全 文 ：　　文章编号:0427-7104(2010)01-0112-04
　　收稿日期:2009-03-12
　　基金项目:国家社会科学重大基金资助项目(06&ZD024);国家自然科学基金资助项目(70871025)
　　作者简介:胡　欢(1984—), 男 ,硕士研究生;王寿兵 ,男 , 副教授 ,通讯联系人 , E-mail:sbw ang@fudan.edu.cn.
裂叶喜林芋修复镉 、铅金属污染土壤的
可行性研究
胡　欢 ,张文静 ,阮晓峰 ,王祥荣 ,王寿兵
(复旦大学 环境科学与工程系 , 上海 200433)
摘　要:土壤中的重金属污染使得土壤质量面临着日趋下降的威胁 , 污染土壤的生物修复已成为研究热点.现
研究了高附加值观赏植物裂叶喜林芋在含有不同浓度镉和铅 2 种重金属的土壤中的生长情况 , 分析了植物不同
部位的重金属含量.结果表明 , 裂叶喜林芋可以耐受铅 10倍和镉 100 倍(参照《土壤环境质量标准》GB 15618—
1995 三级标准)的重金属土壤 , 对土壤中的铅和镉有一定的吸收 , 主要富集在植物根部 , 部分迁移到茎和叶中 ,
同时分析了镉和铅在植物体内的迁移特点.
关键词:裂叶喜林芋;重金属;植物修复;叶绿素
中图分类号:Q 145 文献标志码:A
工业 、农业的迅速发展 ,使得向环境中排放的重金属污染物日趋增多 ,随着土壤重金属污染的加重 ,
相当数量的土壤质量面临着日趋下降的威胁.传统的土壤污染治理方法由于其往往需要将污染土壤挖运
后处理 ,不仅耗资大 ,而且破坏土壤微生物和土壤结构 ,并不能有效地解决重金属污染[ 1] .随着近年来超
富集植物的发现和利用 ,由于它具有投资和维护成本低 、操作简便 、不造成二次污染 、具有双重经济效益
等特点 ,越来越受到各国政府 、科技界和企业界的高度重视和青睐 ,并广泛应用于土壤 、水体 、污泥的修复
处理[ 2-8] ,为重金属污染土壤的修复开辟了新的途径.
裂叶喜林芋(Philodendron selloum , 俗称春羽),经笔者所在课题组研究发现其不仅可用于城市污染
河道的生态修复及污水净化[ 9] ,并且可以在污水处理厂的废弃污泥中进行培育 ,因此笔者推测其对于土
壤中的重金属有一定的耐受能力.本文正是旨在通过研究裂叶喜林芋在不同浓度重金属土壤中的生长情
况 ,确定利用其作为重金属土壤环境的修复性植物的适合性 ,并找出其适宜的耐受浓度范围 ,为重金属污
染土壤的生物修复开辟一条蹊径.
1　材料与方法
裂叶喜林芋购自上海市江浦路花鸟市场 ,株高 40 ～ 50 cm.实验时间为 2008 年 4 月 13 日 ～ 5月 30
日 ,参照《土壤环境质量标准》(GB 15618 —1995)三级标准 ,分别用 Pb(NO 3)2 和 Cd(NO 3)2 配置铅 5倍 ,
铅 10倍 ,铅 100倍 ,镉 10倍 ,镉 100倍的土样 ,各试验
表 1　各试验组土壤中重金属含量
Tab.1　Meta l contents in different g roup
金属
ρ金属/ 10-6
三级标准 5倍 10倍 100倍
铅 500 2 500 5 000 50 000
镉 1 —　 10 100
组重金属含量见表 1.在土壤中加入重金属时 ,先将称
量好的药剂碾碎 ,然后将盆中的土壤全部倒出风干 ,取
约 1/8的土壤 ,将药剂先与这少部分的土壤混合拌匀 ,
再将其均匀拌入剩余土壤 ,最后放入一定规格的塑料
花盆中 ,每个花盆放置配好的土壤 4 kg ,栽种上裂叶喜
林芋 ,每个梯度设 3个重复和一个空白对照.
整个实验过程中 ,日常浇灌主要采用在叶片上洒
第 49卷　第 1期
2010年 2月
复 旦 学 报(自然科学版)
Journal of Fudan University (Natural Science)
Vo l.49 No.1
Feb.2010
DOI :10.15943/j.cnki.fdxb-jns.2010.01.011
水 ,土壤浇灌采用少量多次的原则 ,减少由于浇灌导致的土壤重金属的流失.以植物鲜重 、叶绿素含量的
变化率判断试验期间植物的生长状况;同时根据土壤及植物不同部位内的重金属含量变化情况判断重金
属土壤是否适合裂叶喜林芋的生长 ,裂叶喜林芋是否能够富集土壤中的重金属.
