全 文 ：上海地区绿化树种重金属污染防护特性的研究 3
杨学军1 ,3 3 3 　唐东芹1 　许东新2 　王新华1 　潘高红1
(1 上海交通大学园林环境科学系 ,上海 201101 ;2 上海市农林局林业处 ,上海 200233 ;
3 同济大学现代农业科学与工程研究院 ,上海 200092)
【摘要】　通过测定土壤样品的重金属含量 ,调查了上海七宝镇污染水系两侧与上海宝钢集团厂区的重金
属污染状况. 结果表明 ,在污染水系两侧重金属含量较对照稍高 ,而上海宝钢厂区各样点土壤重金属含量
明显高于对照 ,存在较严重的污染. 同时在这两处重金属污染地带观察记录了绿化树种的生长状况 ,采集
植物样品以 ICP 仪进行树木样品的重金属含量分析 ,综合两方面数据对近 20 种常见绿化树种的重金属污
染的防护特性进行了比较研究. 结果表明 ,法国冬青、紫薇、木芙蓉、女贞和龙柏等植物种类富集重金属能
力较强 ,且生长状况较为良好 ,最适于作为重金属污染厂区的生态防护绿化的主要树种 ;而蚊母、夹竹桃和
石楠等植物种类虽然富集重金属能力较低 ,但有较强的耐性 ,能良好生长 ,也适于作为污染区绿化美化树
种.
关键词 　重金属 　污染防护 　绿化树种
文章编号 　1001 - 9332 (2004) 04 - 0687 - 04 　中图分类号 　Q145 ,S718. 45 ,X173 　文献标识码 　A
Characters of greening tree species in heavy metal pollution protection in Shanghai. YAN G Xuejun1 , TAN G
Dongqin1 ,XU Dongxin2 ,WAN G Xinhua1 ,PAN Gaohong1 (1 Depart ment of L andscape A rchitecture and Envi2
ronmental Science , S hanghai Jiaotong U niversity , S hanghai 201101 , China ; 2 Foresty Division of A griculture
and Forest ry B ureau , S hanghai 200233 , China ; 3 Modern A gricultural Science and Engineering Institute ,
Tongji U niversity , S hanghai 200092 , China) . 2Chin. J . A ppl . Ecol . ,2004 ,15 (4) :687～690.
In this paper ,the stream banks nearby Qibao town and the factory area of Shanghai Baoshan Steel Company were
selected as the typical areas contaminated by heavy metals. The polluted status was investigated by measuring the
heavy metal concentrations of the sampled soils. The results showed that the heavy metal concentrations in the
soils of stream banks were a little higher than the control ,but obviously higher in the factory area of Shanghai
Baoshan Steel Company. The growth status of the greening trees was recorded ,and their heavy metal concentra2
tions were measured by ICP. According to the research results and historic data , the excellent greening tree
species mainly applied in polluted factory area were V iburnum aw abuki , L agerst roemia indica , Hibiscus m uta2
bilis , L igust rum lucidum and S abina chinensis , which could grow well on contaminated soil , and accumulate
high concentrations of heavy metal elements. The other tree species such as Distylium racemosum , Nerium in2
dicum ,and Photinia serrulata might be also available in greening for heavy metal pollution protection.
Key words 　Heavy metal , Pollution protection , Greening tree species.3 国家科技部农业专项资助 (98211210218) .3 3 通讯联系人.
2002 - 02 - 08 收稿 ,2003 - 06 - 19 接受.
