全 文 ：　　　　收稿日期: 2000-06-05
　　　　基金项目:国家自然科学基金资助项目 ( 39770154)
　　　　作者简介:阳承胜 ( 1971-) ,男 ,深圳大学高尔夫学院 ,硕士 ,主要从事矿业废弃地生态恢复的研究 .
重金属在宽叶香蒲人工湿地系统中的分布与积累
阳承胜1 ,蓝崇钰 2 ,束文圣 2
( 1.深圳大学高尔夫学院 , 广东 深圳　 518060; 2.中山大学生命科学学院 , 广东 广州　 510275)
摘　要:本文通过对广东韶关凡口宽叶香蒲 ( Typha lat ifol ia )人工湿地系统的进出水口、土壤剖面
及四种优势植物体各部分器官中 Pb、 Zn、 Cu和 Cd含量进行分析。结果表明:重金属主要库存于土
壤中。从水平上看 ,全量的重金属含量从进水口到出水口呈上升趋势 ,而有效态则相反 ;从土壤剖面
的垂直分布上看 ,全量和有效态重金属含量都随土壤深度的增加而递减。四种植物都具有较强的吸
收和富集重金属的能力 ,且主要富集在植物的地下部分。
关键词: 重金属 ;人工湿地 ;分布 ;积累
中图分类号: TQ085+ . 4　　文献标识码: A　　文章编号: 1000-3770( 2002) 02-0101-04
　　自然或人工湿地生态工程是近年来迅速发展起
来的一种污水处理技术。因其低能耗、高效、经济等
优点广泛地应用于城市生活污水及工业废水处理 ,
而对采矿废水则少有报道。与城市生活污水相比 ,采
矿废水通常含较高浓度的重金属、极端的 pH、有机
物含量低、流量不稳定等特点 ,因而处理难度大。本
文通过对广东韶关凡口宽叶香蒲人工湿地系统的进
出水、土壤剖面及四种被称植物体各部分器官中的
Pb、 Zn、 Cu和 Cd含量进行分析 ,探索重金属在人工
湿地系统中的分布规律 ,为进一步研究和利用人工
湿地系统净化采矿废水提供有用的资料。
1　材料与方法
1. 1　研究地自然条件
凡口铅锌矿位于韶关市仁化县境内。 该区属于
潮湿多雨的亚热带气候 ,海拔高度为 100～ 150m,年
平均气温约 20℃ ,最低为 - 5℃ ,最高为 40℃ ,年降
雨量平均 1457mm左右 ,地下水资源丰富 ,土壤为
红壤。
凡口铅锌矿是中国乃至亚洲最大的同类型矿之
一 ,原矿品位高 ,开采量大 ,日排放废水量多达 6万
吨。废水中含有大量的废矿砂以及 Pb、 Zn、 Cu、 Cd
等重金属 ,严重污染周边环境。 80年代中期 ,凡口铅
锌矿在一号尾矿库种植物宽叶香蒲 ,经过 15年的自
然生长和人工扩种 ,植被现已扩展到整个系统面积
的 92%以上 ,除了宽叶香蒲外 ,系统边缘还分布有
97种植物。集群分布主要有宽叶香蒲群落、芦苇
( Phragmites communis )群落、茳芏 (Cyperus malac-
censis )和狗牙根 (Cynodon datylon)。废水经该系统
处理后 ,供农田灌溉用水。
1. 2　采样与分析
1. 2. 1　水样采集与分析
根据进水口距离 ,于 1998年 10月 28日距排污
口由近到远设计了 1# 、 2# 、 3# 和 4# 四个采样点 ,并
连续七天取样 ,每次三个重复。测定水中有效态重金
属 Pb、 Zn、 Cu和 Cd浓度。
1. 2. 2　植物采样与分析
于 1998年 5月对该人工湿地进行植被调查 ,根
据排污口的距离设 4个 5× 5m2的样方。于上述 4个
样方及对照区中分别取宽叶香蒲、芦苇、茳芏和狗牙
根 4种植物 ,并收集其凋落物。对照点设在距凡口铅
锌矿 5km处的一个水塘下面的水沟中 (无铅锌污
染 )。
植物样经洗净后 ,把植株分成根、地下茎、地上
茎和叶 4个部分 ,经烘干、粉碎、过筛、消化 ,原子分
光光度计测定总量 Pb、 Zn、 Cu和 Cd的含量。
第 28卷　第 2期
2002年 4月 　　　　　　　
　　　　　　水处理技术　　　　
TECHNOLOGY OF W AT ER TREATM EN T
　　　　　　　Vo l. 28 No. 2
Apr. , 2002
1. 2. 3　土壤采样与分析
在每个样方内 ,按 0～ 10、 10～ 20、 20～ 30cm三
层取土样。土样经风干 ,过筛 ,进行分析 ,测定有效态
及全量 Pb、 Zn、 Cu和 Cd的含量。
2　结果与分析
2. 1　重金属在水体中的分布
通过测定人工湿地系统 4个采样点水体中的
Pb、 Zn、 Cu和 Cd的浓度。测试结果表明 (图 1): 4个
采样点的 Pb、 Zn、 Cu和 Cd的浓度都有着相同的变
化趋势 ,即由 1# 到 4# 采样点水体中的各重金属的
浓度显著降低。这说明随着离排污口距离的增加 ,水
体中重金属浓度是逐渐降低的。宽叶香蒲人工湿地
系统具有明显的净化废水作用。
图 2　湿地基质中有效态及全量重金属含量 ( Pb, Zn, Cu和 Cd)在水平距离及剖面的垂直分布
　　 2. 2　重金属在土壤中的分布与积累
