全 文 ：第 15 卷 第 26 期 2015 年 9 月
1671—1815(2015)26-0221-05
科 学 技 术 与 工 程
Science Technology and Engineering
Vol. 15 No. 26 Sep. 2015
 2015 Sci. Tech. Engrg.
环境科学
水培条件下绿萝对铜、铬滤除特征
李海婷1 迟宝明1 贺存哲2 谷洪彪1 张佳佳1 张 艳1
(防灾科技学院1，三河 065201;中国科学院化学研究所2，北京 100190)
摘 要 采用室内水培实验的方法，首先分别单独研究了绿萝对水体中铜、铬的滤除作用;进而开展了绿萝对水体中铜 /铬复
合污染的滤除作用。实验结果显示，当水体中铜浓度在 0 ～ 3 mg /L范围内，绿萝对其去除率较高，14 d后去除率可达 92%;而
当水体中铜的浓度在 4. 5 ～ 10 mg /L时，绿萝对其滤除作用较低。绿萝对被铬污染的水体几乎没有滤除作用。在铜 /铬复合污
染水体中，当铬浓度在 0 ～ 5 mg /L时，绿萝对其滤除作用明显，去除率可高达 86%，说明铜的存在明显促进了铬的吸收。综上
所述，绿萝在净化低浓度铜污染以及铜 /铬复合污染的水体有很好的应用前景。
关键词 铜 铬 绿萝 水培
中图法分类号 X52; 文献标志码 B
2015 年 5 月 25 日收到 中央高校基本科研业务费研究生
科技创新基金项目(ZY20150305)资助
第一作者简介:李海婷(1987—) ，内蒙古呼伦贝尔人，硕士研究生。
研究方向:水环境监测分析。E-mail:dnlht@ 126. com。
2012 年刊登在美国《移民与难民研究》杂志上
的一份关于“纽约健康和营养检测调查报告”显示，
来自中国大陆的移民血液中铅、镉、汞等重金属含量
高于来自其他亚洲地区的移民［1］。然而，重金属可
以通过饮用水直接作用于人体，也可以富集在鱼、虾
及污水灌溉的粮食、蔬菜中，食用这类产品会间接危
害人的身体健康［2］。寻找行之有效的重金属修复
技术已经迫在眉睫，植物修复技术避免了物理、化学
修复的高成本、破坏性大、易造成二次污染等缺点，
是一项绿色、环保、低廉的修复技术，一直为国内外
研究的热点［3—6］。花卉植物属观赏性植物，不会进
入食物链，可减少对人体的危害，是未来重金属污染
植物修复的首选［7］。关于花卉植物对重金属污染
修复方面的研究已有报道。2006 年刘家女等［8］用
水培方法研究了 3 种花卉植物(蜀葵、凤仙花、金盏
菊)对重金属 Cd-Pb 复合污染的耐性，结果表明蜀
葵对其有很强的耐性和积累。马利民等［9］为了解
污泥中重金属污染物在土壤、植物之间的迁移富集
规律进行污泥混配土种植实验，结果发现菊花对污
泥中的 Pb的富集能力较强。绿萝虽是常见的花卉
植物，但研究其对重金属修复作用的报道甚少，仅有
Kamel等［10］研究不同浓度的 Co和Ce对绿萝体内叶
绿素、可溶性糖及蛋白质影响。潘方珍等［11］用静态
水培试验的方法，研究绿萝对低浓度铅 Pb、Cr 污染
水体的净化效果较好。
据有关部门对国内城市河流、七大水系及湖泊
水库的监测中发现铬是比较普遍的重金属污染
物［12］。铜是植物生长的必需元素，但是高浓度会对
植株产生毒害作用，如叶片黄化失绿、烂根等现
象［13］。本实验以花卉植物绿萝为研究对象，铜、铬
重金属污染水体为基体，研究绿萝对铜、铬及铜 /铬
复合污染的滤除作用，比较铜、铬滤除作用差异及复
合污染中两者之间的作用关系，为铜、铬污染水体的
植物修复技术应用提供一定的理论及现实依据。
1 材料与方法
1. 1 实验材料与仪器
市售盆栽绿萝;去离子水(由 millipore 纯水系
统制备) ;原子吸收光谱仪(由 PerkinElmer 公司提
供) ;铜标准物质 1 000 mg /L(GSB 04-1725—2004，
介质:HNO3) ，铬标准物质 1 000 mg /L(GSB 04-
1723—2004，介质:H2 O)以上标准物质来源于国家
有色金属及电子有限公司。
1. 2 实验设计
用自来水将绿萝根部土壤冲洗干净，再用去离
子水冲洗 5 次，然后挑选质量相近，长势较好单株绿
萝放入 250 mL烧杯中用去离子水培养 7 d，此过程
目的是去除干扰同时使绿萝适应水培环境。
培养液配制过程，取 1 000 mg /L 铜、铬标准物
质用容量瓶进行浓度定容:铜培养液浓度 0，0. 4，
0. 6，0. 8，1. 0，2. 5，3. 0，4. 5，6. 0，8. 5，10 mg /L 并编
号为 Cu0，Cu1，Cu2，Cu3，Cu4，Cu5，Cu6，Cu7，Cu8，
Cu9，Cu10;铬培养液浓度 0，0. 5，1. 0，1. 5，2. 0，2. 5，
3. 0，3. 5，4. 0，4. 5，5. 0 mg /L并编号为 Cr0，Cr1，Cr2，
Cr3，Cr4，Cr5，Cr6，Cr7，Cr8，Cr9，Cr10;复合溶液中铜、
铬培养液浓度按近似 1 ∶ 1比例配制，铜培养液浓度
0，0. 5，1. 0，1. 5，2. 0，3. 0，3. 5，4. 0，4. 5 mg /L，铬培
养液浓度 0，0. 5，1. 0，1. 5，2. 5，3. 0，4. 0，5. 0 mg /L
并统一编号为 Cu /Cr0，Cu /Cr1，Cu /Cr2，Cu /Cr3，Cu /
Cr4，Cu /Cr5，Cu /Cr6，Cu /Cr7，Cu /Cr8。取配制好的
培养液 200 mL 于相应编号的 250 mL 锥形瓶中，再
选取 9 ～ 10 g长势较好绿萝(单株)置于锥形瓶中，
定期向培养液中加入适量的去离子水，以免蒸发引
起干扰，以上每个处理设三个平行实验。
