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20世紀(jì)80年代中、后期以來，黃河兩岸中小型企業(yè)相繼興建，僅潼關(guān)段大小金礦就有10余個(gè)，金礦廢污水的超標(biāo)排放，不僅污染了河川徑流及周圍土壤，還污染了地下水。當(dāng)?shù)鼐用褚呀?jīng)明確地“意識(shí)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(guān)居民面臨的問題，而且是一個(gè)全球性的棘手問題。因?yàn)橹亟饘僖坏┻M(jìn)入土壤，不易分解、轉(zhuǎn)化、富集，因此，其污染具有隱蔽性、長期性和不可逆轉(zhuǎn)性［1－2］。土壤重金屬污染不但會(huì)直接影響到生長在其上的植物，導(dǎo)致植物毒害作用，還會(huì)通過食物鏈傳遞給各級(jí)動(dòng)物及人類，對(duì)人體健康產(chǎn)生嚴(yán)重危害。如過量銅會(huì)妨礙植物對(duì)二價(jià)鐵的吸收和運(yùn)轉(zhuǎn)，造成缺鐵癥［3］；銅過量會(huì)使血紅蛋白變性，損傷細(xì)胞膜抑制一些酶的活性，從而影響機(jī)體的正常代謝，還會(huì)導(dǎo)致心血管系統(tǒng)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(huán)境科學(xué)研究的熱點(diǎn)［6－8］。現(xiàn)利用濕地生態(tài)修復(fù)的方法，以治理渭河下游潼關(guān)金礦廢污水溝及周圍土壤中重金屬為主要研究目標(biāo)，以蒿類植物中重金屬銅為研究對(duì)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(tài)系統(tǒng)及修復(fù)土壤重金屬污染的植物種類。   1材料與方法   1．1試驗(yàn)材料   1．1．1植物樣品的采集   于2011年10月，沿著潼關(guān)縣桐峪鎮(zhèn)金礦廢水溝選擇9個(gè)采樣點(diǎn)，采集生長勢(shì)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(gè)界定區(qū)域范圍內(nèi)選取3～5株，用細(xì)線綁成一束，并做標(biāo)簽記錄。   1．1．2土壤的采集   分別以各采樣點(diǎn)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(jīng)四分法保留0．5kg，裝入PE塑料袋內(nèi)作為待測(cè)土樣。   1．2研究區(qū)概況   研究區(qū)域位于距潼關(guān)縣峒峪鎮(zhèn)金礦排水溝沿岸區(qū)域。該區(qū)域地理坐標(biāo)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(zhì)棕壤，屬暖溫帶大陸性半干旱季風(fēng)氣候。光能資源較充足，熱量和降水量偏少，年日照時(shí)數(shù)平均2269h，年平均氣溫12．8℃，年平均降水量為625mm，年蒸發(fā)量1193mm，四季多風(fēng)，年平均風(fēng)速3．2m／s。   1．3試驗(yàn)方法   1．3．1植物樣品的處理   將采集回的植物標(biāo)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(jī)粉碎成粉末狀，將其置于干凈的袋子里并貼上標(biāo)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(zhuǎn)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(diào)電爐上恒溫加熱，至錐形瓶內(nèi)的液體剩余3mL左右，再加入5mL的濃HNO3，繼續(xù)加熱直至錐形瓶內(nèi)出現(xiàn)白色粘稠狀固體時(shí)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(cè)液，并用（1＋99）HNO3作為對(duì)照。處理樣品采用WFX－120型的原子分光光度計(jì)進(jìn)行測(cè)定。   1．3．2土樣處理   采回的土壤樣品在室內(nèi)常溫風(fēng)干，去除動(dòng)植物殘?bào)w、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(jìn)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(jì)進(jìn)行測(cè)定。   2結(jié)果與分析   2．1不同植物根際土壤Cu污染指數(shù)   單項(xiàng)元素污染指數(shù)：Pi＝Ci／Si，其中Ci為土壤中污染元素i的實(shí)測(cè)值；Si為土壤中污染元素i的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，所有元素均采用《中國土壤元素背景值》（中國環(huán)境檢測(cè)總站，1990）主要土壤各元素的算術(shù)平均值統(tǒng)計(jì)的中國土壤元素平均含量為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。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(duì)于背景值來說都處于污染狀態(tài)，且都達(dá)到了嚴(yán)重污染狀態(tài)，特別是叉枝蒿－X和水蒿①根際土壤中的Cu污染非常嚴(yán)重，單項(xiàng)污染指數(shù)均超過10以上。