中、下3部分和東西南北4個(gè)方向分層隨機(jī)取樣，每棵樹采集30片，存放于實(shí)驗(yàn)袋中，并標(biāo)注編號(hào)。

1.3 樣品處理

將采摘的桂花葉片浸泡于純水中約20 min，進(jìn)行充分浸洗，然后用小刷子輕輕洗掉葉片附著物，用鑷子小心夾出葉片，放在衛(wèi)生紙上自然風(fēng)干。再將葉片放進(jìn)烘箱，在恒溫下烘干。烘干后的每株葉片樣品稱量0.2 g，置于研缽中研磨至粉末狀，倒入消解罐中，先滴入0.2 mL的HNO3，靜置20 min，繼續(xù)依次加入0.2 mL的HNO3和0.1 mL的H2O2，再放入微波消解儀消解30 min后再冷卻30 min，將最終樣品液體裝入試劑管備用。樣品采用電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）測(cè)定桂花葉片內(nèi)重金屬鋅（Zn）、銅（Cu）、鉻（Cr）、砷（As）和鎘（Cd）的含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用SPSS 21.0軟件分析，并用最小顯著差數(shù)法（LSD）檢測(cè)數(shù)據(jù)之間的差異性，圖表采用Excel 2010軟件繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 桂花葉片內(nèi)重金屬含量分布

由表1可知，桂花葉片內(nèi)重金屬含量均值存在較大差異，含量由高到低依次為Zn>Cr>Cu>As>Cd。其中，Zn含量最高，達(dá)到243.180 mg/kg，Zn是植物必需的微量元素之一，影響植物生長(zhǎng)素的合成，還可增強(qiáng)植物的抗逆性，改變籽實(shí)與莖桿的比率。Cd和As含量較低，分別為2.417、2.737 mg/kg，2者對(duì)植物都有較強(qiáng)的生理毒害作用，包括破壞植物葉綠素結(jié)構(gòu)，促進(jìn)細(xì)胞產(chǎn)生氧自由基，引起水分代謝以及必需元素代謝紊亂。Ｃr和Cu含量中等，平均含量為72.087、62.094 mg/kg。

2.2 不同功能區(qū)桂花葉片內(nèi)重金屬含量分布特征

對(duì)不同功能區(qū)桂花葉片內(nèi)Cr含量的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明（圖1），Cr含量由高到低依次為風(fēng)景區(qū)>公園綠地>交通區(qū)>居住區(qū)>商業(yè)區(qū)。其中風(fēng)景區(qū)北側(cè)有化工廠，導(dǎo)致葉片內(nèi)Cr含量較高，達(dá)到81.36 mg/kg；商業(yè)區(qū)的Cr含量較低，為58.85 mg/kg，這可能是商業(yè)區(qū)內(nèi)的桂花栽植時(shí)間較短，葉片內(nèi)Cr含量累積較少。

從圖2可以看出，5個(gè)不同功能區(qū)桂花葉片內(nèi)Cu含量差異較小，最高值風(fēng)景區(qū)與次高值居住綠地Cu含量幾乎相當(dāng)，分別為69.49、69.37 mg/kg，交通綠地的Cu含量最低，為53.11 mg/kg，為風(fēng)景區(qū)的76.42%；整體上葉片內(nèi)Cu含量按高到低排序?yàn)椋猴L(fēng)景區(qū)>居住綠地>公園綠地>商業(yè)綠地>交通綠地。Cu的來(lái)源較為復(fù)雜多樣，主要污染源是Cu冶煉廠和Cu礦開采以及Cu工業(yè)的“三廢”排放。過(guò)量使用Cu肥和含Cu農(nóng)藥，也是造成土壤Cu污染的重要污染來(lái)源。此外，有機(jī)肥的施用也可使土壤的含Cu量大大升高。

從圖3可以看出，5個(gè)功能區(qū)葉片內(nèi)Zn含量在163.67～440.87 mg/kg，與Cu不同，功能區(qū)間Zn含量存在顯著差異，含量由高到低依次為：交通區(qū)>公園綠地>風(fēng)景區(qū)>居住區(qū)>商業(yè)區(qū)。交通區(qū)含量最高，達(dá)440.87 mg/kg，這可能與較為密集的車流量有關(guān)，其次為公園綠地，也達(dá)到232.22 mg/kg，居住綠地、風(fēng)景區(qū)含量中等，分別為205.62、195.35 mg/kg，而商業(yè)綠地表現(xiàn)較好，為163.67 mg/kg。

As是植物生長(zhǎng)過(guò)程中的有害元素，可導(dǎo)致葉片失綠發(fā)黃，植株長(zhǎng)勢(shì)弱，生長(zhǎng)發(fā)育延遲，嚴(yán)重時(shí)不能開花結(jié)實(shí)，甚至死亡。由圖4可知，桂花葉片中As含量分布表現(xiàn)為商業(yè)區(qū)最高，為3.76 mg/kg。公園區(qū)、居住區(qū)、風(fēng)景區(qū)的As含量較為適中，分別為2.90、2.68、2.47 mg/kg。交通區(qū)As含量最低，為2.12 mg/kg。說(shuō)明As受到商業(yè)區(qū)內(nèi)人流量較大的影響更為明顯。

