全 文 ：生态环境学报 2010, 19(8): 1923-1929 http://www.jeesci.com
Ecology and Environmental Sciences E-mail: editor@jeesci.com
基金项目：国家自然科学基金项目(30560034)；云南省学术带头人后备人才项目（2006 PY01-34）；云南省教育厅基金项目（2010C245）
作者简介：王吉秀(1975 年生)，女，讲师，硕士研究生，主要从事土壤污染和环境生态学研究。
*通讯作者：祖艳群。E-mail: zuyanqun@yahoo.com.cn
收稿日期：2010-07-15
表面活性剂对小花南芥(Arabis alpina L. var. parviflora Franch)
累积铅锌的促进作用
王吉秀，祖艳群*，陈海燕，李元，陈建军
云南农业大学资源与环境学院，云南 昆明 650201

摘要：研究了十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）、鼠李糖脂（rhamnolipids）和皂角苷（saponins）等不同离子类型的表面活
性剂对矿渣中重金属Pb和Zn的解吸效果，并采用盆栽实验研究了上述3种表面活性剂对Pb和Zn超富集植物小花南芥(Arabis
alpina L. var. parviflora Franch)的生物量、吸收和富集重金属的影响。结果表明：3种表面活性剂对Pb的解吸效率是鼠李糖脂
＞皂角苷＞CTAB，对Zn的解吸效率随处理质量浓度增加而增加，解吸率介于2.84%~10.84%之间；3种表面活性剂都能促进
小花南芥叶长、根长、冠幅、地上部生物量及地下部生物量增加，与对照相比增加了1.06~1.92倍，除了表面活性剂CTAB处
理质量浓度为7.5 g.L -1时，小花南芥叶长、冠幅、根长及地下部和地上部生物量都下降，分别为对照的0.61~0.88倍。添加三
种表面活性剂都能显著促进小花南芥地下部和地上部累积Pb和Zn，并且位移系数和富集系数都大于1。这说明3种表面活性
剂对小花南芥修复重金属铅和锌污染的土壤有促进作用。
关键词：表面活性剂；小花南芥；解吸；铅；锌；超富集植物
中图分类号：X173 文献标识码：A 文章编号：1674-5906（2010）08-1923-07
铅锌尾矿是一类Pb和Zn质量分数极高的废弃
矿渣，铅锌尾矿中Pb质量分数高达13 267.7 mg·kg-1，
Zn质量分数高达13 031.5 mg·kg-1[1]，此生境中过量
的铅锌对周围农作物生长及人类健康都有极大的
危害，大量废弃矿渣处理的研究已成为一个重要的
课题。研究者在过去很长时间研究的热点集中在尾
矿区筛选超富集植物的种质资源，现已发现Zn的超
富集植物有21种，Pb的17种，能同时富集Pb和Zn
的有2种。小花南芥是在云南会泽铅锌矿区筛选出
来、能同时富集Pb和Zn的植物，矿区小花南芥中Pb
质量分数为1 094.4 mg·kg-1，Zn质量分数为4 905.06
mg·kg-1[1-2]。由于目前筛选出的超富集植物存在生
长慢、周期长、生物量小等不足，因此通过强化措
施提高超富集植物的修复效率是植物修复技术应
用的重要发展方向。其中化学强化是植物修复中最
活跃、最有效的技术，已受到越来越多人的关注。
研究应用最为广泛的是与重金属具有强配位作用
的EDTA等螯合剂[3-4]和化学合成的阴离子、阳离子
和非离子表面活性剂[5]，但传统的化学修复技术最
大的弊端就是对环境有危害，易导致二次污染，且
不能生物降解[6]。
生物表面活性剂具有低毒性、生物可降解性和
表面活性等优点，并可回收加以重复利用，具有较
高的经济价值，在环境治理方面的应用已引起了研
究者的关注[7-9]。有研究表明生物表面活性剂鼠李糖
脂淋柱冲洗土壤，可以去除土壤中98%的锌[10]，皂
角苷可以使土壤中铅和镉的去除率达60%以上[11]。
已有研究化学表面活性剂十二烷基苯磺酸钠、十六
烷基三甲基溴化铵（CTAB）、聚乙二醇辛基苯基
醚等不同离子类型的化学表面活性剂，它们能显著
促进长柔毛委陵菜吸收和富集Zn、Pb、Cd和Cu，
从植物根部向地上部转运[12]。
目前，有关表面活性剂对植物修复重金属污染的
研究大多集中于植物的生长、生理特征的变化等方
面，而影响植物吸收重金属的研究也是集中在化学表
面活性剂[12]，其中生物表面活性剂涉及强化超富集
植物吸收重金属的研究还未见报道。因此，为了更好
