全 文 ：第 30卷 第 1期
2010年 2月
桂 林 理 工 大 学 学 报
JournalofGuilinUniversityofTechnology
Vol.30No.1
Feb.　2010
文章编号:1006-544X(2010)01-0144-04
李氏禾对电镀污泥污染土壤中铬铜镍的吸收和积累
陶笈汛 , 张学洪 , 罗　昊 , 刘　杰 , 廖永锋 , 陈瑞标
(桂林理工大学广西环境工程与保护评价重点实验室 , 广西 桂林　541004)
摘　要:通过盆栽试验研究了在电镀污泥 (0、 25%、 50%、 75%、 100%)污染土壤中生长的李氏禾
对 Cr、 Cu、 Ni复合污染的耐受和积累能力 。 100%电镀污泥中总 Cr、 Cu、 Ni含量分别为 32 452.91、
15 784.82、 12 115.27 mg/kg。结果表明 , 李氏禾能够在 25%电镀污泥中保持正常生长 , 地上部 Cr、
Cu、 Ni含量随着土壤重金属含量增加而显著升高;Cr、 Cu、 Ni积累量在 100%电镀污泥中可达 70.87、
41.68、 43.18 μg/株。李氏禾对较高浓度重金属复合污染土壤中的 Cr、 Cu、 Ni有较强的耐受和积累能
力 , 在重金属复合污染土壤的植物修复方面具有一定潜力 。
关键词:植物修复;李氏禾;电镀污泥;铬;铜;镍
中图分类号:X53　　　　　　　　　　　　　　　文献标志码:A
李氏禾(LeersiahexandraSwartz)为多年生禾本
科湿生杂草 ,是中国境内首次发现的 Cr超富集植
物 [ 1-3] ,野外调查和水培试验的结果表明 ,该植物
对 Cu、Ni等多种重金属的富集能力也较强[ 4-5] ,是
一种修复重金属污染土壤的优良物种。本研究通
过盆栽试验研究了李氏禾对电镀污泥污染土壤中
Cr、Cu、Ni的耐受和积累能力 ,为重金属复合污染土
壤的植物修复提供侯选植物及科学的理论依据 。
1　材料和方法
1.1试验材料
植物材料为李氏禾 , 取自广西桂林市桃花江
边 。野外采集的植物洗净后采用 1/2 Hoagland营
养液预培养 15d, 供试验用 。
供试土壤有 2种:电镀污泥取自桂北某电镀
工业区 , 污泥中总 Cr含量为 32 452.91mg/kg、总
Cu含量为 15 784.82 mg/kg、 总 Ni含量为 12
115.27 mg/kg;自然土壤取自桂林市农科所试验
田 , 土壤基本性质为 pH (H2 O)7.10、 有机质
32.7g/kg, 总 Cr含量为 18.00mg/kg, 总 Cu含量
12.35 mg/kg, 总 Ni含量为 12.58 mg/kg。试验土
壤为两种土壤按不同比例混合的混合土壤 。按照
电镀污泥在混合土壤中的质量百分比不同设 5个
处理 CK、 S1、 S2、 S3和 S4, 电镀污泥所占的比
例分别为 0、 25%、 50%、 75%、 100%, 各处理
重复 3次。不同处理土壤重金属含量见表 1。
1.2　盆栽试验
试验在上缘直径 12 cm, 底面直径 10 cm, 高
10cm的塑料盆中进行 。每盆放土 0.5 kg(风干
重), 加水至田间持水量的 60%左右。预培养的李
氏禾禾苗用自来水冲洗干净 , 选取株高 20 cm左
右的禾苗移栽 , 每盆 30株 。每隔两天浇营养液 ,
保持土壤中水分。为防止污染物淋溶渗漏损失 ,
在盆下放置塑料托盘并将渗漏液倒回盆中 。 60 d
后收获 , 取植物样进行重金属含量分析 。
1.3　样品分析
植物沿土面剪取地上部 ,用去离子水洗净 , 105
℃杀青 30 min,然后 80℃烘干至恒重 ,测定其干重。
　收稿日期:2009-03-05
　基金项目:国家自然科学基金项目 (40663002);广西科学基金项目 (桂科青 0640072, 0728095);广西高校人才小高地建设
“环境工程 ” 创新团队资助计划项目 (桂教人 [ 2007] 71)
　作者简介:陶笈汛 (1984—), 男 , 硕士 , 市政工程专业 , taojixun@tom.com。
　通讯作者:张学洪 , 男 , 博士 , 教授 , zhangxuehong@x263.net。
　引文格式:陶笈汛 , 张学洪 , 罗昊 , 等.李氏禾对电镀污泥污染土壤中铬铜镍的吸收和积累 [ J] .桂林理工大学学报 , 2010,
30 (1):144-147.