1. 3 实验条件与方法
培养室温度 18 ～ 20 ℃，湿度 16% ～ 18%，自然
光照 8 h /d，注意避免强光照射。定期用移液枪取不
同浓度培养液 1 mL 定容到 100 mL，再用原子吸收
光谱仪(AAS900T)石墨炉法测试水体中铜和铬的
含量，实验所得数据用 Orign8. 5 进行处理分析和
绘图。
2 结果与讨论
2. 1 绿萝去除水体中铜的生态效应
用 1 000 mg /L 铜标准物质配制浓度为 0. 5，
1. 0，5. 0，8. 0，10 mg /L 的标准溶液制作标准曲线，
Ｒ2 ＞ 0. 999;AAS900T 石墨炉法测试铜含量，工作条
件如表 1;0 ～ 14 d每隔 2 d测试水体中铜含量，计算
去除率，结果见表 2;绿萝去除水体中不同浓度铜的
动态曲线如图 1、2 所示;绿萝第 14 d 对溶液中铜的
去除率曲线如图 3 所示。
表 1 AAS900T石墨炉法测试铜含量工作条件
Table 1 Parameters setting of AAS900T for Cu
元素
波长 /
nm
灯电流
/mA
狭缝
宽度 /
nm
氩气
流量
(MP)
原子化
温度 /
℃
灰化
温度 /℃
积分
时间 / s
铜 324. 8 3. 0 0. 7 0. 4 2 000 850 5
第 14 d水体中铜去除率结果进行拟合，得到一
阶指数衰减方程:
Y = 0. 559 53 + 102. 890 72e －0. 361 75x;
Ｒ2 = 0. 963 48。
从表 2 及图 1、图 2 趋势观察可知，随着植物滤
除作用时间的延长溶液中不同浓度的铜含量都呈下
降趋势，并且培养时间越长溶液中铜含量下降越慢，
去除率趋势越平缓。在第 14 d 测试铜溶液中铜的
含量时，当铜培养液浓度为 0. 6 mg /L 时，去除率达
到了 92%;浓度为 8. 5 mg /L 时，去除率只有 5%。
当水体中铜浓度 ＜ 1 mg /L 时，去除率可达 67% ～
92%，说明绿萝对浓度在 0 ～ 1 mg /L 范围内的铜有
较好去除作用;当铜浓度 ＞ 2. 5 mg /L 时，去除率为
5% ～ 55%，去除率最高为 55%，此时培养液中 Cu
浓度为 2. 5 mg /L，此种结果也仅限于单株绿萝的去
除效果。
表 2 绿萝对水体中不同浓度铜的去除率
Table 2 The removal of Cu of different
concentrations in water
编号
初始浓度/
(mg·L －1)
去除率 /%
2 d 4 d 6 d 8 d 10 d 12 d 14 d
Cu0 0 0 0 0 0 0 0 0
Cu1 0. 4 25 50 58 68 75 82 85
Cu2 0. 6 17 33 48 70 85 90 92
Cu3 0. 8 16 47 50 63 68 72 75
Cu4 1. 0 20 31 40 52 62 65 67
Cu5 2. 5 16 32 40 48 51 53 55
Cu6 3. 0 10 23 27 30 31 32 33
Cu7 4. 5 2 7 9 9 11 11 13
Cu8 6. 0 2 5 6 8 8 9 9
Cu9 8. 5 1 2 4 5 5 5 5
Cu10 10. 0 5 6 7 7 8 8 8
注:去除率% =溶液中待测元素初始浓度－溶液中待测元素此时浓度
溶液中待测元素初始浓度
×100%。
图 1 低初始浓度下水体中 Cu浓度动态变化曲线
Fig. 1 Dynamic curves for the concentration change of
Cu aqueous solution with low initial concentration
图 2 高初始浓度下水体中铜浓度变化动态曲线
Fig. 2 Dynamic curves for the concentration
change of Cu aqueous solution with high
initial concentration
222 科 学 技 术 与 工 程 15 卷
图 3 绿萝对水体中不同浓度铜的去除率曲线
Fig. 3 Ｒemoval curve for the Cu of different
initial concentrations
2. 2 绿萝去除水体中铬的生态效应
用 1 000 mg /L 铬标准物质配制浓度为 0. 5，
1. 0，3. 0，4. 0，5. 0 mg /L 的标准溶液制作标准曲线，
Ｒ2 ＞ 0. 999;AAS900T 石墨炉法测试铬工作条件如
表 3;在两次测试水体中铬含量，铬的浓度变化都很
小，故去除率未计算，绿萝第 0 d 和第 5 d 长势情况
如图 3 所示。
通过图 4 对绿萝生长情况观察，第 5 d 部分处
理的绿萝根部见发黑现象，随着处理浓度的升高发
黑现象明显，可能是铬被吸收后滞留在根部导致发
黑，并且铬在植物作用下向上运输到根叶使其出现
黄化现象，CK组(Cr0)根叶未见黄色，仍正常绿叶，
此现象说明绿萝在铬胁迫下有吸收，并出现毒性症
状［14—17］，之所以测试水体中铬的去除率较低很可能
是水体的蒸发作用较大，进而忽略了铬的吸收作用。
表 3 AAS900T石墨炉法测试铬工作条件
Table 3 Parameters setting of AAS900T for Cr
元素
波长 /
nm
灯电流 /
mA
狭缝
宽度 /
nm
氩气
流量
(MP)
原子化
温度 /℃
灰化
温度 /
℃
积分
时间 / s
铬 357. 9 4. 0 0. 7 0. 4 2 300 1 100 5
