全 文 ：水生植物对125 I 和3 H 的吸收、分配及消长
刘晓红 3 　刘琼英　邝炎华
(华南农业大学生物物理研究室　广州　510642)
蔡　宏
(香港理工大学土木与结构工程系)
　　
余海虎
(香港理工大学应用生物及化学技术系)
采用水培的方式研究了几种水生植物对125 I 和3 H 的吸收 ,结果表明 ,供试的 4 种
水生植物中 ,矮慈姑 ( S agit taria pygm aea Miq. )对水体中125 I 的吸收最快 ,富集系数
最大 ,到试验结束时达 85179。螃蜞菊 ( A lternanthera philoxeroi des) 对125 I 的吸收最
慢 ,富集系数最小 ,但螃蜞菊对3 H 的吸收却是 4 种植物中最快的。植物吸收125 I 后 ,
能运转至地上部 ,矮慈姑中约有 75 %的125 I 滞留于根部 ,25 %运转到地上部。数学模
拟结果表明 ,125 I 和3 H 在水生生态系统中的动态变化遵循 Y = Aebt的变化规律。
关键词 : 　125 I 　3 H 　水生植物 　吸收
此文于 1997 年 6 月 25 日收到。3 现工作单位 :广州辐照技术研究开发中心。
前 言
环境中的放射性污染物通过进入水体经食物链到达人体 ,是人体受到放射性危害的一条
重要途径[1 ] 。研究水生生态系统中水生植物对放射性核素的吸收 ,对于监测其在水生生态系
统中的行为 ,控制其转移到人体有重要意义。这方面的研究已经展开[6 ] ,但有关水生植物对
放射性碘的吸收的研究还未见报道 ,对3 H 的研究也很少见[2 ] 。本文研究矮慈姑等 4 种水生植
物对125 I 和3 H 的吸收 ,以比较不同的水生植物对水体中放射性污染物的净化能力 ,并期望筛
选出对放射性污染物富集能力强的指示植物。
材 料 与 方 法
材料 　供试水生植物 : ( 1 ) 浮萍 ( L em na m i ner L . ) ; ( 2 ) 螃蜞菊 ( A lternanthera
philoxeroides) ; (3) 陌上菜 ( L i ndernia pyx idaria All. ) ; ( 4) 矮慈姑 ( S agit taria pygm aea
Miq. ) 。
核素 :Na125 I 溶液 ,放射性比活度 125mCi/ ml ,放射性纯度大于 9919 % ;3 H2O ,放射性比活
度为 1mCi/ ml ,均为中国原子能科学院生产。
方法 　在 2000ml 比活度为 170cpm/ ml 的 Na125 I 水溶液中 ,分别放养 30g 浮萍 ,30 株螃蜞
菊 ,30 株陌上菜和 30 株矮慈姑 ,每处理 3 次重复。放养后 ,经 0、1、2、4、8、24、48、72、120、168h
953　核 农 学 报　1998 ,12 (6) :359～364Acta A gricult urae N ucleatae Sinica
等不同时间间隔 ,采集水样和植株。每次取约 3g 浮萍、3 株螃蜞菊、3 株陌上菜和 3 株矮慈姑 ,
用自来水反复冲洗 ,直至洗出的水不含放射性为止。用吸水纸吸干表面水分 ,剪碎、混匀 ,称
1g 制样。每次吸取 Na125 I 水溶液 1ml 在 FT2613 型125 I 放免测量仪上测其 cpm 值 ,各 3 次重
复。测量数据放射性衰变校正。在 1000ml 比活度为 16833dpm/ ml 的氚水中 ,采用相同的方
法分别放养以上 4 种植物 ,经同样时间间隔取水样和植物样。植物样用自来水反复冲洗 ,洗去
其表面吸附的放射性 ,用吸水纸吸干表面水分 ,称鲜重 ,按每 g 鲜重加 60 %HClO4 2ml 和 30 %
H2O2 1ml 进行消化 ,吸取 1ml 消化液加入 8ml 闪烁液和 1 ml Triton X - 100 ,最后吸取 1ml 氚
水样 ,加入 8 ml 闪烁液 ,在 2000CA/ LL 型液体闪烁计数仪上测其 dpm 值 ,各 3 次重复。1L 闪
烁液的配方为 :3175gPPO + 013POPOP + 35711 ml 甲苯 + 39219ml 乙二醇乙醚 [3 ] 。
结 果 与 讨 论
(一) 水体中125 I的消减和水生植物对125 I的吸收
表 1 　水体中125 I的消减
Table 1 　Depletion of 125 I in water phase 　(cpm/ ml)
时间 Time (h) 0 1 2 4 8 24 48 72 120 168
浮萍水体 170 16513 16110 15713 14613 13917 13813 13410 12110 10017
Common duckweed
螃蜞菊水体 170 16617 16313 16113 15713 15417 15110 14910 14110 13713
Alligator alternanthera
陌上菜水体 170 16417 16013 15413 14717 14413 13713 12917 11913 10517
Procumbent falsepimpernel
矮慈姑水体 170 16110 15717 15313 14913 14317 11117 10513 9310 8810
Arrowhead
　　从表 1 可见 ,各体中125 I 的消减均较缓慢 ,其中螃蜞菊水体中125 I 的消减最慢 ,矮慈姑水体