1 　引 　　言
土壤重金属污染问题因有可能通过食物链传递
造成环境公害而较早地受到关注[1 ] . 土壤2植物系统
重金属污染问题存在一定的普遍性[13 ,17 ,18 ,20 ] ,农业
中污水灌溉、施用含重金属元素的化肥、污泥和农
药 ,交通中汽车尾气 ,工业原材料堆置、废物废渣排
放 ,矿区降尘等 ,都有可能引起重金属污染[14 ] . 尤其
是在城市地区 ,厂矿点污染源、道路和污染水系两侧
地带成为典型的重金属污染地带. 重金属污染土壤
的传统修复方法通常为使用土壤改良剂、客土法、酸
淋洗、物 理 分 离 和 电 化 学 法 等 物 理 化 学 方
法[2 ,4 ,5 ,15 ] ,但这些常规方法不仅费用高 ,难以大规
模应用 ,而且可能导致土壤结构破坏、土壤生物活性
下降和土壤肥力退化等问题[6 ,10 ,11 ] . 随着环境问题
的日益突出和人类对环境保护的日益重视 ,利用植
物来进行修复的方法应运而生. 近十几年刚刚兴起
的植物修复[3 ,12 ,16 ] ( Phytoremediation) 技术已经成
为目前该领域的研究热点 ,被认为是一种新兴的环
境友好技术 ,在国外已经有产业化趋势. 植物修复技
术在我国也有广阔的应用前景 ,我国城市绿化快速
发展 ,若能结合植物修复技术的应用 ,可以有效防护
重金属污染的危害 ,提高绿化质量、效益 ,完善城市
应 用 生 态 学 报 　2004 年 4 月 　第 15 卷 　第 4 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,Apr. 2004 ,15 (4)∶687～690
生态防护绿化体系. 因此 ,本文对部分上海地区常见
绿化树种在不同污染地带的重金属污染防护特性的
研究 ,以促进植物修复技术在重金属污染地带生态
防护绿化中的应用.
2 　研究方法
选择典型重金属污染地带如污染水系两侧地带 ,以及厂
矿点源污染区 ,根据叶色、叶量、新梢生长量等观察记录植物
的生长状况 ,并采集植物根、枝、叶等器官样品 300～500 g
左右以及多点分层混合土壤样品进行重金属含量的测定. 样
点 R 和 B1、B2、B3、B4、B5 ,分别为位于上海市七宝镇附近河
道两侧自然堤岸地段和上海宝钢集团厂区 1 号炼铁炉附近
绿地、2 号炼铁炉附近绿地、3 号炼铁炉附近绿地、铁矿粉运
输带下绿地、3 号炼焦炉附近绿地 ,取上海远郊佘山的森林
土壤作为土壤污染对照. 取样与植物生长状况见表 1.
表 1 　样品采集地点及植物生长状况
Table 1 Gathering sites and growth status of sample plants
地点
Site
植物样号
Sample number
种类 3
Species
生长状况
Growth status
R R21 构树 B roussonetia papyrif era 较好
R22 刺槐 Robinia pseudoacacia 较好
R23 水杉 Metasequoia glyptost r2oboides 较好
B1 B121 女贞 L igustrum lucidum 较好
B122 海桐 Pittosporum tobira 中等 ,有虫瘿
B123 夹竹桃 Nerium indicum 较好
B124 丝兰 Yucca f ilamentosa 叶尖干枯
B2 B221 法国冬青 V iburnum aw abuki 较好
B222 棕榈 Trachycarpus f ortunei 叶枯不良
B223 龙柏 Sabina chinensis 中等
B3 B321 蚊母 Distylium racemosum 较好
B322 小叶黄杨 B uxus sinica var1 parvif olia 叶子稀疏
B323 法国冬青 V iburnum aw abuki 较好
B4 B421 紫荆 Cercis chinensis 中等
B422 夹竹桃 Nerium indicum 较好
B423 海桐 Pittosporum tobira 较差
B424 女贞 L igustrum lucidum 较好
B425 构树 B roussonetia papyrif era 较好
B5 B521 石楠 Photinia serrulata 好
B522 木芙蓉 Hibiscus m utabilis 较好
B523 紫薇 L agerst roemia indica 较好3 下同 The same below.
　　风干土壤样品碾磨过筛以硝酸2高氯酸2氢氟酸法处理
后用 ICP 发射光谱仪测定各重金属含量 ,各样品分别处理测
定 3 次 ,取均值. 植物样品采集后 ,用洗涤剂和自来水刷洗干
净 ,去除表面污垢 ,再用蒸馏水漂洗 3 次. 按不同种、不同器
官分组于 70～80 ℃下烘干 ,粉碎后过 011 mm 筛 ,备用. 植物
样品经 HNO32HCLO4 消化后 ,用 ICP 发射光谱仪测定 6 种
元素 (Cd、Cr、Cu、Pb、Zn、Mn)的含量[19 ] .