2. 3 绿萝对复合溶液中铜、铬的生态效应
第 14 d测试水体中铜、铬含量，计算去除率结
果见表 4、表 5;绿萝对复合溶液中铜、铬的去除率对
比曲线如图 5 所示。
表 4 绿萝对复合溶液中铜的去除率
Table 4 The removal for Cu of compound solution
编号
Cu /
Cr0
Cu /
Cr1
Cu /
Cr2
Cu /
Cr3
Cu /
Cr4
Cu /
Cr5
Cu /
Cr6
Cu /
Cr7
Cu /
Cr8
铜初始浓度
/(mg·L －1)
0 0. 5 1. 0 1. 5 2. 0 3. 0 3. 5 4. 0 4. 5
去除率 /% 0 82 61 81 41 40 38 33 33
注:表中所列数据为 3 组平行实验测定的平均值。
表 5 绿萝对复合溶液中浓度铬的去除率
Table 5 The removal for Cr of different initial
concentrations
编号
Cu /
Cr0
Cu /
Cr1
Cu /
Cr2
Cu /
Cr3
Cu /
Cr4
Cu /
Cr5
Cu /
Cr6
Cu /
Cr7
Cu /
Cr8
铬初始浓度
/(mg·L －1)
0 0. 5 1. 0 1. 5 2. 5 3. 0 4. 0 4. 5 5. 0
去除率 /% 0 86 72 73 69 63 64 63 66
注:表中所列数据为 3 组平行实验测定的平均值。
实验结果表明，绿萝对水体中重金属的生态效
应与重金属种类及浓度有关。绿萝对铜、铬复合污
染水体去除作用存在差异，第 14 d 分别测试水体中
铜、铬含量，如表 4 显示 Cu /Cr1培养液铜浓度为 0. 5
mg /L，去除率达到了 82%，Cu /Cr8去除率最低为
33%，此时铜浓度值为 4. 5 mg /L;表 5 显示 Cu /Cr1
培养液铬浓度为 0. 5 mg /L 时，去除率达到了 86%，
在 0. 5 ～ 5. 0 mg /L 范围内铬去除率都达到 60%以
上，并且从图 4 趋势对比图可观察到铜 /铬复合污染
水体中绿萝对铬的去除效果明显好于铜。于铬培养
液中绿萝对其去除效果不显著，而绿萝对铜、铬复合
溶液中铬的去除率较高，此现象说明铜极度促进了
铬的吸收，并且铬也在一定程度上影响了铜的吸收，
而铜 /铬相互作用的生态效应与多种因素相关，如重
金属之间的浓度组合、吸收速率和植株部位等，表现
得较为复杂，不仅是简单的协同、加和、竞争、独立和
屏蔽作用［18，19］。然而对于铜、铬相互作用的机理还
不清楚，有待继续研究。
图 4 绿萝长势情况
Fig. 4 Growing condition
32226 期 李海婷，等:水培条件下绿萝对铜、铬滤除特征
图 5 绿萝对复合溶液中铜、铬去除率对比曲线
Fig. 5 Ｒemoval contrast curve of Cu and
Cr in the complex solution
3 结论
在铜、铬复合污染胁迫条件下绿萝对重金属的
去除率随浓度的升高而呈现不同程度的降低，去除
率与浓度呈现负相关。从绿萝对铜、铬及铜 /铬复合
污染水体的滤除结果可以看出绿萝对铬污染水体去
除效果差，对铜污染水体的去除效果较好;在复合污
染水体中，绿萝对铬的去除效果较好，说明铜的存在
大大促进了铬的吸收，同时铬的存在也在一定程度
上影响了铜的吸收，铜、铬生物毒性差异及绿萝对
铜、铬耐性与富集机理都影响着绿萝对铜、铬的滤除
作用。以上分析说明了绿萝对低浓度的铜及铜 /铬
复合污染有较好去除效果，可以考虑作为低浓度铜、
铬污染水体修复植物的备选植物。
参 考 文 献
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Ｒemoval Characteristics of Cu and Cr by Epipremnum Aureum
under Hydroponic Culture
LI Hai-ting1，CHI Bao-ming1，HE Cun-zhe2，GU Hong-biao1，
ZHANG Jia-jia1，ZHANG Yan1
(Institute of Disaster-Prevention and Science and Technology1，Sanhe 065201，P． Ｒ． China;
Institute of Chemistry，Chinese Academy of Sciences2，Beijing 100190，P． Ｒ． China)
［Abstract］ Using the method of aquatic couture，the uptake of the Cu and Cr by the epipremnum aureum was in-
dividually investigated，and then the removal of Cu /Cr combined pollution was carried out． Ｒesults showed that，
after treated for two weeks，the epipremnum aureum had a high removal efficiency when Cu concentration ranging
from 0 to 3 mg /L，as much as 92% ． However，the removal was not apparent when copper concentration was in the