表 1　不同处理土壤重金属含量
Table1　Heavymetalconcentrationsinsoilwithdiferenttreatments
处理编号 电镀污泥含量 /% wCr/(mg· kg-1) wCu/(mg· kg-1) wNi/(mg· kg-1)
CK 0 18.00±1.56 12.35±1.97 12.58±1.96
S1 25 8 515.69±1 053.62 3 442.27±153.43 2 992.55±242.93
S2 50 15 558.14±1 470.81 7 293.96±536.74 5 916.36±490.66
S3 75 25 864.42±1 027.45 9 947.22±343.69 9 087.55±340.96
S4 100 32 452.91±782.74 15 784.82±740.32 12 115.27±481.76
　　注:平均值 ±标准偏差 (n=3), 均为干重。
烘干的植物磨碎 , 采用 HNO3 +HClO4体系消解 ,
原子吸收分光光度法测定重金属含量 (PE-
AA700)。
2　结果和分析
2.1　Cr、 Cu、 Ni复合污染对李氏禾地上部生物
量的影响
由图 1可看出 , S1中李氏禾地上部生物量与
对照相比没有显著减少 (p>0.05)。除 S1外 , 其
他处理中李氏禾的生长均受到不同程度的抑制 ,
地上部生物量随着土壤中重金属含量的增高呈现
出下降趋势 , 与对照相比显著减少 (p<0.05)。
S2中 , 李氏禾生长基本正常 , 虽然老叶有枯斑 ,
有扩大趋势 , 但新叶不断萌发 , 仅仅生长趋势变
缓;S3和 S4中 , 李氏禾出现明显的中毒症状 , 叶
片逐渐发白 、 枯萎 。尤其是在 S4中培养的李氏
禾 , 中毒程度最为严重 , 仅培养 15 d绝大部分茎
和叶发白 , 枯萎 , 生长完全被抑制。 60 d收获时
各处理中李氏禾地上部生物量分别为对照的
98.16%、 76.71%、 64.51%和 61.34%。
图 1　重金属对李氏禾地上部生物量的影响
Fig.1　Effectsofdiferenttreatmentsonthebiomassof
L.hexandra
不同小写字母间差异显著 (LSD, p<0.05)
2.2　李氏禾地上部 Cr、 Cu、 Ni含量
由图 2可看出 , 李氏禾对 Cr的富集能力强于
Cu和 Ni。随着土壤中重金属含量增加 , 李氏禾地
上部 Cr、 Cu、 Ni含量显著增加 (p<0.05), 在 S4
中分别达到 588.21、 345.49、 355.06 mg/kg, 与
S1相比分别增加了 130.5%、 80.8%、 91.9%。
图 2　李氏禾地上部重金属含量
Fig.2　HeavymetalsconcentrationsintheshootsofL.hexandra
同种重金属间进行比较 , 不同小写字母间差异显著 (LSD,
p<0.05)
2.3　李氏禾地上部对土壤中 Cr、Cu、Ni的积累量
地上部重金属积累量为地上部重金属含量和
生物量的乘积。由图 3可看出 , 李氏禾地上部 Cr
积累量随着土壤中重金属含量增加而升高 , 而 Cu
和 Ni积累量在 S2和 S3中不但没有升高反而降低 ,
仅在 S4中有少量增加。这是由于 S2和 S3中李氏
禾地上部生物量大幅减少造成的。李氏禾地上部
Cr、 Cu、 Ni积累量在 S4中达到最高 , 分别为
70.87、 41.68和 43.18μg/株。植物修复的效果取
决于地上部重金属含量和生物量 。由此可见 , 在
适度重金属污染的土壤中李氏禾既能保持正常生
长又能对土壤中重金属持续吸收 , 对重金属污染
土壤的修复效果最好 。
145第 1期　　　　　　　　　　　　陶笈汛等:李氏禾对电镀污泥污染土壤中铬铜镍的吸收和积累
图 3　李氏禾地上部重金属积累量
Fig.3　Accumulationamountofheavymetalsintheshoots
ofL.hexandra
同种重金属间进行比较 , 不同小写字母间差异显著 (LSD,
p<0.05)
3　讨　论
国内外已有较多学者开展了利用植物修复重
金属污染土壤的研究 , 并得到了诸多有价值的成
果 [ 6] 。Sutapa等[ 7]研究了 TyphaangustataL对重金
属污染土壤中重金属的吸收和转运 , 发现 Typha
angustataL在 Cr、 Cu、 Ni含量分别为 400.37、
245.87、 201.22 mg/kg的土壤中生长 60 d, 地上
部 Cr、 Cu、 Ni含量分别达 到 32.91、 15.27、
33.42 mg/kg, 并认为 TyphaangustataL可用于重
金属污染土壤的修复 。本研究结果表明 , 李氏禾能
够在 Cr、Cu、Ni含量分别高达 8 515.69、 3 442.27
和 2 992.55mg/kg的土壤中保持正常生长 , 至 60
d收获时地上部 Cr、 Cu、 Ni含量分别达到
255.23、 191.09、 185.01mg/kg。李氏禾对重金属
的耐性和富集能力都大大超过了 Typhaangustata
L, 说明李氏禾在重金属污染土壤的修复方面比
TyphaangustataL更具潜力。
黄铭洪等[ 8]肯定了耐性植物在植物稳定修复