如圖5所示，不同功能區(qū)桂花葉片內(nèi)Cd含量存在較大差異，含量由高到低依次為：交通綠地>公園綠地>居住綠地>商業(yè)綠地>風(fēng)景區(qū)。其中，交通綠地桂花葉片內(nèi)Cd含量最高，達(dá)到3.90 mg/kg。交通綠地周邊為交通主干道，交通工具油料燃燒所排放的尾氣含有Cd等污染物，污染物進(jìn)入土壤后不能被土壤微生物降解，易被植物吸收和累積；風(fēng)景區(qū)內(nèi)主要是森林公園和駱馬湖，交通運(yùn)輸和車流量較小，Cd含量較低，為0.95 mg/kg，與交通綠地相差4.11倍。

2.3 桂花葉片內(nèi)重金屬的相關(guān)性

日常生活中的重金屬主要來(lái)源于工業(yè)、交通排放和民用煤炭燃燒，地表灰塵來(lái)源的首要渠道是交通排放，其次可能是建筑物、公共設(shè)施磨損和土壤母質(zhì)[11]。重金屬的來(lái)源或其遷移途徑可以通過(guò)重金屬元素之間的相關(guān)性進(jìn)行有效地說(shuō)明。各功能區(qū)桂花葉片內(nèi)重金屬的Pearson相關(guān)系數(shù)矩陣見表2，其中Cd與Zn呈極顯著相關(guān)（P<0.01），相關(guān)系數(shù)為0.598，Zn與Cr，Cd與Cu呈顯著相關(guān)（P<0.05），相關(guān)系數(shù)分別為0.166、0.435。這表明這些重金屬的來(lái)源存在著較大相似性。

3 結(jié)論與討論

本研究對(duì)宿遷城區(qū)5個(gè)不同功能區(qū)桂花葉片內(nèi)重金屬含量進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，整體上Cr含量由高到低依次為風(fēng)景區(qū)>公園綠地>交通區(qū)>居住區(qū)>商業(yè)區(qū)；Cu含量按高到低排序?yàn)轱L(fēng)景區(qū)>居住綠地>公園綠地>商業(yè)綠地>交通綠地；Zn均值含量在163.67～440.87 mg/kg；As含量分布表現(xiàn)為商業(yè)區(qū)最高，達(dá)到3.76 mg/kg，交通區(qū)含量最低，為2.12 mg/kg；Cd含量存在較大差異，按高到低排序?yàn)榻煌ňG地>公園綠地>居住綠地>商業(yè)綠地>風(fēng)景區(qū)。這與張丹龍等[12]的研究結(jié)果基本一致。

宿遷是一個(gè)新興城市，位于蘇北重要交通樞紐位置，快速的城市化造成交通區(qū)和商業(yè)區(qū)中桂花葉片中多數(shù)重金屬含量要高于風(fēng)景區(qū)和公園綠地，交通綠地由于交通頻繁成為經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)代化發(fā)展的首要標(biāo)志，城市居民選擇機(jī)動(dòng)車代替步行或者騎行，造成更多重金屬的釋放。商業(yè)區(qū)大多是位于城市的核心區(qū)，人流密集，且多臨近主干道，汽車輪胎的磨損、尾氣排放及發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)或者剎車都在釋放Zn、As等重金屬元素[13-14]，造成該區(qū)域的污染。

通過(guò)對(duì)桂花葉片內(nèi)重金屬元素的相關(guān)性分析，得出葉片內(nèi)Cd與Zn呈極顯著正相關(guān)（P<0.01），Zn與Cr、Cd與Cu呈顯著正相關(guān)（P<0.05）。Cd、Cu和Zn主要來(lái)自交通運(yùn)輸，例如燃料燃燒、輪胎磨損、機(jī)動(dòng)車零部件老化、車身的磨損掉漆及含重金屬的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油的泄漏等[15]。桂花作為蘇北地區(qū)為數(shù)不多的常綠小喬木，多種植在不同功能區(qū)的主次干道邊，受到大量的日常交通運(yùn)輸?shù)挠绊?。As元素的來(lái)源比較復(fù)雜，所以植物葉片As的空間分布無(wú)明顯的相關(guān)性。此外，本試驗(yàn)的時(shí)間段為1—3月，并非全年時(shí)間段，試驗(yàn)結(jié)果存在一定局限性，還需要進(jìn)行進(jìn)一步的研究。

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（責(zé)編：何 艷）

基金項(xiàng)目 宿遷市科技計(jì)劃資助項(xiàng)目（S202002）；宿遷學(xué)院2022年校級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目（2022XSJ088Y）；宿遷市園林植物與觀賞園藝重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室資助項(xiàng)目（M202001）；宿遷學(xué)院學(xué)科建設(shè)資助項(xiàng)目（2021ZDJS04）；宿遷市科技計(jì)劃項(xiàng)目（S202112）。

作者簡(jiǎn)介 韓佳怡（2002—），女，江蘇人，本科。研究方向：園林生態(tài)。

收稿日期 2022-11-21