通过对各采样点土样有效态及全量重金属
( Pb、 Zn、 Cu和 Cd)分析 ,结果表明 (图 2):土壤中含
有极高浓度的重金属 ,其中全量 Pb、 Zn分别高达
8406. 1mg /kg和 11319. 8mg /kg。重金属主要库存
于土壤中。土样中不同的重金属元素变化趋势不同 ,
从进水口至出水口的水平上看 ,全量的重金属含量
有上升趋势 ;而有效态 Pb、 Zn逐渐递减 ,有效态 Cu
102 水处理技术 第 27卷　第 6期　　
呈上升趋势 , Cd保持相对稳定。从土壤剖面的垂直
分布上看 ,全量及可提取态重金属含量都随土壤深
度增加 ,而呈递减趋势。
2. 3　重金属在植物体内分布与积累
2. 3. 1　不同的植物体内重金属含量
分别对人工湿地 4种优势植物宽叶香蒲、芦苇、
茳芏和狗牙根的嫩叶、地上茎、地下茎、根以及凋落
物中全量 Pb、 Zn、 Cu和 Cd含量进行分析 ,实验结
果表明 (图 3): 被测植物体都具有极强的吸收和富
集重金属能力 ,其中茳芏富集重金属能力最强 ,宽叶
香蒲相对较弱。与无重金属污染的对照区相比较 ,重
金属在各分析植物体含量均极显著地高于对照类 ( p
< 0. 01)。
图 3　四种植物体不同器官中重金属分布与积累 ( Kc作为对照 )
2. 3. 2　重金属在植物体内不同器官中分布
实验结果表明 ,各重金属元素在被测的 4种植
物体内的分布呈现一致的规律性 ,即根> 凋落物>
地下茎> 地上茎> 叶。 主要富集在植物根部和地下
茎 ,以 Pb最为典型。许多研究都认为 Pb和 Zn主要
积累于植物根部 ,并且认为在重金属污染环境中生
长的植物更大比例地积累和富集于根部和地下部
分 ,本实验研究结果与上述结论相一致。
本实验所研究的生长在富含高浓度的重金属的
湿地基质中的 4种植物体 ,它们虽吸收了大量的重
金属而不受毒害 ,仍具有较高的生产力 ,这说明它们
具有强的金属耐性。
重金属在植物体内含量虽然相当高 ,但它们主
要富集于植物地下部分 ,且植物生物量相对来说是
较小的。根据地上部分平均生物量估算 ,每年收割一
次植物体 ,只能除去系统中 Pb 946. 3kg、 Zn 261. 6
kg、 Cu 7. 032kg和 Cd 11. 94kg。因此用收割法去除
重金属的策略在实践中取得的效果是有限的。
103　　阳承胜等 ,重金属在宽叶香蒲人工湿地系统中的分布与积累
ACCUMULATION AND DISTRIBUTION OF HEAVYMETALS
IN ARTIFICIAL WETLAND WITH TYPHA LATIFOLIA
YANG Cheng-sheng
1 , LAN Chong-yu
2 , SHU Wen-sheng
2
( 1.College of Golf , Shenzhen university , Shenz hen 518060, China;
2. College of L ife Science , Zhongshan University , Guangz hou 510275, China)
Abstract: Th rough the analy sis of the w ater, the soi l and phant s tissue in the arti ficial w etland wi th Ty-
pha latifolia, i t i s indicated tha t heavy meta ls mainly accumula ted in the soil stock.
Key words: arti ficial w etland ecosystem; heavy metals; dist ribution; accumula tion
　
举办全国 2002年水处理技术培训班的通知
中国海水淡化与水再利用学会和浙江省膜学会拟于 2002年 6月份在浙江省杭州市联合举办全国
2002年水处理技术培训班。培训班聘请有丰富理论和实践经验的专家任教 ,讲授内容包括海水淡化、苦咸水
脱盐、纯水制备等膜法水处理应用技术。学习时间约 8天。学习对象为膜技术研究、生产、应用、设计、管理等
单位具有高中或相当于高中以上文化程度的人员 ,欢迎各有关单位派员参加 ,并于 2002年 5月 15日前 ,将
报名单寄回学会秘书处 (报名单可复印 )。
联系地址:杭州市文华路 50号 (原文一路 148号 ) ,中国海水淡化与水再利用学会秘书处。
邮编: 310012　　联系电话: 0571- 88866168- 2160　　传真: 0571- 88912021　　联系人:周晓定。
中国海水淡化与水再利用学会
浙江省膜学会
2002年 4月 15日
2002年水处理技术培训班报名单
姓　名 性　别 年　龄 文化程度 工作单位、地址、邮编、电话
单位盖章:
104 水处理技术 第 27卷　第 6期