植物鲜重的变化率=100%×(试验后的鲜重-试验前的鲜重)/试验前的鲜重 , (1)
植物叶绿素含量的相对变化=100%×(试验后叶绿素的含量-试验前叶绿素的含量)/
试验前叶绿素的含量 , (2)
植物鲜重的相对变化率=试验组鲜重变化率-对照组鲜重变化率 , (3)
植物叶绿素的相对变化率=试验组叶绿素变化率-对照组叶绿素变化率. (4)
相对变化为正时表明该组裂叶喜林芋比对照组的生长更好 ,为负时则表明比对照组的生长更差.以 X
射线荧光法测定植物生长前后根 、茎 、叶中重金属的含量.
2　结果与分析
2.1　植物鲜重及叶绿素含量的相对变化情况
试验前后植物鲜重的变化率见表 2.经 DPS 统计学软件分析[ 10] ,铅 5倍 、铅 10 倍 、镉 10 倍和镉
100倍土壤中裂叶喜林芋的鲜重变化率与对照组的差异不显著(P >0.05),铅 100 倍土壤中裂叶喜林
芋的鲜重变化率与对照组的差异达到显著(P<0.05).从表中可以看出 ,铅 5倍和镉 10倍的重金属土
壤中裂叶喜林芋的生长情况略好于对照组 ,植物鲜重的相对增长率分别为 26.79%和 18.39%,铅 10
倍和镉 100 倍重金属土壤中裂叶喜林芋的生长情况略差于对照组 ,铅 100 倍重金属土壤中的裂叶喜林
芋全部死亡.
试验前后植物叶绿素的相对变化见图 1.铅 5倍 、铅 10倍 、镉 10倍 、镉 100倍浓度组中裂叶喜林芋叶
绿素在种植前后的变化率与对照组相比不存在显著差异(P >0.05),而铅 100倍浓度组中叶绿素在种植
前后的变化幅度与对照组差异显著(P <0.05).综合鲜重的增长情况和叶绿素含量的变化情况可见 ,裂叶
喜林芋能够耐受铅 5倍 、铅 10倍 、镉 10倍和镉 100倍(参照《土壤环境质量标准》GB 15618 —1995三级标
准)的重金属土壤.
表 2　不同重金属含量的土壤中植物鲜重的变化率
Tab.2　The change ra te o f weight in
different heavy mental content
不同重金属含量的
土壤类别
植物鲜重变化率
(x±SE)/ %
对照组 -37.93±6.25a
铅 5倍 -11.14±9.29a
铅 10倍 -50.69±1.51a
铅 100倍 -100.00±0.00b
镉 10倍 -19.54±1.88a
镉 100倍 -38.34±4.14a
　　注:显著性水平为 0.05 时 ,带有相同英文字母的平均
值没有显著差异.
2.2　植物不同部位中金属含量的变化情况
由表 3(见第 114页)可见 ,种植在铅 5倍土壤中的裂叶喜林芋各部位中铅的含量与对照组植物各部
位中的铅含量差异显著(P<0.05).对照组植物不同部位中铅的含量存在显著差异(P <0.05),并且铅的
分布情况为根>叶>茎.铅 5 倍土壤中种植的植物根部铅的含量与茎和叶中铅的含量差异显著(P <
0.05),而茎和叶中铅的含量不存在显著差异(P >0.05),并且根部铅的含量远高于茎和叶中铅的含量.
113　第 1期 胡　欢等:裂叶喜林芋修复镉 、铅金属污染土壤的可行性研究
表 3　植物各部位中的金属含量
Tab.3　Meta l contents in different par ts o f the plant
组　　别
(x±SE)/ 10-6
根 茎 叶
植物各组分含铅量 对照铅 5倍
0.65±0.17c
91.72±22.67e
0.12±0.02a
0.87±0.53d
0.22±0.03b
0.54±0.12d
植物各组分含镉量
对照
镉 10倍
镉 100倍
N/A
0.30±0.03c
1.2±0.07d
N/A
0.11±0.01a
0.09±0.01a
N/A
0.19±0.00b
0.18±0.02b
　　注:显著性水平为 0.05时,带有相同英文字母的平均值没有显著差异.a , b , c , d , e按平均值从小至大排列.对照组植物各部分镉含量
未检出 ,铅 10倍 ,铅 100倍组由于样本量不足故无法检测植物各部位铅含量.
