植物對環境保護的作用是非常大的，植樹造林可以防風固沙，在一些山區都提倡植樹造林。一些花草作物對土壤中重金屬的凈化效果也是非常可觀的。本文是一篇湖南農業科學2015年征稿的論文范文，文章題目是花卉植物對污泥中重金屬的去除效果。

 　　摘 要：采用盆栽土培方法，將剩余污泥與供試土壤按質量比為0：3，1：2，2：1和3：0配比，吊蘭和蝴蝶梅栽培幼苗，定期測定植物的株高、根長、干重、鮮重等生物量和葉綠素與根活力變化，以及植物體內Cu、Zn、Cd、Pb和Cr等的重金屬含量變化;測定種植前后植物根系旁污泥中的重金屬含量和重金屬的EDTA提取含量等結果表明，吊蘭對多種重金屬具有很好的耐性，受重金屬影響不大。吊蘭對Cr和Zn的富集效果較好，對Cr的富集系數在某個特定的生長期是大于1，且它對Zn的富集效果較穩定，不易受重金屬濃度的影響。由于吊蘭具有生物量大、根系發達、生物量增長迅速等優點，其有利于被重金屬污染的土壤改良。而蝴蝶梅因為根系不發達和生物量較小等原因，對重金屬的耐性不強，生長中易受重金屬影響，因此不宜用于修復污染土壤的植物。

　　關鍵詞：吊蘭,蝴蝶梅,剩余污泥,重金屬

　　1 前言

　　現在污泥的處置主要包括農用、填埋、焚燒、排海等方法。而污泥農用是最古老、最經濟、最主要的處置方法，污泥中的有機腐殖質是良好的土壤改良劑，但是它施用于土壤的最大障礙就是其中的重金屬含量問題。目前，去除城市污泥重金屬的主要方法有物理修復法、化學修復法、生物修復法[1]、植物修復法。其中植物修復法用來消除有毒有害源，可以美化環境，是最容易被人接受的環保修復方法。

　　植物修復土壤中重金屬，主要是利用某些植物先天基因成份，大面積種植用來吸收土壤中重金屬的富集功能，而將土壤或環境空氣中富含金屬的成份吸入到植物體內，從而達到修復土壤的效果或剔除污染造成的生態破壞，達到修復原有生態平衡的目的。[1]許多科研結果表明，一些植物天生具有吸附金屬的功能，有許多礦源都是根據地面植物種類來確定地下含某種金屬成份，二者相互依附生成，并且植物自身并不會受到影響。[2]在所有植物與金屬相互依賴品種中，一些花卉植物具有較明顯的結果，并且可以達到綠化環境一舉兩得的結果。

　　由于花卉植物比較容易種植，種類繁多，易于推廣，市場廣闊，前景較好。許多能吸收重金屬的花卉不影響人體健康，反而對周圍環境有所改變，對污染土壤重金屬能較好的吸附清除，對植物生態鏈不會造成損害，甚至一些花卉還會對人體形成免疫能力，有的還成為制作食品的調料或原料。只要在花卉選育、栽培及病蟲害防治上采取相應措施，對于篩選花卉修復植物是完全可行的。[3]

　　2 材料與試驗

　　2.1 試驗材料

　　供試污泥：采用重慶市忠縣州屏污水處理廠剩余污泥。該廠主要處理城區污水，地處長江三峽水庫岸邊，地質、地理條件復雜，污水處理廠建在一個由538根樁基撐起的框架平臺之上。雨污合流的排水體制，污泥處理采用填埋方式。日處理污水能力20000噸。供試土壤：南湖苗圃的土。按泥土0：3，1：2，2：1，3：0四種方式配比。供試植物：吊蘭、蝴蝶梅。供試工具：卷尺、電子天平、可見光分光光度計、原子吸收分光光度計。

　　2.2 項目測定

　　2.2.1植物生物量和葉綠素測定

　　采用盆栽方法，采用卷尺、電子天平等工具測量花卉各生長期的株高、根長、生物量。使用可見光分光光度計測量花卉各生長期的葉綠素、根活力。種植前后根系旁污泥中EDTA提取態的重金屬含量，使用原子吸收分光光度計，測得活化率，并對種植前后污泥中重金屬含量的去除率進行測試。

　　由于植物根系吸收的周圍土壤面積、根系生長深淺等因素直接影響著對污染物質的吸收、除解及根生長圈微生物區系的繁殖生長。所以，根系表面積、根系分布方式及根分泌特性等根部性狀作為選擇花卉的主要參考指數。而植物的莖部主要用來物質運輸和水分傳遞的功能，并且用來支撐整株植物成長的重要部位，對于防范風雨等自然因素影響起著重要作用，也是能否有利于植物成長的關鍵組成部分。植物的葉作為揮發和排泄功能外，還有光合作用，較大面積的葉子有利于植物的蒸騰和水土保持作用和生物量的增加，所以葉面積指數和功能葉片壽命長短也是重要的指標。對于提取植物來說，生物量越大，越能提高修復效果，而生物量通常與株高成正比，所以株高也是重要的選擇依據[4]。