3 　结果与讨论
311 　各采样点土壤重金属污染状况
各采样点土壤中 6 种重金属元素的含量如表
2.与对照相比较 ,污染水系两侧土壤中各重金属元
素含量均稍高 ,说明存在一定轻微污染. 而上海宝钢
集团厂区各样点土壤重金属含量明显高于对照区土
壤 ,说明有较严重的土壤重金属污染 ,各样点不同重
金属污染程度无明显变化规律与相关性 ,炼焦炉样
点相对污染程度较轻.
表 2 　各采样点土壤重金属含量
Table 2 Heavy metal concentrations of sampling soils ( mg·kg - 1)
土 样
Soil
sample
Cd Cr Cu Mn Pb Zn
对照 CK 01055220 401610037 121044657 4781421033 351189643 921236973
R2s 01136032 701895540 241021750 5221602400 441543910 1021598200
B12s 01195384 931950030 221147530 11021320000 551621650 1601797100
B22s 01275152 851151520 211717170 14541545000 2131131300 5961969700
B32s 01182888 821647410 191536700 8711480100 511347770 1521406700
B42s 01124624 1161071100 121894390 13231617000 881376920 1061907600
B52s 01161879 711073830 131791950 5131422800 491328860 931187920
312 　污染河道两侧植物样品的重金属含量
污染河道地段植物样品分析数据如表 3. 比较
可知 ,除刺槐 ( Robi nia pseudoacacia) 叶片中 Cd 含
量稍高于水杉 ( Metasequoia glyptost r2oboi des) 外 ,水
杉叶片中其他 5 种重金属含量都是最高的. 其中水
杉和刺槐叶片中 Cu、Zn、Mn 含量都有显著差异 ,水
杉和构树 ( B roussonetia papyrif era) 叶片中除 Cu 含
量差异不显著外 ,其他 5 种重金属含量都有显著差
异 ,说明水杉叶片对重金属的富集能力相较于刺槐
和构树都强 ,刺槐叶片对 Cd 的富集能力略强于水
杉.
表 3 　污染河道植物器官重金属含量
Table 3 Heavy metal concentration of plant organ in polluted river ( mg
·kg - 1)
种类
Species
器官
Organ
样品号
Sample
Cd Cr Cu Pb Zn Mn
构树 叶 Leaf R212y 01138 21946 91546 61048 37132 27185
构树 枝 Branch R212z 0106 21168 51639 31685 12198 913
构树 根 Root R212g 01093 51123 71606 21946 17129 50179
刺槐 叶 Leaf R222y 01193 31362 51585 81206 4312 26181
刺槐 枝 Branch R222z 01018 21658 31908 21023 17124 3156
刺槐 根 Root R222g 0165 31697 41256 31012 211325 1819
水杉 叶 Leaf R232y 01188 41512 91723 91957 53128 121176
水杉 枝 Branch R232z 01113 1163 71781 41803 23182 43111
水杉 根 Root R232g 01077 11448 131844 21815 27148 27143
　　水杉枝条中除 Cr 含量明显低于刺槐外 ,其他 5
种重金属含量都是最高的 ,而且与刺槐枝条重金属
含量差异显著 ,与构树枝条重金属含量相比 ,Mn、Zn
和 Cd 含量差异显著 ,说明水杉枝条除了对 Cr 的富
集能力较弱外 ,对多数重金属的富集能力都强于刺
槐和构树.
构树根中 Cr、Mn 含量最高 ;刺槐根中 Cd、Pb
含量最高 ;水杉根中 Cu、Zn 含量最高 ;它们的重金
属含量相对于另外两种植物几乎都呈显著差异 ,说
明 3 种植物的根对重金属的吸收和富集都有很强的
886 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　15 卷
选择性. 其中刺槐根中 Cd 含量为水杉和刺槐的 7～
9 倍 ,这说明刺槐根对 Cd 有非常强的富集能力.