地了解生物表面活性剂对土壤重金属的解吸作用及
其对超富集植物吸收重金属的影响，本文选取一种化
学表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）、两
种生物表面活性剂鼠李糖脂和皂角苷进行研究，对表
面活性剂应用于研究矿渣重金属的解吸效果及其对
Pb和Zn超富集植物小花南芥吸收和富集重金属的促
进作用，为选择表面活性剂强化超富集植物修复重金
属污染土壤提供理论依据和实践参考。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试植物小花南芥(Arabis alpina L. var. parviflora
1924 生态环境学报 第 19 卷第 8 期（2010 年 8 月）
Franch)，属于十字花科南芥属植物。分布于亚洲及
欧洲，我国主要分布于东北、西北、华北及西南等
地。小花南芥种子采于云南省会泽县铅锌矿区，东
经103°58′23″，北纬27°38′46″，海拔2 500 m。试验
用土采自会泽铅锌矿区的矿渣土和云南农业大学
农场的清洁土混合（3︰1）。混合后的土样其基本
理化性质见表1。
1.2 试验设计
小花南芥种子用10%安替福民20倍液，浸种20
min后，种入漂盘中繁育幼苗，幼苗长势高0.8~1.2
cm 时，进行移栽试验。盆栽试验每盆（40 cm×25
cm）装5 kg混合土，然后从漂盘基质土中移取长势
基本一致的小花南芥幼苗栽入盆中，每盆6株，待
生长1个月后，进行表面活性剂处理。所用的3种表
面活性剂分别为阳离子型的十六烷基三甲基溴化
铵(CTAB)、阴离子型生物表面活性剂鼠李糖脂和天
然的非离子型皂角苷[13]。分别设5个处理：0 g·L-1、
0.25 g·L-1、0.5 g·L -1、5 g·L -1和7.5 g·L-1。用一个对
照（CK），每处理3次重复，随机排列于大棚中。
表面活性剂按所需剂量用去离子水配成相应溶液
浇灌土壤，对照用等量的去离子水浇灌；120 d后收
获。收获的植物样品先用自来水冲洗，后用去离子
水浸泡，再用吸水纸吸干植株表面的水分，分地下
部和地上部2个部位，在105 ℃下杀青30 min，55 ℃
下烘至恒质量，计算各部位的生物量。
试验中表面活性剂的不同质量浓度处理字母
代表如下：
十六烷基三甲基溴化铵：C1：0.25 g·L-1；C2：
0.5 g·L-1；C3：5 g·L-1；C4：7.5 g·L-1。
鼠李糖脂：S1：0.25 g·L-1；S2：0.5 g·L-1；S3：
5 g·L-1；S4：7.5 g·L-1。
皂角苷：Z1：0.25 g·L-1；Z2：0.5 g·L-1；Z3：5
g·L-1；Z4：7.5 g·L-1。
1.3 测定方法
（1）表面活性剂解吸重金属测定 称取一定量
的CTAB、生物表面活性剂鼠李糖脂和皂角苷，加
去离子水分别配成0 g·L-1、0.25 g·L-1、0.5 g·L-1、5
g·L-1和7.5 g·L-1 5种质量浓度，溶液用2 mmol/L的
Mes-Tris缓冲溶液调节pH至5[14]。准确称取过20目
尼龙筛的土样3.000 g，按液土质量比20∶l添加60
mL表面活性剂溶液，放人50 mL离心管，在250
r·min的恒温振荡器中振荡4 h，然后以3500 r·min
离心10 min，测定上清液中重金属质量分数，以去
离子水代替表面活性剂溶液解吸土壤重金属的上
清液为对照。以上试验均重复3次。并根据表面活
性剂解吸重金属量与土样中重金属总量之比来计
算解吸率。
（2）指标及测试方法：植株株高、冠幅和生物
量采用常规方法测定；土壤用王水[V(浓硝酸)∶
V(浓盐酸)=1∶3)一高氯酸消煮，植物样品采用
HNO3-H2O2法微波消解，然后用火焰原子吸收分光
光度法测定植株和土样中Pb、Zn质量分数[1]。
（3）累积特征表示方法的计算公式分别为[2]：
富集系数：植物地上部Pb、Zn质量分数／土壤
Pb、Zn质量分数；
位移系数=植物地上部Pb、Zn质量分数／植物
根Pb、Zn质量分数；
生物富集量系数=（植物地上部Pb、zn质量分
数×植物地上部生物量）/（土壤Pb、Zn质量分数×
土壤质量）；
转运量系数=（植物地上部Pb、Zn质量分数×
植物地上部生物量）/（物根Pb、Zn质量分数×植物
根生物量)；
滞留率=(植物根Pb、Zn质量分数－植物地上部