种植在镉 10倍和镉 100倍土壤中的裂叶喜林芋各部位中镉的含量与对照组植物各部位中的镉含量差
异达到显著(P<0.05).镉 10倍与镉 100倍土壤中种植的植物根部镉的含量也存在显著差异(P<0.05),而
茎和叶中镉的含量差异不显著(P>0.05),并且镉 100倍组中植物根部镉的含量大于镉 10倍组中植物根部
镉的含量.镉 10倍 、镉100倍土壤中种植的植物在不同部位中镉的含量也存在显著差异(P<0.05),并且镉
的分布情况为根>叶>茎.
实验结果表明 ,裂叶喜林芋对于土壤中的铅和镉都有一定的吸收 ,并且吸收的铅和镉大部分富集在
植物根部 ,部分向上迁移到植物地上部分 ,最终迁移到植物叶片 ,少部分富集在植物茎部.参照对照组 ,并
且从试验组叶片和茎部重金属含量的差异来看 ,镉在裂叶喜林芋内迁移速度和迁移量都大于铅.分析镉
10倍和镉 100倍植物体内镉的含量可以发现 ,随着土壤中镉浓度的增加 ,根部镉的含量也显著增加 ,但是
茎和叶中镉的含量差别不大 ,说明镉在裂叶喜林芋内向地上部分迁移的量是一定的 ,不随根部镉的浓度
增加而增加.
3　讨　论
综合分析裂叶喜林芋在不同重金属含量土壤中的生长情况和植物地上部分和地下部分的重金属含
量 ,虽然该植物可以耐受铅 5倍 、铅 10倍 、镉 10倍和镉100倍的重金属土壤 ,但是裂叶喜林芋不属于铅和
镉的超富集植物.
由于时间限制 ,本实验仅在 4 ～ 5月植物生长较为旺盛的时期研究裂叶喜林芋在不同镉和铅重金属
土壤中的生长情况.但初步研究已经表明 ,裂叶喜林芋可以种植在镉和铅污染的重金属土壤中.对于其长
期生长情况 ,在其他重金属和复合重金属污染的土壤中的生长情况 ,对于改善重金属污染土壤的区域生
态环境的成效等仍需进一步研究.
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114 复 旦 学 报(自然科学版)　 　 第 49 卷
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Preliminary Study on Philodendron selloum in
Restoration Polluted Soil with Pb and Cd
HUHuan , ZHANGWen-jing , RUAN Xiao-feng , WANG Xiang-rong , WANGShou-bing
(Department o f Env ironmental Science and Engineering , FudanUniversity , Shanghai 200433 , China)
Abstract:The soil quality is threated w ith heavy metal po llution.Phy to remediation turns out to be a spotlight
now.The growth of Philodendron selloum in polluted soil with different content of Pb and Cd was studied.The
result indicated that Philodendron selloum had tole rance for Pb at 10 times concentration and Cd at 100 times
concentration of 3 rd na tional standard.With the study of mental contents in diffe rent plant parts , the result show ed
that Philodendron selloum could cumulate heavy mental from the polluted soil , especially in roo ts , par tially
transfe rring to stem s and leaves.The characteristics of Pb and Cd transfer ring in plants w ere also analyzed.
Keywords:Phi lodendron selloum ;heavy mental;phy to remediation;chlo rophyll
(上接第 111页)
Developmental Model of Kunming Metropolis under
the Restraint of Resources and Environment
Carrying Capacity
MA Ren-feng1, 2 ,WANGXiao-chun1 ,YI Qi1 ,ZHANGMeng1 , 3 ,CHEN Xu1 ,4 , FUBao-hong1 ,HEYun-ling1
(1.Departmen o f Region &Resources Planning , Yunnan University , Kunming 650091 , China;2.Department
of Urban &Regional Economics , East China Normal University , S hanghai 200062 , China;3.Econonics
Instituteo f Yunnan , K unming 650041 , China;4.Hermann Gmei Ner School , Yantai 264000 , China)
Abstract:The development scale , level and model of an urban area relies on its resources and environment.
Hence , study on urban resources and environment car ring capacity is necessary for urban development and
planning.Constructed the resources and environment car rying capacity appraisal technology route , index system
and its measuring method for metropo lis appraised the sing le facto rs ca rrying capacitys , judged the bo ttle-neck
facto rs for urban development , analyzed their responses in urban maste r planning.The results were (1)the usable
land resources is the fir st bo ttleneck facto r , the uncontaminated water resource and the w ater environmental
capacity in Dianchi Basin are the second bottleneck facto r w hich will rest raint the Kunming met ropolis
development;(2)Kunming urban industries should upgrade and clean &cyclic , the urban expands by city &tow n
net system and eco log ical model.It can offer good refe rence fo r the urban development and planning of Kunming
metropolis.
Keywords:evalua tion of resources and environment car rying capacity ;bottle-neck factor s;developmental model of
metropolis
115　第 1期 胡　欢等:裂叶喜林芋修复镉 、铅金属污染土壤的可行性研究