综合分析可知 ,3 种植物不同部位的富集能力
因重金属种类而异. 3 种植物长势都较好 ,说明这 3
种植物对重金属具有一定的抗性 ,都适合作为重金
属污染河道的防护绿化树种.
313 　工矿点源污染区植物样品的重金属含量
宝钢集团厂区植物样品测定分析数据如表 4 所
示.在植物样品叶片中 ,Cd 在 3 号炼铁炉旁的法国
冬青 ( V iburnum aw abuki ) 上含量最高 ,达到 11043
mg·kg - 1 ;Cd 含量最低的是 3 号炼铁炉旁的蚊母树
( Distyli um racemosum ) ,仅有 01042 mg·kg - 1 . Cr
在 2 号炼铁炉旁的棕榈 ( T rachycarpus f ort unei) 上
含量最高 ,达到 371106 mg·kg - 1 ;而在 1 号炼铁炉
旁的丝兰 ( Y ucca f ilamentosa) 上含量最低 ,为 0136
mg·kg - 1 ,仅是最高含量的 1 %. Cu 含量最高的是 3
号炼焦炉旁的紫薇 ( L agerst roem ia i ndica ) , 为
141254 mg·kg - 1 ;含量最低的是运输带旁的海桐
( Pittosporum tobi ra) ,为 41477 mg·kg - 1 . Pb 含量
最高的是 2 号炼铁炉旁的龙柏 ( S abi na chi nensis) 和
3 号炼焦炉旁的木芙蓉 ( Hibiscus m utabilis) ,分别为
14115 mg·kg - 1和 131769 mg·kg - 1 ;含量最低的是
1 号炼铁炉旁的丝兰、海桐和运输带旁的海桐. Zn
和 Mn 在样品中的含量明显高于其他 4 种元素 ,差
异也较大. 含 Zn 最多的是 1 号炉旁的女贞 ,达到
93189 mg·kg - 1 ;含 Mn 最多的 3 号炼焦炉旁的紫
薇 ,达到 19115 mg·kg - 1 .
由不同采样点相同的植物叶样品重金属含量分
析可知 ,不同的植物对不同的重金属富集能力也不
相同 ,如法国冬青对 Cd 和 Zn 的富集能力较强 ,紫
薇对 Cu 和 Mn 的富集能力较强 ,但对另外 4 种重金
属富集能力都较弱 ;女贞 ( L igust rum l uci dum ) 和木
芙蓉对所有重金属都有相对较强的富集能力. 而数
据表明 ,如丝兰、蚊母树、小叶黄杨 ( B ux us si nica
var1 parvif olia) 、海桐、石楠 ( Photi nia serrulata) 和
夹竹桃 ( Neri um i ndicum ) 等多数植物种类对重金
属富集能力较弱. 其中蚊母树、石楠和夹竹桃生长较
为良好 ,可能是因为具有避性抗性机制而有较好的
抵抗能力.
同一树种的植物样品中重金属元素含量在不同
采样点间有明显差异 ,但与土壤污染程度的差异相
比较 ,未能显示一定的相关规律性. 如 1 号炼铁炉与
铁矿粉运输带旁的女贞、海桐、夹竹桃等树种叶样品
的重金属含量相比较 ,1 号炼铁炉旁样点植物样品
Cd、Cu 含量高于运输带下样点 ,Cr、Mn 含量低于运
输带下样点 ,与土壤重金属含量变化一致 ;但 Pb 和
Zn 没有表现出同样的变化. 而 2 号炼铁炉和 3 号炼
铁炉旁的法国冬青都生长良好 ,两者植物样品的重
金属含量相比较 , 2 号炼铁炉旁植物样品中除 Cr
外 ,都明显低于 3 号炼铁炉附近植物样品 ,同样未能
表现出与土壤重金属含量变化的相关性.