Pb、Zn质量分数)/(植物根Pb、Zn质量分数)×l00%；
净化率=(植物地上部Pb、Zn累积量/土壤Pb、
Zn处理总量)×l00%；
1.4 统计分析
数据统计采用Excel2000软件进行分析，差异显
著性分析采用Duncan′s新复极差法多重比较（DYES
软件）。
2 结果与分析
2.1 表面活性剂对矿渣样中重金属解吸的影响
3种表面活性剂对矿渣土中重金属的解吸效果
如表2所示，添加3种表面活性剂都能改变矿渣中对
Pb和Zn的解吸量，对重金属Pb而言，生物表面活性
剂能显著提高它们的解吸量，并随处理质量浓度的
增加而增加，当鼠李糖脂和皂角苷处理浓度为7.5
g·L-1时，解吸量是对照的29.16和13.29倍；化学表
面活性剂CTAB不同质量浓度处理时，解吸量并不
随着质量浓度增加而增加，当质量浓度为0.5 g·L-1
时解吸效果比其它处理好，是对照的3.53倍。总的
来看，3种表面活性剂对Pb的解吸效果鼠李糖脂＞
皂角苷＞CTAB。
表1 供试土壤的基本理化性质
Table 1 Basic physical and chemical property of sampling soils
重金属质量分数/（mg·kg-1)
Pb Zn
pH 速效磷/(mg·kg-1) 速效钾/(mg·kg-1) 全氮/% 有机质/%
1749.083±1.25 2158.358±1.04 5.68±0.13 0.97±0.57 25.63±3.24 0.25±1.21 3.18±0.86

王吉秀等：表面活性剂对小花南芥(Arabis alpina L. var. parviflora Franch)累积铅锌的促进作用 1925
对重金属Zn而言，3种表面活性剂对Zn的解吸
量都非常高，解吸量随着浓度增加而增加，表面活
性剂CTAB、鼠李糖脂和皂角苷的处理浓度为7.5
g·L-1时解吸量分别为对照的4.4、4.5和4.6倍；对于
皂角苷处理浓度为5 g·L-1和7.5 g·L-1时解吸量的差
异不显著，鼠李糖脂的不同处理浓度对解吸量差异
较显著。总的来看，生物表面活性剂鼠李糖脂和皂
角苷及化学表面活性剂CTAB对Zn的解吸效率在高
浓度处理时效果都很好，解吸率介于2.84%~10.84%
之间。
从表2还可以看出，Pb和Zn的解吸率分别介于
0.19％~2.25％、2.84％~10.84％之间，这说明表面
活性剂能用来强化矿渣中Pb和Zn的解吸，同条件下
研究Pb和Zn的解吸，解吸率可能与处理的条件有
关，比如温度、酸度的控制和矿渣中Pb和Zn的不同
形态等，并且在所有处理中，表面活性剂设置浓度
对重金属的解吸率呈现不同的格局，说明表面活性
剂浓度对Pb和Zn的吸附能力也有关。
2.2 表面活性剂对小花南芥数量性状和生物量的
影响
由表3可知，化学表面活性剂CTAB低浓度处理
时对小花南芥叶长、冠幅、根长及地下部和地上部
生物量与对照相比都有增加，增加幅度分别为对照
的1.16、1.33、1.06、1.55和1.07倍；但当处理浓度
为7.5 g·L-1时，小花南芥叶长、冠幅、根长及生物
量与对照相比下降幅度分别为对照的0.88、0.68、
0.85、0.61和0.83倍。这说明高浓度的化学表明活性
剂对小花南芥数量性状和生物量产生不良影响。生
物表面活性剂鼠李糖脂和皂角苷随着处理浓度的
增加，冠幅、根长及生物量与对照相比增加幅度分
别为对照的1.59、1.48、2.21和1.92倍。从表中数据
分析知，生物表面活性剂浓度的增加对小花南芥数
量性状和生物量具有促进作用，并且不同类型的表
面活性剂处理，小花南芥数量性状和生物量的变化
差异都比较显著。
2.3 表面活性剂对小花南芥累积铅的质量分数及
铅累积特征的影响
2.3.1 表面活性剂对小花南芥累积铅质量分数的
影响
表面活性剂处理小花南芥累积地下部位和地
上部位的铅质量分数如图1所示。地下部累积铅质
量分数与对照相比，化学表面活性剂CTAB、生物
表2 3种表面活性剂对矿渣样中重金属解吸的效率
Table 2 Desorbing efficiency of heavy metals in slag
with three surfactant treatment
重金属的解吸量 表面活性剂处理
Pb Zn
CK 3.36± 0.53（0.19）k 21.39± 0.14（2.84）i
C1 3.69 ± 0.12（0.21）k 58.15 ± 1.68（3.62）g