另外，該地區(qū)的土壤中除了生長雜草之外，還種植玉米、黃豆小麥等農(nóng)作物，雜草及各種農(nóng)作物產(chǎn)品中含有的重金屬通過各級(jí)食物鏈在人體內(nèi)富集，嚴(yán)重威脅著人類的健康，所以該地區(qū)土壤已經(jīng)達(dá)到必須治理的程度。   2．2不同植物不同部位對(duì)Cu的積累   富集系數(shù)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(jì)算公式為Ki＝Coi／Cei，其中：Coi為受檢植物體內(nèi)某種重金屬元素的殘留量，Cei為受檢植物所在土壤環(huán)境中重金屬的富集能力［9］。它反映了植物對(duì)土壤重金屬元素的富集能力。富集系數(shù)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(qiáng)。若某金屬元素的富集系數(shù)和轉(zhuǎn)移系數(shù)均大于1，說明該植物對(duì)金屬元素具有超富集能力，對(duì)重金屬超富集植物的篩選更有意義。由表2可知，潼關(guān)金礦生產(chǎn)區(qū)及附近9個(gè)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(qiáng)，為90．7mg／kg，2個(gè)樣地中的水蒿葉片中富集Cu的能力也相對(duì)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(shù)均小于1，但青蒿－XI的Ki值接近1，為0．92，轉(zhuǎn)移系數(shù)為4．73。艾蒿①的Ki值為0．87＜1，轉(zhuǎn)移系數(shù)為3．15。Cu主要儲(chǔ)存在艾蒿①的葉片。因此，青蒿－XI和艾蒿①對(duì)建立人工生態(tài)系統(tǒng)降低金礦污染有重要意義。#p#分頁標(biāo)題#e#   2．3不同植物轉(zhuǎn)移系數(shù)的比較   轉(zhuǎn)移系數(shù)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(zhuǎn)移的能力。由圖1可知，9個(gè)樣區(qū)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(zhuǎn)移系數(shù)為6種植物中最高，為4．73。水蒿－13和艾蒿①的轉(zhuǎn)移系數(shù)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(shí)，其中一個(gè)重要條件就是轉(zhuǎn)移系數(shù)大于1［10］，9個(gè)樣區(qū)的6種植物全部滿足，所以，在篩選植物進(jìn)行人工修復(fù)治理重金屬污染時(shí)，這6種植物對(duì)人工修復(fù)都有一定意義。   2．4不同植物富集系數(shù)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(qū)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(guān)系。由表1和圖2可知，6個(gè)樣地的3種蒿類植物富集Cu的能力都有在一定范圍內(nèi)隨著土壤中Cu濃度的升高植物體內(nèi)Cu含量有升高的趨勢(shì)，這與郭水良等［11］研究結(jié)果相一致。由表1可知，青蒿的2個(gè)樣地土壤中Cu的污染程度在9個(gè)樣地污染程度相對(duì)較低，且2個(gè)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(shù)也有隨著土壤污染程度的升高而增加的趨勢(shì)。而叉枝蒿和水蒿則與青蒿的情況不同，每種植物的2個(gè)樣地污染程度相差很大，雖然叉枝蒿－X和水蒿①體內(nèi)Cu的絕對(duì)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(shù)相對(duì)較低。   3討論   MattinaMI等［9］研究表明，驗(yàn)證某種植物是否為超富集植物應(yīng)具備以下3個(gè)條件，植物地上部分富集的某種元素含量達(dá)到生長在同一介質(zhì)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(xiàn)明顯的毒害現(xiàn)象。但在利用植物修復(fù)重金屬污染時(shí)，若植物對(duì)某金屬元素的轉(zhuǎn)移系數(shù)和地上部分富集系數(shù)均大于1，說明該植物對(duì)金屬元素具有超富集的潛力，是超富集植物區(qū)別于普通植物對(duì)重金屬積累的一個(gè)重要特征，對(duì)重金屬超富集植物的篩選更有意義［12］。該試驗(yàn)在礦區(qū)選取的植物均表現(xiàn)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(zhuǎn)移系數(shù)（4．73）和富集系數(shù)（0．92）均為6種植物中最高，但另一樣區(qū)的青蒿②富集系數(shù)（0．52）較低；艾蒿①的轉(zhuǎn)移系數(shù)（3．15）和富集系數(shù)（0．87）的綜合指標(biāo)在9個(gè)樣區(qū)的6種植物中僅次于青蒿－XI，且富集系數(shù)接近但沒有達(dá)到1，所以，青蒿－X和艾蒿①是否為超富集植物，還需要在實(shí)驗(yàn)室條件下對(duì)照進(jìn)一步試驗(yàn)驗(yàn)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(huán)境中對(duì)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(nèi)，植物體內(nèi)重金屬含量有隨著根際污染程度的升高而升高的趨勢(shì)，但富集系數(shù)不一定增加。