中的作用 , 在重金属污染土壤上种植金属耐受性
植物可降低金属的移动性 , 并减少进入食物链的
金属的生物有效性 , 有毒金属将会被固定在生态
系统中 , 减轻了通过风蚀和表土的风力传播所引
起的迁移 , 同时 , 也可减少有毒金属因淋溶而进
入地下水所引起的污染。本研究中 , 除 S1中李氏
禾正常生长外 , 其他各处理中李氏禾的生长虽受
到重金属毒性的影响但没有致死 , 对高浓度重金
属复合污染表现出了很强的耐性 , 在固定土壤中
有毒重金属方面发挥了巨大作用。
魏树和等[ 9]研究了 18种杂草对重金属的超积
累特性后发现 , 植物地上部生物量的高低与其地
上部重金属的含量相关 , 即地上部生物量较高的
植物 , 其地上部也可以富集较高含量的重金属 。
迄今发现的许多超积累植物生长缓慢 、 植株矮小 、
地上部生物量小 , 极大地限制了植物修复的实际
应用 [ 10] 。本试验中的李氏禾虽然单株生物量小 ,
但该植物为多年生禾本科植物 , 可高密度生长且
生长非常迅速 , 单位面积内生物量大 , 因此可以
通过增加单位面积内植株数量的方法提高地上部
重金属积累量。野外调查发现 , 长势中等的李氏
禾每平方米可收获李氏禾 4.52 kg(鲜重), 若干
重按鲜重的 20%计算 , 则每公顷可收获李氏禾地
上部干物质约 9t。如按本研究 S1中的李氏禾地上
部重金属含量计算 , 每公顷李氏禾地上部可带走
Cr、 Cu、 Ni的量分别为 2.3、 1.72、 1.67 kg。
4　结　论
(1)李氏禾能够在 Cr、Cu、Ni含量分别为
8 515.69、 3 442.27、 2 992.55 mg· kg-1的土壤中
正常生长 , 其他各处理中李氏禾的生长虽受到不
同程度重金属毒性的影响但没有致死 , 对高浓度
重金属复合污染表现出了很强的耐性。
(2)随着土壤重金属含量增加 , 李氏禾地上
部 Cr、 Cu、 Ni含量显著增加 , 在 100%电镀污泥
中达到最高 , 分别为 588.21、 345.49、 355.06
mg/kg;单株李氏禾地上部 Cr、 Cu、 Ni积累量在
100%电镀污泥中分别达到 70.87、 41.68、 43.18
μg/株 。
(3)李氏禾为多年生禾本科植物 , 可高密度
生长且生长非常迅速 , 单位面积内生物量大 , 在
中度重金属复合污染土壤中既能保持正常生长又
能对土壤中重金属持续吸收 , 表明该植物在重金
属污染土壤的植物修复方面具有一定潜力。
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AccumulationofCr, CuandNibyLeersiahexandraSwartzin
SoilContaminatedwithElectroplatingSludge
TAOJi-xun, ZHANGXue-hong, LUOHao, LIUJie, LIAOYong-feng, CHENRui-biao
(GuangxiKeyLaboratoryofEnvironmentalEngineering, ProtectionandAsesment, GuilinUniversity
ofTechnology, Guilin541004, China)
Abstract:Experimentsaboutsoilamendedwithelectroplatingsludge(0 , 25%, 50%, 75%, 100%)study
themetaltoleranceandaccumulationbyLeersiahexandraSwartz.ThetotalCr, CuandNiconcentrationsare
32 452.9, 15 784.82and12 115.27mg/kgin100% electroplatingsludgerespectively.Theresultshowsthat
L.hexandracouldsurvivein25% electroplatingsludge.TheCr, CuandNiconcentrationsintheshootsof
L.hexandraincreasesignificantlywiththeriseofheavymetalsconcentrationsinsoil, theaccumulationsofCr,
CuandNiintheshootsofL.hexandraare70.87, 41.68and43.18 μg/plantrespectively.Itcanbeconclu-
dedthatL.hexandrapresentsstrongabilitiesofmetaltoleranceandaccumulationinheavymetalcontaminated
soilwithighCr, CuandNiconcentration, thussuitableforphytoremediationofCr, CuandNicontaminated
soil.
Keywords:phytoremediation;LeersiahexandraSwartz;electroplatingsludge;chromium;copper;nickel
147第 1期　　　　　　　　　　　　陶笈汛等:李氏禾对电镀污泥污染土壤中铬铜镍的吸收和积累