　　經過試驗表明：吊蘭在全泥3：0中的生物量變化與空白組全土相比，沒有明顯的差異，吊蘭的根和莖葉的鮮重、株高以及根長都有不同程度的上升趨勢，說明生長狀況良好。與泥土0：3的相比，蝴蝶梅在泥土3：0中的莖葉和根的鮮重變化規律與0：3中的相似，而株高和根長在第20天、第35天和第50天出現了異常情況，說明蝴蝶梅的株高和根長受到了重金屬的影響。

　　吊蘭在四種泥土配比中的葉綠素含量動態變化，從整體情況來看，吊蘭均呈上升趨勢，但中間也有段時間有升有降，泥土3：0與空白組0：3的規律相似，且3：0中吊蘭的葉綠素比0：3中的大很多，說明3：0的污泥中有能夠促進吊蘭生長的營養物質，也因為污泥量最大使之吸收的重金屬的量也最大，但也最大限度地體現了吊蘭對重金屬的耐性。在這兩種配比中，在第50天以后均有明顯的上升趨勢，充分說明了吊蘭對重金屬的耐性。泥土1：2和2：1中，吊蘭的葉綠素含量變化規律基本一致，在每個階段的變化都比3：0和0：3提前，到35天時葉綠素的變化從下降變為升高，是由于吊蘭的生物量積累達到了一定程度，能對重金屬產生耐性，到50天時，葉綠素又開始下降，這是由于吊蘭吸收的重金屬含量超過了其生物量的負荷量，所以對其生長和光合作用造成了脅迫效應。

　　而蝴蝶梅在四種配比中的變化規律基本一致，與空白組0：3對照來看，3：0的與之最接近，1：2和2：1的變化較一致，蝴蝶梅的葉綠素總體呈下降趨勢，這是因為蝴蝶梅根系不發達，生物量積累量也不大，因此對重金屬的吸收效果不高，耐性不強，容易受重金屬脅迫影響。

　　實驗表明，重金屬在低濃度短期內對葉綠素合成有刺激作用，而超過一定濃度后才對葉綠素起破壞作用。重金屬對光合作用的效應，不論是增大或者減少，都是重金屬作用于光合作用中酶活性的結果。在重金屬脅迫下，植物光合作用紊亂，植物正常生命活動的能量也會減少，還會讓部分能量從正常代謝和生長過程轉移到對重金屬脅迫的適應過程上，如損傷的修復和合成一些重金屬絡合物等，相應地植物的生長發育就會被抑制。 　　2.2.2 植物根活力測定

　　實驗表明，吊蘭在各種配比中根活力變化規律很相似，其中泥土1：2和2：1接近，0：3和3：0較接近，正如前文所述，吊蘭在每種配比中都有很強的適應能力，其根活力都較大。但如果外界脅迫超過植物忍受范圍的話，植物水份和營養通道的根系必將遭到破壞，吊蘭的根活力最終都比最初有所下降，說明重金屬對吊蘭的根系活力在一定程度上產生了影響。蝴蝶梅在各種配比中的根系活力變化情況差異較大，泥土0：3呈緩慢的上升趨勢，原因是全土中重金屬含量很少，不會對其根系活力造成影響。而1：2中只有兩次的實驗數據，雖然有上升趨勢，但后面的變化情況不能隨便下結論。在2：1中，隨著重金屬濃度的升高，蝴蝶梅的根活力有所下降。在3：0中，蝴蝶梅先急速下降后又有所回升，但仍然遠遠低于最初的根活力值。這同樣是因為蝴蝶梅根部不發達生物量較小造成的。

　　2.2.3 植物各部位重金屬含量測定

　　去除率=種植前后的污泥中重金屬含量之差/種植前的污泥中重金屬含量(%)

　　實驗結果表明，吊蘭對四種配比的泥土中重金屬去除率大部分在30%～50%之間，從橫向比較來看，吊蘭對Cu的去除效率在四種配比中差別不是很大，均相對較高;對Cr的去除效率不甚穩定，泥土3：0中的Cr去除效果最好。從縱向看，泥土1：2中的Cd和Pb，3：0中的Cd均有較強的去除效果，都在70%以上，而對1：2和2：1中的Cr去除效率最低，不到10%，說明吊蘭對Cr的吸附效果最差，對Cd的吸附效果最好。另外，泥土3：0的Cd和Cr的去除效率最高，說明污泥含量最大時，內含的營養物質促進了吊蘭的生物量積累，從而促進了吊蘭對重金屬的吸收。