range from 4． 5 to 10 mg /L． The removal was nearly equal zero for Cr． Ｒegarding to the combined pollution，the
present of the Cu promote the removal of Cr． the removal reached as much as 86% when the Cr concentration ran-
ging from 0 to 5 mg /L． According to analysis，epipremnum aureum is a promising plant for remediation polluted
water with low concentration of Cu and Cu /Cr．
［Key words］ Cu Cr epipremnum aureum hydroponic cu
檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸檸
lture
(上接第 210 页)
Ｒesearch of Coarse-grained Soil on Experimental Study and
Estimation Method of At-rest Lateral Pressure Coefficient
JIANG Ming-jie1，2，SHEN Kao-shan3，ZHU Jun-gao1，2，QIAN Bin3
(Key Laboratory of Ministry of Education for Geomechanics and Embankment Engineering1，
Geotechnical Ｒesearch Institute2，Hohai University，Nanjing 210098，P． Ｒ． China;
Zhejiang Qiantang Ｒiver Management Bureau Survey Design Institute3，Hangzhou 310016，P． Ｒ． China)
［Abstract］ Ｒesearching the loading time of each level of load appropriate to large uniaxial compression test，and
the effects which filling material make on ascertaining at-rest lateral pressure coefficient of coarse-grained soil by
soil pressure box. Making small compression test on overburden of core-rockfill dam，analyzing the relation between
the settlement and time，and ascertain the required settlement stability time per level pressure in compression test．
The results show that，when the pressure is small，settlement is rapid to be stable，when the pressure become big-
ger，settlement become more slow to be stable;when the density is large，settlement is slow to be stable，when the
density become smaller，settlement become more rapid to be stable. In the condition that the stress surface of soil
pressure box respectively be covered by sand cover and fine material covering ，Making large uniaxial compression
test on overburden of core-rockfill dam which contain soil pressure box，to analyse the effects which filling material
make on the measurement results of soil pressure box. The results show that，the choice of filling material has sig-
nificant impact on the calculation of at-rest lateral pressure coefficient，When choosing 2 ～ 5 mm gravel as filling
time，the calculation of at-rest lateral pressure coefficient is close to the truth.
［Key words］ soil pressure box coarse-grained soil lateral pressure coefficient at rest the loading
time filling material
52226 期 李海婷，等:水培条件下绿萝对铜、铬滤除特征