C2 11.79±0.08（0.67）g 59.23 ± 1.85（3.67）g
C3 4.49 ± 0.59（0.26）j 92.60 ± 0.16（4.75）c
C4 5.53 ± 0.39（0.32）i 94.54 ± 1.05（4.84）b
S1 18.50 ± 5.64（0.77）e 39.70 ± 4.54（6.47）h
S2 77.23 ±3.19（5.63）c 84.03 ± 8.28（10.84）e
S3 91.35 ± 6.28（6.64）b 90.77 ± 7.08（9.30）d
S4 97.98 ± 7.99（8.42）a 96.28 ± 7.95（9.47）ab
Z1 6.50 ± 1.77（0.37）h 15.93 ±7.36（5.37）j
Z2 10.80 ± 0.61（0.62）g 74.22 ± 3.52（8.07）f
Z3 16.22 ± 4.15（0.93）f 95.22 ± 4.09（9.97）ab
Z4 44.68 ± 4.09（2.55）d 98.35±3.52(10.2) a
表中数值为平均值±标准差(n=3)，括号内数值为解吸率(％)；同列
数据中的不同的字母表示有显著差异(P<0.05)。

表3 3种表面活性剂对小花南芥数量性状和生物量的影响
Table 3 Effect of three Surfactant treatment on biomass and main quantity characteristics in Arabis alpina L. var. parviflora Franch
数量性状 生物量(6 株干质量)/g 处理
叶长/cm 冠幅/cm2 根长/cm 地下部 地上部
CK 7.97 ±0.90 cde 156.57 ±9.87 ij 15.30±0.70 gh 5.64 ±0.58 fg 18.21 ±0.67ef
C1 8.70 ±1.21 ef 174.63± 15.57 hi 18.80±2.95 ef 5.72± 0.75 g 26.55± 0.68 c
C2 8.27 ±0.65 bcde 203.27± 4.71 ef 15.77±1.11 g 7.37 ±1.01 de 21.56±1.80 de
C3 9.23 ±0.50 abc 207.47±20.76 ef 16.30±2.29 fg 8.76±1.03 cd 19.62±0.73 e
C4 7.07 ±1.68 def 140.83 ±5.77 j 13.00±1.06 h 3.42± 0.35 h 15.22±0.61 f
S1 7.47 ±1.50 cdef 195.03 ±16.53 fg 20.39±0.87 cde 8.87±1.30cd 20.97±0.97 de
S2 9.93 ±0.25 ab 222.70 ±8.51 cde 19.97±1.44 de 8.76±0.18 cd 23.49±0.82 d
S3 6.73 ±1.10 ef 227.53 ±7.54 cd 23.47±1.06 b 10.17 ±1.45 bc 38.65±1.40 a
S4 5.87 ±0.15 f 289.20 ±8.48 a 27.07±1.56a 11.49±1.45 ab 41.58±1.61 a
Z1 7.23 ±0.91 def 180.53 ±5.26 gh 18.85±0.74 ef 7.05 ±0.54 ef 20.17±1.38 de
Z2 9.87 ±0.85 ab 210.20 ±6.70 def 19.77±0.76 e 8.50± 0.97 cde 20.97±1.70 de
Z3 10.63 ±0.60 a 234.53± 10.90 bc 22.50±1.68 bc 10.59± 0.70 b 26.98±1.61 c
Z4 8.70 ±1.22 bcd 248.73± 4.81 b 22.67±0.96 bcd 12.49±0.47 a 34.95±4.87 b
表中数值为平均值±标准差(n=3)；同列数据中的不同的字母表示有显著差异(P<0.05)。Number in table represents the average ± SD(n=3),and number
in bracket represents desorption rate(%)；Values with different letter in same element and same colume indicate a significant difference(P<0.05)