消减最快 ,浮萍水体、陌上菜水体消减速度相近。
取表 1 中的各水体比活度的对数值对时间作图 ,可得 4 条直线。故水体125 I 的消减随时
间的变化呈指数关系可按 Y = Ae - bt 拟合。式中 Y 表示水体中125 I 的比活度 (cpm/ ml) ; A 表
示当 t = 0 时 ,水体中125 I 比活度 (cpm/ ml) ; b 表示消减常数 (h - 1) ; t 表示所经过的时间 (h) 。
根据表 1 结果 ,计算出各水体中125 I 随时间变化的数学模型为 :
浮萍水体 : y = 15915e - 21633 ×10 - 3t r = - 019618
螃蜞菊水体 : y = 16219e - 11133 ×10 - 3t r = - 019455
陌上菜水体 : y = 15817e - 21499 ×10 - 3t r = - 019696
矮慈姑水体 : y = 15513e - 31996 ×10 - 3t r = - 019513
　　拟合结果说明 ,125 I 在各种水体中的消减基本符合 y = Ae - bt 的规律。从消减常数 b 可以
预测各水体中125 I 的消减速度 ,矮慈姑水体的 b 最大 ,说明矮慈姑水体中125 I 的消减最快 ,螃蜞
菊水体中125 I 的消减最慢 ,浮萍水体和陌上菜水体的 b 相近 ,表明两者的125 I 消减速度相近。
063 核　农　学　报 12 卷
表 2 　水生植物对125 I的吸收
Table 2 　Absorption of 125 I in aquatic plants 　(cpm/ g)
时间
Time (h)
1 2 4 8 24 48 72 120 168
浮萍 10313 37913 60313 60917 13913 258613 278010 316713 407317
Common duckweed
螃蜞菊 2813 7813 15517 17113 43413 54117 56010 140813 143917
Alligator alternanthera
陌上菜 12910 26513 48213 87517 91813 221310 224613 559417 644613
Procumbent falsepimpernel
矮慈姑 19113 43913 74513 108213 239917 246917 257113 606110 754913
Arrowhead
　　4 种水生植物对125 I 的吸收 (见表 2) ,以矮慈姑最多 ,陌上菜次之 ,螃蜞菊吸收最少。从这
4 种植物对125 I 的吸收比较来看 ,矮慈姑吸收最多 ,因此可利用它来净化水体中的125 I 污染。
4 种水生植物对125 I 的吸收动态方程为 :
浮萍 : y = 8119e015373t , r = 018972 (0 < t < 4)
y = 102417e010096t , r = 018371 (4 < t < 168)
螃蜞菊 : y = 2011e015363t , r = 019549 (0 < t < 4)
y = 24617e010121t , r = 019198 (4 < t < 168)
陌上菜 : y = 13514e012507t , r = 019466 (0 < t < 8)
y = 90614e010129t , r = 019430 (8 < t < 168)
矮慈姑 : y = 14619e014236t , r = 019499 (0 < t < 4)
y = 134415e01011t , r = 019435 (0 < t < 168)
　　从拟合结果来看 ,各水生植物对125 I 的吸收在前期 (0～4h)增加较快 ,到后期减慢。
(二) 125 I在水生植物中的分布
从表 3 结果可以看出 ,各种水生植物吸收125 I 后 ,能运转到植株的各个器官中 ,在矮慈姑
中 ,植株吸收的125 I 约有 75 %滞留在根部 ,约 25 %运转至地上部。而在螃蜞菊中 ,植株吸收的
125 I 约 75 %运转至地上部 ,根中只滞留了约 25 %。在陌上菜中 ,植株地上部和根中各约占一
半。
(三) 水生植物对125 I的富集系数
富集系数 (用 K 表示)定义为某时刻植株中125 I 的比活度与该时刻水体中125 I 的比活度之
比。由表 4 可见 ,矮慈姑对125 I 的富集系数最大 ,到试验结束时达 85179。螃蜞菊的富集系数
最小。将表 4 中的富集系数 K对时间 t 作图 ,得 4 条直线。可见 ,富集系数 K与时间 t 之间呈
简单的直线关系 ,即 K = A + bt 。各植物对125 I 富集系数的直线方程分别为 :
浮萍 : K = 31143 + 01221t r = 019820
螃蜞菊 : K = 01528 + 01064t r = 019739
陌上菜 : K = - 01052 + 01357t r = 019856
矮慈姑 : K = 11041 + 01493t r = 019846
　　直线的斜率 b 决定植物对125 I 的富集速率[5 ] ,从各直线的斜率 b 可以预测各种水生植物
对125 I 的富集速率。矮慈姑的 b = 01493 ,是这 4 种植物中最大的 ,比螃蜞菊的 ( b = 01064) 高