　　蝴蝶梅對Cd的去除效率均很高，說明其吸附效果好，整體看來，蝴蝶梅對Zn的去除效率相對較低，對泥土0：3中的Pb去除效率最高，達到了90%以上，對Cd和Pb的平均去除效果最好，且蝴蝶梅對泥土3：0中Cd的去除效率也是最高的。同時也可以看出，蝴蝶梅在泥土3：0中對除Cd以外的其他金屬去除效果都不是很好，對Cr甚至只有1%，說明蝴蝶梅并不像吊蘭那樣對很多重金屬都有較強的耐性，也不像吊蘭那樣對這四種配比都有很強的適應性，一旦它吸附的重金屬過多，超過了自身根和生物量的負荷程度，就會對自身造成一定程度的損害，這時就達不到理想的吸附和去除效果。

　　2.2.4 植物根系及各部位土壤重金屬含量測定

　　目前有很多關于向被重金屬污染的土壤中加入EDTA等誘導劑以使重金屬能被更好地吸附的試驗，而此次試驗中主要是植物取樣后，將其根系旁的污泥用EDTA提取，以獲得種植花卉的污泥中根系對重金屬的活化率。因為重金屬被植物吸附之前必須先被根系活化，所以活化率的大小標志著重金屬的活化程度，其值越大，表示活化程度大，表示越容易被吸收。

　　活化率=種植后污泥中EDTA提取態重金屬含量/種植前污泥中EDTA提取態重金屬含量

　　經測試，吊蘭根系對Cu、Pb、Cr的活化效果較好，對Cd的活化效果較差。蝴蝶梅的根系對Pb和Cr的活化效果較明顯，對Cd的活化效果較差。各重金屬在吊蘭和蝴蝶梅中均表現為根系中含量遠遠大于莖葉中重金屬含量。各種配比中重金屬在根系中的變化速度和變化量均比莖葉中的大很多。植物對重金屬的吸收與重金屬濃度、植物的生物量積累情況和植物根系的發達情況有著直接的聯系。

　　3 結論與建議

　　3.1 結論

　　整個試驗階段，吊蘭沒有出現生死亡毒害等癥狀且長勢良好，說明它們對五種重金屬都具有一定的抗性，這還表現為吊蘭根活力和葉綠素對重金屬的適應性。蝴蝶梅在第35天左右出現了嚴重的生長異常，生物量不穩定，說明對重金屬耐性較低，還表現為其根系活力和葉綠素的持續下降。

　　不同花卉植物以及同一花卉植物的不同器官對重金屬的吸收效果有明顯的區別，吊蘭和蝴蝶梅體內的重金屬主要積累于根部，莖葉部分含量相對較低。吊蘭對污泥中重金屬的富集能力大小順序為：Cr>Cd>Zn>Pb>Cu ，說明其對Cr和Cd的富集效果最好，對Cu和Pb的富集效果最差。蝴蝶梅對污泥中重金屬的富集能力大小順序為：Zn>Cd>Cr>Pb>Cu，說明其對Zn和Cd的富集能力最強，對Cu和Pb的富集能力最差。吊蘭是生物量大，根系發達，葉綠素高，生物量積累迅速的多年生草本植物，且對這幾種重金屬耐性都較好，有很大潛力成為某種或某幾種重金屬的超積累植物。蝴蝶梅由于根系不發達，生物量小，葉綠素和根活力易受重金屬影響等原因而不適于植物修復重金屬污染。

　　3.2 建議

　　試驗中發現吊蘭和蝴蝶梅的富集系數在某個特定的生長期是大于1的，滿足了超積累植物的條件，如果試驗條件滿足，可對其作更深入更全面的研究。選擇修復重金屬污染的花卉植物尤其要注意對它們的根系進行選擇，應選擇根系發達的，根活力較大且須根較少的花卉植物。用其它危害較大的污染物對花卉植物進行毒理學試驗，篩選以某種污染物為主的具有特異耐性與除污能力的物種。

　　參考文獻：

　　[1] 蔡信德，仇榮亮.微生物在鎳污染土城修復中的作用.云南地理環境研究.2005，17(3)：912.

　　[2] Zhang D Y，Li Y Q，Sun Y K.Feasibility study on biological processing technology of metal material.Science in china(Series C).1997，27(5);410-414.

　　[3] 魏樹和，周啟星，王新.一種新發現的鎘超積累植物龍葵[J].科學通報，2005，50(1)：33-38.

　　[4] 劉家女，周啟星，孫挺. Cd-Pb 復合污染條件下3種花卉植物的生長反應及超積累特性研究[J].環境科學學報，2006，26(12)：39-44.

　　河北農業論文發表期刊推薦：《河北農業科學》創刊于1992年，是河北省農林科學院主辦的綜合性學術期刊。雙月刊，國內外公開發行。全國統一刊號：CN13-1197/S，中國標準連續出版號：ISSN1008-1631。立足河北，面向北方地區，重點刊載農業及相關學科的應用基礎理論、應用技術研究以及農業宏觀戰略、農業經濟、農村發展等方面的研究成果和學術報告。