1926 生态环境学报 第 19 卷第 8 期（2010 年 8 月）
表面活性剂鼠李糖脂和皂角苷处理浓度为7.5 g·L-1
时分别增加39.7%、92.9%和78.9%；地上部累积铅
质量分数分别是对照的1.79、3.25和4.51倍，这可能
与3种表面活性剂对矿渣的解吸量有关。从图1可以
知，随着3种表面活性剂处理浓度的增加，地下部
和地上部累积铅的质量分数也在不断增加，并且3
种表面活性剂都促进小花南芥地下部对铅的吸收，
同时也促进了铅从根部向地上部的迁移。
2.3.2 表面活性剂处理对小花南芥吸收累积铅的
特征
从表4可知，添加化学表面活性剂CTAB、生物
表面活性剂鼠李糖脂和皂角苷处理后，富集系数与
对照相比增加幅度分别达到1.61、2.65和3.32倍；位
移系数分别达到1.27、1.67和2.29倍；净化效率分别
达到1.79、3.25和4.58倍。从富集系数、位移系数和
净化效率看，表面活性剂对小花南芥吸收累积铅的
效果是皂角苷＞鼠李糖脂＞CTAB。
2.4 表面活性剂对小花南芥累积锌的质量分数及
锌的累积特征的影响
2.4.1 表面活性剂对小花南芥累积锌质量分数的
影响
表面活性剂处理小花南芥累积地下部位和地
上部位的锌质量分数如图2所示。化学表面活性剂
CTAB、生物表面活性剂鼠李糖脂和皂角苷处理质
量浓度为7.5 g·L-1时地下部锌质量分数分别比对照
增加了31.2% 、88.9%和88.3%，地上部累积锌质量
分数分别是对照的1.44、1.97和2.34倍。从图2可知，
除鼠李糖脂处理质量浓度为0.5 g·L -1时，地下部和
地上部累积锌质量分数比对照下降了1.04和1.22
倍，其余处理地下部和地上部累积铅的质量分数在
不断增加，并且3种表面活性剂都促进小花南芥地
下部对锌的吸收，同时也促进了锌从根部向地上部
的迁移。
2.4.2 表面活性剂处理对小花南芥吸收累积锌的
特征
从表5可知，添加化学表面活性剂CTAB、生物
表面活性剂鼠李糖脂和皂角苷处理后，富集系数与
对照相比增加幅度分别达到2.01、2.56和2.62倍；位
移系数分别达到1.4、1.62和2.06倍；净化效率分别
达到2.35、3.19和5.09倍。从富集系数、位移系数和
净化效率看，表面活性剂对小花南芥吸收累积铅的
效果是皂角苷＞鼠李糖脂＞CTAB。
2.5 表面活性剂解吸铅和锌与小花南芥累积铅和
锌质量分数的相关分析
对于用化学表面活性剂CTAB、生物表面活性
剂鼠李糖脂和皂角苷解吸矿渣中的铅和锌与小花
南芥地上部和地下部累积铅和锌质量分数进行分
析，从表6知，十六烷基三甲基溴化铵的解吸量与
小花南芥地上部和地下部累积铅的质量分数无相
关性，而与小花南芥地上部和地下部累积锌的质量

图1 表面活性剂对小花南芥各部位吸收铅的影响
Fig.1 Effect of surfactant on uptake of Pb of different parts
in Arabis alpina L. var. parviflora Franch


图2 表面活性剂对小花南芥各部位吸收锌的影响
Fig.2 Effect of surfactant on uptake of Zn of different parts
in Arabis alpina L. var. parviflora Franch

表4 表面活性剂处理对小花南芥吸收累积铅的特征
Table 4 Effect of Surfactant treatment on accumulation characteristics
of Arabis alpina L. var. parviflora Franch to Pb
处理 富集 系数
位移
系数
滞留
率/%
生物富集
系数
转运量
系数
净化效
率/%
CK 1.30 1.17 -0.17 0.0017 2.59 13.99
C1 1.72 1.68 -0.68 0.0036 4.94 21.59
C2 1.97 1.51 -0.51 0.0043 3.73 23.75
C3 2.00 1.50 -0.50 0.0052 3.17 23.99
C4 2.09 1.49 -0.49 0.0044 3.45 25.03
S1 2.00 1.94 -0.94 0.0055 4.63 26.35
S2 2.19 1.55 -0.55 0.0063 3.65 26.66
