全 文 ：生态科学2005年2月第24卷第1期 ECOLOGICSC ENCEFeb．，2005，24(1)28～30
白骨壤模拟湿地系统中Pb的分布、迁移及其净化效应
陈桂葵1， 陈桂珠28(1华南农业大学农学院，广州510642；2中山大学环境科学研究所，广州510275)
【摘要】在温室中建立红树林植物白骨壤模拟湿地系统，分别用正常(Nw)、5倍(Fw)和10倍(Tw)浓度
人工配置的城市污水每周定时定量对模拟系统污灌2次，用海水作对照(CL)，持续1年。研究重金属Pb在湿地
系统中的分布、迁移及其被净化的效果。结果表明：加入系统中的Pb主要存留于土壤子系统中，很少迁移到植物
体和凋落物中；植物各器官中的Pb含量在根中最高；模拟系统对重金属Pb的净化效果显著，各污水处理组分别
为：Nw组97．97％、Fw组97．86％、TW组98．06％。根据物质平衡模型计算得土壤子系统Pb的环境容量较大，
因此整个模拟系统对Pb污染的承受力较大。
关键词：白骨壤；模拟湿地系统；Pb；分布；迁移；净化效应
中图分类号：x131 文献标识码：A 文章编号：1008—8873(2005)01—028—03
Leadcyclingasimulatedwastewater-affectedm ngrove(AvfcPH甩扬J矩口一n口)wetlandsystem
CHENGui—kui‘，CHENGui—zhu‘，(1．CoUegeofAgriculture，SouthChinaAgriculturalUniversitv，Guangzhou510642，
China；2．InstituteofEnvironmentalScience，ZhongshanUniversitv，Guangzhou510275，China)
AbstractAgreenhouseexDerimentwasconductedtoinvestigatemecVclingof1eadinananificialman2rovewetlandsvstem
receivingPb。containing“wastewater”．Avicennjamarinawasselectedasmeonlytestedmangroveplantspecies，whichgrewin
tankscontainingso lsc01lectedf如mamangrovetidalwetlaIldinShenzhen，Sou吐lC11ina．Artificialseawaterwithsalinitvof15
％o waspumpedintoandoutofthetanksatregularinteⅣalsto imulatedseIIli—diumaltidalconditions．Syntheticwastewater
containingvariouslevelsoflead(contr01，NW，FⅣandT )w sdischargedintomeanificialwetlandtwiceaweekforave缸
Theresultsshowthatlargeamountsofleadinthe“wastewater’wereremovedbvm soilaftefnteringt11eartificialwetland
svstemandthe啪ountofsoil一retained1eadincreasedwitllincreasin2contentofleadinmeimponingwastewateral lloughthe
amountofleadremainedi theartificialtidalwateralsoincreasedwimincreasingcontentofleadintheimponingwastewater．
Ingeneral，tlleconcentrationof1eadinrootsishigherthanitinstemsalldeaves．Thesmdvemonstratedm artmcialwetland
svstemhadhi曲emciencvtoremoveleadf而mtllesvnmeticwastewater．Theremovalrateswere97．97％，97．86％and98．06％