163　6 期 水生植物对125I 和3H 的吸收、分配及消长
出一个数量级。因此 ,矮慈姑吸收125 I 最快 ,可用它来净化水体中125 I 的污染。
表 3 　125 I在植株中的分布
Table 3 　Distribution of 125 I in aquatic plants
水生植物
Aquatic
plants
鲜重
Fresh
weight
(g)
比活度
Specific
activity
(cpm/ g)
活度
Activity
(cpm)
总活度
Total
activity
(cpm)
%
根 01476 2294112 10920 74184
矮慈姑 Root 14591
Arrowhead 茎　叶 11809 202913 3671 25116
Stem ,leaf
根 01024 9887510 2373 51103
Root
陌上菜 茎 01416 384318 1599 4650 34139
Procumbent
falspimpernel
Stem
叶 01432 156914 678 14158
Leaf
根 01040 2225010 890 26115
螃蜞菊 Root
Alligator 茎 21108 78312 1651 3403 48152
alternanthera Stem
叶 11849 46612 862 25133
Leaf
表 4 　水生植物对125 I的富集系数
Table 4 　Concentration factor of 125 I in aquatic plants
时间
Time (h) 1 2 4 8 24 48 72 120 168
浮萍 0162 2136 3184 4117 9197 18170 20175 26118 40145
Common duckweed
螃蜞菊 0117 0148 0197 1109 2181 3159 3176 9194 10148
Alligator alternanthera
陌上菜 0178 1166 3113 5193 6136 16112 17132 4619 60199
Procumbent falsepimpernel
矮慈姑 1119 2179 4186 7125 1617 22111 23194 65117 85179
Arrowhead
(四) 水体中3 H的消减和水生植物对3 H的吸收
从表 5 看出 ,水体中3 H 的消减很慢 ,尤其是浮萍水体。螃蜞菊水体中3 H 的消减是 4 种水
体中最快的。各水体中3 H 的消减动态方程为 :
浮萍水体 : y = 15668e - 11789 ×10 - 3t r = - 019566
螃蜞菊水体 : y = 15596e - 31467 ×10 - 3t r = - 019669
陌上菜水体 : y = 15474e - 21588 ×10 - 3t r = - 019352
矮慈姑水体 : y = 15640e - 31044 ×10 - 3t r = - 019642
　　从3 H 在各水体中的消减动态方程可以看出 ,螃蜞菊水体中的消减常数为 - 31467 ×10 - 3 ,
是 4 种水体中最大的 ,说明3 H 在螃蜞水体中消减最快 ,浮萍水体中3 H 的消减最慢。
263 核　农　学　报 12 卷
表 5 　水体中3 H的消减
Table 5 　Depletion of 3 H in water phases (dpm/ ml)
时间
Time (h) 0 1 2 4 8 24 48 72 120 168
浮萍水体 16833 15878 15474 15443 15061 14780 14149 13396 12371 12021
Common duckweed
螃蜞菊水体 16833 15477 15042 14863 14460 14112 13418 12406 11309 8080
Alligator alternanthera
陌上菜水体 16833 15631 15429 15122 15121 14405 13721 11402 10908 10847
Procumbent falsepimpernel
矮慈姑水体 16833 15994 15501 15169 15155 14372 13515 11149 11118 9725
Arrowhead
表 6 　水生植物对3 H的吸收
Table 6 　Absorption of 3 H in aquatic plants (dpm/ g)
时间
Time (h) 1 2 4 8 24 48 72 120 168
浮萍 745 802 880 986 1113 1133 1178 1261 1448
Common duckweed
螃蜞菊 886 1107 2124 3341 5310 6600 8280 8561 8870
Alligator alternanthera
陌上菜 1776 2094 2349 2518 2906 3094 3922 5344 6210
Procumbent falsepimpernel
矮慈姑 2445 2916 3025 3416 3960 4030 4281 5673 6806
Arrowhead
　　4 种水生植物中 ,螃蜞菊吸收3 H 最多 ,浮萍最少 (表 6) 。总的来说 ,4 种植物对3 H 的吸收