S3 2.88 1.58 -0.58 0.0069 3.50 35.24
S4 3.44 1.96 -0.96 0.0091 4.65 45.47
Z1 1.95 1.05 -0.05 0.0040 2.52 19.99
Z2 3.38 1.73 -0.73 0.0090 3.79 42.86
Z3 3.69 1.70 -0.70 0.0125 3.99 46.39
Z4 4.32 2.69 -1.69 0.0126 6.16 63.03

王吉秀等：表面活性剂对小花南芥(Arabis alpina L. var. parviflora Franch)累积铅锌的促进作用 1927
分数存在极显著相关；鼠李糖脂与小花南芥地上部
和地下部累积铅和锌的质量分数存在极显著相关；
皂角苷仅与地上部累积铅的质量分数存在极显著
相关。
3 讨论
3.1 表面活性剂对矿渣中Pb和Zn解吸的影响
本文用质量浓度为7.5 g·L-1的皂角苷解吸矿渣
时，Pb、Zn解吸率分别达到2.55％和10.2％，已有
研究用浓度为3％的皂角苷淋洗白银污灌土，Pb、
Zn解吸率分别达到83.54％和20.34％。并且比较淋
洗前后重金属形态的变化，发现Pb、Zn元素的可溶
态、碳酸盐结合态减少均达50％以上，Pb残渣态也
减少60％左右，并且重金属氧化物结合态和有机态
质量分数也有减少[15]；Mulligan等[7，8，16]采用柱淋
洗法研究了鼠李糖脂对沉积物上重金属的解吸．结
果表明，质量分数为0.5％ 的鼠李糖脂可去除18％
的Zn，这与本文对矿渣中去除Zn的效率相差不大，
这种结论可能是表面活性剂作为解吸剂不仅受重
金属不同离子浓度、不同离子形态、pH值和离子强
度的影响，而且与供试的样品有关。
由于植物只能吸收土壤液相中的重金属．而这
部分重金属占有的比例很少．这导致植物修复重金
属污染土壤的效果不好。本文用化学和生物表面活
性剂解吸矿渣中的Pb和Zn，在相同质量浓度配比
下，生物表面活性剂解吸效率优于化学表面活性
剂。关于生物表面活性剂去除重金属的机理可能分
为3步：①当生物表面活性剂超过临界胶束浓度时，
一部分生物表面活性剂分子从胶束中分离并与土
壤液相中的游离金属离子络合并吸附在土壤颗粒
表面．且胶束中和土壤颗粒表面上的生物表面活性
剂保持吸附一解吸动态平衡；②溶液中的生物表面
活性剂分子与已经被吸附的分子竞争土壤颗粒表
面的吸附位点； ③ 生物表面活性剂单分子层在土
壤的液相和固相的分界面上进行重排使得亲水基
向外。从而与重金属形成稳定的可溶性络合物，大
大降低了土壤对重金属的吸附，从而降低了土壤中
重金属的毒性和提高了植物可利用性而达到去除
的目的[17]。另外基于化学表面活性剂在提高植物修
复效率的同时也给环境带来了负面影响，那么生物
表面活性剂强化植物修复的潜力应该广泛推行。
3.2 表面活性剂对小花南芥数量性状的影响
已有研究表明，外加Pb（Pb(CH3COO)2.3H2O）
和Zn(ZnSO4·7H2O)溶液，当纯Pb质量分数达到1 000
mg·kg-1和纯Zn质量分数达到1 500 mg·kg-1时，导致
株高、冠幅、根长和生物量都下降[2]，本文试验的
土壤是用矿渣与清洁土混合，所检测出铅锌质量分
数也比较高，但它对小花南芥的数量性状和生物量
没有太大影响，添加生物表面活性剂后还增加了生
物量。这一方面可能外加的重金属形态与植物在矿
区产生耐性生长的重金属形态有差异导致的；另一
方面可能与生物表面活性剂的性质有关，生物表面
活性剂它主要由植物、动物或微生物产生，本身无
毒或低毒且易生物降解．不会对植物生长产生不利
影响，也不会改变土壤结构和物化性质[18]。
3.3 表面活性剂对小花南芥累积铅锌的影响
已有研究化学表面活性剂CTAB处理促进长柔
毛委陵菜叶、柄和根各部位对Zn和地上部Pb的吸收
[12]，本试验研究的三种表面活性剂从图1和图2可
知，它们也能促进小花南芥累积铅锌，并且所用的
生物表面活性剂对于Pb和Zn的去除效率优于化学
表面活性剂CTAB。这与叶和松研究的结论一致[23]，
叶和松通过将植物接种能够产生表面活性物质的
菌株Jll9进行盆栽实验，结果表明植物的地上部和
根部的重金属浓度都有一定程度的增加，且地上部
增加的幅度比根部大，这说明生物表面活性剂不仅
可以促进植物对重金属吸收。并且可以促进重金属
从植物根部向地上部迁移。
表5 表面活性剂处理对小花南芥吸收累积锌的特征