fortreatmentsNW，FWandTW，respectively．AstllenvimnmentalcapacitVof eadinsoilsubsvstemiscalculatedaccordingto
themodelofmatterbalance，mesi ulatedwetlandhasahighcapacitvfbrbearingmeheavymetalpollutionoflead，whichas
implicationsforthemanagementofwas ewaterusingmaJl黟oVewedands．
Keywords：AvicP几n妇m以ri，z口；SimulatedwetlandsVstem；Lead；wastewater：CVcling
一些学者认为：红树林是热带、亚热带潮间带的优
势植物群落，能耐受较高浓度的重金属[1。J，对废水具有
较大的净化潜力[8。11。Pb是一种常见的、毒|生非常强的
重金属污染物，人们对铅环境影响的关注可追溯到19世
纪20年代【l2|。随着时间的推移，人们对铅毒害的认识不
断地加深，现在已引起了普遍重视。铅毒的临界表现包
括贫血、便秘、腹痛、呕吐、脑损伤和生育障碍等，幼
儿对铅污染比成年人更为敏感。为了消除Pb污染，了解
红树林对重金属污染净化方面所起的作用以及Pb对红树
植物的影响，开展了Pb在白骨壤模拟湿地系统中的分布
迁移规律以及该系统对Pb污染净化作用的研究。
2材料与方法
2．1实验材料
实验用植物为马鞭草科(讫而e砌c鲫P)多年生的红
树植物白骨壤(AvfcP聊扬慨z砌以)，从湛江红树林育苗
基地运回中山大学校内玻璃网室中种植。实验用底泥为
深圳福田红树林林下底泥。海水是由海盐加自来水配置
而成的人工海水，盐度为15‰(深圳湾海水平均盐度)。
2．2实验方法
在温室中建立红树林模拟湿地系统，共设4个处
理组，每组由3个平行试验盆和1个潮汐盆组成，试
验盆和潮汐盆均由PVC板制成，大小为：(0．75×0．5×
0．4)m。每个试验盆内盛100kg(风干土重)底泥(高
约O．3m)，均匀种植白骨壤15株。通过定时器对水泵
的自动控制，模拟潮汐每天24h内两涨两退，涨潮时人
工海水被泵入3个连通的试验盆中，淹没底泥、植物的
根和部分的茎，退潮时海水被泵入单个固定的潮汐盆中
贮存。模拟系统每2个月更换一次潮汐海水，其问经常
用淡水补充因蒸发而失去的水分，使盐度保持恒定。白
收稿日期：2004．11．30，2005—02．20接受
基金项目：国家自然科学基金资助项目(39470151)的部分研究内容。
作者简介：陈桂葵(1972一)，女，硕士，讲师，主要从事环境生态学方面
的研究。E—mail：gHik女i￡h￡!垡!鱼：￡Qm
。通讯作者
万方数据
万方数据
生态科学
入系统的Pb分布在各子系统中的百分比如表3。
表3 Pb在白骨壤模拟湿地系统中的分布
!生!型!堡垒竺垒2里旦!些垫坐呈!!翌旦!呈!呈璺!Z!!曼翌!堡星!
处理组土篙芦统植聋瑟统嚣黧誊水竖理组 soil Plant Fallen。了““”．“
Treatmentsubsystemsubsystemleavess。；：ater
(％) (％) (％)
、阳’
NW 95．05 2．92 0．83 0．72
FⅣ 97．26 0．60 0．30 0．31
TW 97．58 0．48 0．】0 0．26
从表3可见，95％以上的Pb被吸收积累在土壤予系统
中，这与陈桂珠掣叫的研究结果相近，且随着污水处理浓
度的升高而增大。植物子系统中的分布积累量很小，为
O．4％～3．O％，有随污水浓度的增大而吸收率减少的趋势。
凋落物带走的Pb量极小，说明如果用该模拟湿地系统作污
水净化系统的话，归还环境中引起二次污染的可能陛极小。
3．3Pb在模拟系统中的流动系数
根据重金属元素Pb在本模拟系统各个子系统中
的分布情况，即白骨壤植物中Pb的现存量、吸收量
和归还量以及土壤中Pb含量之间的关系，可求算出
Pb在本模拟系统中的流动系数即吸收系数、利用系数
和循环系数，从而揭示重金属元素Pb在本模拟湿地
系统中相对的循环状况(表4)。
表4白骨壤模拟系统中Pb的吸收系数、利用系数和循环系数
Table4Abso印tion，utilizationandcyclecoe塌cientsofPbina11
411竺!堡丝塑丝堡!!翌垡!i!唑!!堕鱼型!!!垫旦!Y!塑坐
T勰‰e罴。黛循环系数CycIecoefficient
从表4可知，随污水处理浓度升高而吸收系数减