表 4 　宝钢厂区植物样品重金属含量
Table 4 Heavy metals concentration of plant organ in the factory area
of Shanghai Baoshan Steel Company( mg·kg - 1)
种类
Species
器官
Organ
样品号
Sample
Cd Cr Cu Pb Zn Mn
女贞 叶 Leaf B1212y 01463 21935 111081 91051 93189 61111
女贞 枝 Branch B1212z 01199 171219 81452 101279 49188 25101
海桐 叶 Leaf B1222y 01324 11594 811551 41039 48131 39107
海桐 枝 Branch B1222z 01443 81826 13175 71547 49134 4319
夹竹桃 叶 Leaf B1232y 0139 01854 101856 81173 51172 61163
夹竹桃 枝 Branch B1232z 01558 21419 81499 41003 49181 14165
丝兰 叶 Leaf B1242y 01309 0136 51833 31046 36138 32166
法国冬青叶 Leaf B2212y 01654 11167 51941 51805 46107 35165
法国冬青枝 Branch B2212z 01949 21032 71209 81659 50155 11193
棕榈 叶 Leaf B2222y 01099 371106 71757 71241 42143 53108
棕榈 枝 Branch B2222z 01401 37105 111762 161457 67125 44156
龙柏 叶 Leaf B2232y 0117 101403 81969 14115 49195 48114
龙柏 枝 Branch B2232z 01418 91144 121057 221087 8311 41124
蚊母 叶 Leaf B3212y 01042 1131 41556 41971 16105 36175
蚊母 枝 Branch B3212z 01062 21939 91662 61396 22186 10186
小叶黄杨叶 Leaf B3222y 0112 21119 4175 71839 26139 38184
小叶黄杨枝 Branch B3222z 01355 201194 121621 261085 69114 49198
法国冬青叶 Leaf B3232y 11043 01919 71934 6168 73162 45174
法国冬青枝 Branch B3232z 11834 51968 91369 91091 81187 25162
紫荆 叶 Leaf B4212y 01188 313 51848 111281 30118 79198
紫荆 枝 Branch B4212z 01077 919 51826 61095 39196 26129
夹竹桃 叶 Leaf B4222y 01104 01555 41909 6128 21177 47152
夹竹桃 枝 Branch B4222z 01197 6133 51626 71697 37149 68159
海桐 叶 Leaf B4232y 01124 01967 414767 31819 35193 67198
海桐 枝 Branch B4232z 01213 8161 51553 61611 36124 7113
女贞 叶 Leaf B4242y 01138 13141 71875 71371 43125 86189
女贞 枝 Branch B4242z 01212 31104 111586 41177 33171 26154
构树 叶 Leaf B4252y 01118 171966 91621 121261 41113 1181526
构树 枝 Branch B4252z 01066 31133 71869 41491 28197 30121
石楠 叶 Leaf B5212y 01105 01891 81401 71952 25173 32156
石楠 枝 Branch B5212z 01202 31009 111763 111339 30126 7175
木芙蓉 叶 Leaf B5222y 01483 21117 101842 131769 63151 1191
木芙蓉 枝 Branch B5222z 01207 21968 251134 6163 4018 20173
紫薇 叶 Leaf B5232y 013 11314 141254 81177 35125 19115
紫薇 枝 Branch B5232z 01314 71822 111205 191501 49135 88134
　　在植物样品枝条中 ,重金属 Cd 在 3 号炼铁炉
旁的法国冬青上含量最高 ,达到 11834 mg·kg - 1 ;Cd
含量最低的是 3 号炼铁炉旁的蚊母树 ,仅有 01062
mg·kg - 1 . Cr 在 2 号炼铁炉旁的棕榈上含量最高 ,
达到 37105 mg·kg - 1 ;其次是 3 号炼铁炉旁小叶黄
杨 ,为 201194 mg·kg - 1 ;而在 2 号炼铁炉旁的法国
冬青上含量最低 ,为 21032 mg·kg - 1 . Cu 含量最高
的是 3 号炼焦炉旁的木芙蓉 ,为 251134 mg·kg - 1 ;
含量最低的是运输带旁的海桐. Pb 含量最高的是 3
号炼铁炉旁的小叶黄杨 ,为 261085 mg·kg - 1 ;含量
9864 期 　　　　　　　　　　杨学军等 :上海地区部分绿化树种重金属污染防护特性的研究 　　　　　　　　　　　
最低的是 1 号炼铁炉旁的夹竹桃. Zn 和 Mn 在样品
枝条中的含量与在叶片一样 ,明显高于其他 4 种元
素 ,含 Zn 最多的是 2 号炉旁的龙柏和 3 号炼铁炉旁
的法国冬青 ,达到 8311 和 81187 mg·kg - 1 ;含 Mn
最多的 3 号炼焦炉旁的紫薇 ,达到 88134 mg·kg - 1 .