Table 5 Effect of surfactant treatment on accumulation characteristics
of Arabis alpina L. var. parviflora Franch to Zn
处理 富集 系数
位移
系数
滞留
率/%
生物富集
系数
转运量
系数
净化效
率/%
CK 1.81 0.91 0.09 0.0021 2.02 17.31
C1 1.93 0.96 0.04 0.0031 2.82 18.91
C2 2.47 1.24 -0.24 0.0050 3.08 27.43
C3 2.55 1.29 -0.29 0.0062 2.73 28.71
C4 3.64 1.27 -0.27 0.0072 2.93 40.71
S1 2.25 1.53 -0.53 0.0057 3.66 27.24
S2 2.68 1.31 -0.31 0.0072 3.09 30.47
S3 3.18 1.75 -0.75 0.0105 3.88 53.27
S4 4.64 1.48 -0.48 0.0110 3.52 55.38
Z1 1.30 1.61 -0.61 0.0032 3.86 16.08
Z2 2.52 1.86 -0.86 0.0151 4.07 71.81
Z3 2.92 1.91 -0.91 0.0210 4.49 77.75
Z4 4.75 1.88 -0.88 0.0176 4.31 88.15

表6 表面活性剂解吸铅和锌与小花南芥地上部和地下部
铅和锌质量分数的相关分析
Table 6 Correlation coefficients between desorption concentrations of
Pb and Zn and concentration of Pb and Zn of different parts in the plant
小花南芥 Pb 量 小花南芥 Zn 量 表面活性剂解吸量
地下部 地上部 地下部 地上部
十六烷基三甲基溴化铵 0.246 0.195 0.744★★ 0.743★★
鼠李糖脂 0.909★★ 0.732★★ 0.67★★ 0.738★★
皂角苷 0.213 0.769★★ 0.38 0.273
★★表示在0.01水平上相关性显著。Pearson correlation is signifi-
cant at0.01 level（n=9）

1928 生态环境学报 第 19 卷第 8 期（2010 年 8 月）
本试验研究的三种表面活性剂解吸Pb和Zn时，
对Pb的解吸效果鼠李糖脂＞皂角苷＞CTAB，对Zn
的解吸效果是在高质量浓度时鼠李糖脂和皂角苷差
异不显著，但这两种生物表面活性剂优于化学表面
活性剂CTAB。从解吸上分析，小花南芥累积铅锌
的规律也应该是鼠李糖脂＞皂角苷＞CTAB，但研
究结果是皂角苷＞鼠李糖脂＞CTAB，这可能是与
生物表面活性剂可以增加细胞的膜透性[19]．它的两
亲性使之能与膜中成分的亲水和亲脂基团相互作
用。从而改变膜的结构和透性，促使植物对重金属
的吸收。有研究表明，表面活性剂CTAB、LAS和
Tween-80都能促进小麦的细胞膜透性增大及其对
Cd的积累[20]；同样，随着CTAB质量浓度的增加，
玉米根细胞膜内形成的胶团越多及细胞膜电位过极
化，增加了细胞膜对Al3+的透性，使玉米吸收Al3+
增多[21]。此外，低于临界胶束浓度(CMC)的CTMA
和高于此浓度的TritonX一100可以改变大麦根质膜
透性，引起大麦离体根K+和可溶糖等溶质的外流
[22]。因此，表面活性剂可能增加小花南芥累积细胞
膜透性，从而促使植物体内的重金属质量分数升高。
本文表面活性剂的解吸量与累积到小花南芥植株中
的量不一致，可能与鼠李糖脂和皂角苷对小花南芥
改变细胞膜透性有关，具体机理还有待试验验证。
4 结论
（1）生物表面活性剂鼠李糖脂、皂角苷和化学
表面活性剂CTAB对Pb的解吸效果是鼠李糖脂＞皂
角苷＞CTAB，三种表面活性剂对Zn的解吸效率在
高 质 量 浓 度 处 理 时 效 果 都 很 好 ， 解 吸 率 介 于
94.54%~98.35%之间。
（2）化学表面活性剂CTAB当处理质量浓度为
7.5 g·L-1时，小花南芥叶长、冠幅、根长及生物量
与对照相比都有所降低，而生物表面活性剂鼠李糖
脂和皂角苷随着处理质量浓度的增加，小花南芥叶
长、冠幅、根长及生物量与对照相比都显著增加。