是很微弱的 ,不足以用来净化水体中的3 H。
4 种水生植物吸收3 H 的动态方程为 :
浮萍 : y = 8841972e31223 ×10 - 3t r = 018795
螃蜞菊 : y = 21351057e1114 ×10 - 3t r = 017646
陌上菜 : y = 22031850e6181 ×10 - 3t r = 019649
矮慈姑 : y = 29931621e51166 ×10 - 3t r = 019501
　　从 4 种植物吸收3 H 的动态方程可知 ,螃蜞菊的吸收常数 b 最大 ,吸收3 H 最快 ,浮萍的 b
最小 ,吸收3 H 最慢 ,这与各水体中3 H 的消减是一致的。
4 种水生植物对3 H 的最大富集系数分别为 :螃蜞菊 11098 ,矮慈姑 01700 ,陌上菜 01573 ,
浮萍 0112。只有螃蜞菊的富集系数超过 1 ,其余均小于 1 ,这是因为氚水进入水体被植物吸收
后 ,将和普通水一样参与植物的新陈代谢[2 ,4 ] 。
小 结
11 4 种水生植物中 ,矮慈姑对125 I 的吸收最快 ,富集系数最大 ,可用来净化水体中的125 I。
但 4 种水生植物对125 I 的吸收均未出现明显的峰值 ,不能用作125 I 污染的指示植物。
21 水生植物吸收125 I 后 ,可以运转到植株的各个部分。
363　6 期 水生植物对125I 和3H 的吸收、分配及消长
31 4 种水生植物对3 H 的吸收很微弱 ,不适合用于净化水体中3 H 的污染。
41 125 I 和3 H 在水生生态系统中的动态变化符合 Y = Ae - bt 的规律。
参 考 文 献
1 　孔祥应. 能源与环境保护. 北京 :中国科学技术出版社 ,1991. 202～209
2 　王寿祥 ,陈传群 ,张永熙 ,等. 氚水在模拟水生2陆生生态系中的迁移与分布. 生态学报 ,1994 ,14 (4) :402～407
3 　孙志明 ,张永熙 ,王寿祥 ,等. 农业生物学研究中氚水液闪测样的制备. 核农学通报 ,1993 ,14 (3) :143～144
4 　刘琼英 ,邝炎华. 氚在环境中的动态. 国外科技 ,1991 , (1) :28～30
5 　陈传群 ,徐寅良 ,张勤争 ,等. 水生植物对134Cs 的吸收. 核农学报 ,1990 ,4 (3) :139～144
6 　徐寅良. 134Cs 在水相生态系中的行为———134Cs 在水2萍2底泥中的消长与分配. 环境科学学报 ,1990 ,10 (3) :318～324
ABSORPTION OF 125 I AND 3 H IN AQUATIC PLANTS
Liu Xiaohong 　Liu Qiongying 　Kuang Yanhua
( The L aboratory of Biophysics , South China A gricult ural U niversity , Guangz hou 　510642)
Cai Hong
( Depart ment of CS E , The Hong Kong Polytechnic U niversity)
Peter , H. Yu
( Depart ment of AB CT , The Hong Kong Polytechnic U niversity)
ABSTRACT
The absorption of 125 I and 3 H in four aquatic plants was studied by solution cultivation.
The results showed that arrowhead ( Sagitta ria pygmaea Miq. ) was the fastest in absorbing 125 I
among the four tested aquatic plants and its concentration factor for 125 I was the highest
( 85179) . The all igator alternanthera ( Alternant hera philoxeroides) was the slowest in absorb2
ing 125 I and its concentration factor was the lowest. However , the absorption of 3 H in all igator
alternanthera was the fastest among the four aquatic plants. After being absorbed by aquatic
plants , the 125 I could be transfered to the shoot. In arrowhead , about 75 % of 125 I remained in
the root , 25 % being transfered to the shoot.
Key words :125 I , 3 H , aquatic plants , absorption
463 Acta A gricult urae N ucleatae Sinica
1998 ,12 (6) :359～364