同时也可看出 ,法国冬青枝条对 Cd 和 Zn 的富集能
力较强 ,但对其他 4 种重金属富集能力都较弱. 枝条
样品分析数据表明 ,如蚊母树、构树 ( B roussonetia
papyrif era) 、石楠、紫荆 ( Cercis chi nensis) 和夹竹桃
等多数植物种类对重金属富集能力较弱.
同叶片样品存在一致性的是 ,同一树种植物样
品中重金属含量 ,1 号炼铁炉旁枝条样品 Cd、Cu、Pb
和 Zn 含量均高于运输带下植物枝条样品 ,仅 Mn 含
量低于运输带下所取样品 ;2 号炼铁炉旁的 6 种重
金属含量都明显低于 3 号炼铁炉. 各样点植物样品
重金属含量与其土壤样品重金属含量不表现一致的
相关变化.
综合各树种枝、叶植物样品的重金属含量数据
及其分析 ,并结合各树种的综合生长状况 ,在重金属
污染厂区的绿化树种中 ,法国冬青、紫薇、木芙蓉、女
贞和龙柏等树种富集重金属能力较强 ,且生长状况
较为良好 ,最适于作为重金属污染厂区的生态防护
绿化的主要树种 ;而蚊母树、夹竹桃和石楠等植物种
类虽然富集重金属能力较低 ,但有较强的耐性 ,能良
好生长 ,也适于作为污染区绿化美化树种. 海桐、棕
榈、小叶黄杨生长较差 ,可适量选择应用. 对于富集
能力明显较差而又生长差的植物种类 ,如丝兰 ,则不
适于作为污染区主要绿化材料.
4 　结 　　语
国内对耐性植物的调查研究已有一定报道 ,如
上海园林部门曾测定了 6 种植物的含 Pb 量和 13 种
植物的含 Hg 量[8 ,9 ] ,黄会一等[7 ]报道了 23 种主要
针阔树种对 Pb 和 Cr 的吸收情况. 综合本文试验研
究和相关文献 ,上海地区适用重金属污染生态防护
绿化植物有水杉、法国冬青、刺槐、女贞、香樟 ( Ci n2
namom um cam phora) 、夹竹桃、紫薇、木芙蓉、石楠、
蚊母、山茶 ( Camellia japonica) 、桑树 ( Morus alba) 、
接骨木 ( S am bucus nacemosa) 、加拿大杨 ( Popul us
canadensis) 、大叶黄杨 ( Euonym us japonicus) 、构树、
板栗 ( Castanea mollissi m a ) 、糠椴 ( Tilia m and2
shurica) 、五角枫 ( A cer mono ) 、皂角 ( Gleditsia
si nensis) 、悬铃木 ( Platanus acerif olia) 、榆树 ( Ul2
m us pum ila) 、石榴 ( Punica granat um ) 等木本植物 ;
草本植物有狗牙根 ( Cynodon dactylon ) 、高羊茅
( Fest uca ovi na) 、五叶地锦 ( Parthenocissus qui nque2
f olia) 等. 对于耐性植物 ,在防污绿化时应尽量选择
根、枝条富集能力较强的植物. 有关超量积累植物的
研究较多见于国外文献 ,在重金属污染严重区域 ,应
重视适当选择和引种栽培超积累植物.
参考文献
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作者简介 　杨学军 ,男 ,1968 年生 ,副教授 ,主要从事城市园
林绿化及相关环境生态、森林生态、城市林业等领域的研究 ,
已发表研究论文 25 篇.
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