小，这与郑逢中等[5】研究秋茄苗对海水镉的吸收以及
陈桂珠【141研究秋茄吸收重金属Pb的特点为浓度越低，
吸收系数越大一致。
3．4模拟系统对Pb的净化率通过计算n口入系统中的Pb总量，被土壤私懒收的
量，凋落物和更换潮汐水时带走的量，则可计算出模拟系统
对重金属Pb的净化效应为：Nw组97．9r7％、FW组9r7．86％、
Tw组98．06％。本模拟系统对污水中重金属Pb的去除率与
其他净化系统(陈桂珠等)[15]相比，结果E随连接近。
3．5模拟系统的使用寿命
环境容量是指环境单元所允许承纳污染物质的最大数
量。模拟系统中的土壤呈酸|生(p}I．<6．5+)，国家土壤环境
质量标准(GB15618—1995)中Pb的二级标准值为250
mg蟮1，毖㈣定土壤中Pb的临界值cs=250mgkg-1，
而本模拟系统土壤背景值为8．01mg·k91，根据公式：系
统总容量Qs仁(临界值cs。背景值So)×每组土壤总烘干
重量=(250mg·k91—8．01mg·kg．1)×284．217kg苟8． 78g。
再根据公式Qsc=Qt，其中Q为年容量(g)，t为时间(a)，
本模拟系统各组对Pb的年容量(土壤存留量、植物存留量
和凋落物带走之和)分别为：NW组为0．4999，Fw组2．475
昏Tw组4．948g，若不考虑其他因素的影响，求得系统的
使用寿命t分别为137．8a、27．8a、13．9a。由于FW、Tw
组的污水浓度分别是正常浓度污水Pb含量的5倍和10倍，
若以正常浓度污水为基准，则它们的使用寿命均相当于139
a，都超过—般土壤污灌使用寿命要求的50a【16|。
4讨论
本模拟湿地系统排放污水1年后，白骨壤植物仍能
维持正常生长，并未发现植物出现明显的受害症状[17‘18]。
由本文以上结果可知，人工污水中的95％以上的Pb被吸
收积累在土壤子系统中，只有很少的部分迁移到植物体
和凋落物中。这是因为植物生物量小，随着植物的生长，
生物量不断增大，对污染物的吸收也将增加，植物在系
统中的净化作用也将越来越大。另一方面，土壤对Pb的
吸收、吸附作用虽然很大，但毕竟有一定的容量，所以
必须用植物与土壤结合为统一的湿地系统，对污水的净
化作用才能可持续利用。
本试验是在室内模拟的状态进行的，上述结果未考
虑气候变化造成的影响；由于工作量大，本试验未作微
生物的组分与活性分析；仅仅分析了污染物在系统中的
分布、迁移情况，而对其作用机理未作进一步的探讨；
另外，本试验污灌时间为1年，相对较短。自然界中红
树林生态系统的影响因素是相当复杂的，与模拟的系统
差异甚大，应用时必须根据具体情况加以研究，我们的
工作尚是初步的，有待进一步探讨。
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万方数据
生态科学 24卷
水样和浓缩100倍后的水样，这样就会在更大藻细胞
密度范围内得到更为准确的结果。
本文所使用的MT刚MTF引物虽然在纯培养微囊
藻株多重PcR中可以得到高效表达，完全可以用于实
验室培养的藻株的筛查，但应用于水样多重PCR时其
表达效率并不高而受到限制，这可能与水样中杂质及
非微囊藻的背景藻类细胞的大量存在有关。这需要设
计筛选针对mcv基因特异性和表达效率更好的引物来
替代它。同时实际操作时采取如在离心重悬后静置几
分钟，让一些大颗粒杂质沉淀(藻细胞沉降缓慢)，吸
取其上层等措施来减少杂质进入反应体系等方法来减
少干扰。
’
产物电泳条带中出现了较明显的引物二聚体条
带，这说明对各引物之间形成二聚体方面在设计和筛
选引物时还存在不足，另外优化反应条件时在考虑灵
敏度的同时还要尽量考虑减少引物二聚体的形成。
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万方数据
白骨壤模拟湿地系统中Pb的分布、迁移及其净化效应
作者： 陈桂葵， 陈桂珠， CHEN Gui-kui， CHEN Gui-zhu
作者单位： 陈桂葵,CHEN Gui-kui(华南农业大学农学院,广州510642)， 陈桂珠,CHEN Gui-zhu(中山大
学环境科学研究所,广州510275)
刊名： 生态科学
英文刊名： ECOLOGIC SCIENCE
年，卷(期)： 2005,24(1)
被引用次数： 6次

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