（3）添加三种表面活性剂都能促进小花南芥地
下部和地上部累积Pb和Zn，并且位移系数和富集系
数都大于1。这说明生物表面活性剂鼠李糖脂和皂
角苷对植物修复重金属污染的土壤有促进作用。

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Effects of surfactants on accumulate of lead and zinc
in Arabis alpina L. var. parviflora Franch

WANG Jixiu, ZU Yanqun, CHEN Haiyan, LI Yuan, CHEN Jianjun
College of Resources and Environment, Yunnan Agricultural University, Kunming 650201, China

Abstract: The effects of three surfactants, CATB, rhamnolipids and saponins on desorption of lead and zinc in mine tailing was
studied. The effects of three surfactants on quantity characteristics, plant biomass, uptake and accumulation of Pb and Zn in hyper-
accumulator Arabis alpinal Var. parvi Flora Franch were investigated in pot experiments. The results showed that desorption effi-
ciency of Pb was rhamnolipids ＞ saponins＞ CTAB with three surfactants. Increases in desorption efficiency of Zn was observed
with increases in three surfactants concentrations, desorption efficiency of Zn was 2.84%-10.84%. Main quantity characteristics, leaf
length, root length, crown diameters, plant above biomass and root biomass, of Arabis alpinal Var. parvi Flora Franch were in-
creased significantly by three surfactants, increased by 1.48~1.92 times than control except 7.5 g.L -1 CTAB treatment. Whilst 7.5
g.L -1 CTAB, decrease in leaf length, root length, crown diameters, plant above biomass and root biomass were observed in Arabis
alpinal Var. parvi Flora Franch, decreased by 0.61~0.88 times than control. Three surfactants increased accumulation of lead and
zinc in plant above and root of Arabis alpinal Var. parvi Flora Franch from contaminated soil, and >1．Three surfactants may im-
prove restoration of soil pollution with lead and zinc by Arabis alpinal Var. parvi Flora Franch.
Key words: Surfactants; Arabis alpinal Var. parvi Flora Franch; desorption; Pb; Zn; hyperaccumulator