全 文 ：文章编号 :100028551 (2005) 042286205
植物对137 Cs 污染土壤的修复
杨俊诚1 ,2 　朱永懿2 　陈景坚2 　张建峰1 ,2 　梅　勇1 　姜慧敏1
(11 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所 ,北京　100081 ;
21 农业部农业核技术与航天育种重点开放实验室 ,北京　100094)
摘 　要 :选用了南瓜、油菜、虎尾草、红梗叶甜菜、东升叶甜菜和红甜菜等几种植物 ,通过盆栽模
拟 ,研究不同活度137 Cs 污染的广东大亚湾水稻土、浙江秦山水稻土和北京褐土的生物修复作
用。结果表明 ,供试植物在 3 种土壤上均对137 Cs 有较强的吸收能力 ,并随137 Cs 施入量的增加
而增加 ,两者呈显著正相关 r2 = 019989。在污染水平相同的情况下 ,试验发现 ,虎尾草、油菜和
南瓜所吸收137 Cs 的比活度随土壤的 pH值降低而增加。6 种植物的生物修复能力差异较大 ,综
合评价结果为 ,对137 Cs 污染土壤修复能力的顺序是 :虎尾草 > 油菜 > 红梗叶甜菜 > 南瓜 > 红
甜菜 > 东升叶甜菜。
关键词 :137 Cs 污染土壤 ;生物修复 ;综合评价
收稿日期 ;2004209223
基金项目 :国家重点基础研究发展规划项目 (2004CB418501) 、中英国际合作项目和国家重点科技项目专题 (992099201210)
作者简介 :杨俊诚 (19552) ,男 ,陕西人 ,研究员 ,主要从事环境污染与修复及放射生态学研究工作。Email :yangjch @263. net
PLANT REMEDIATION OF SOIL CONTAMINATED WITH 137 Cs
YANGJun2cheng1 ,2 　ZHU Yong2yi2 　CHEN Jing2jie2
ZHANGJian2feng1 ,2 　MEI Yong1 　J IANG Hui2min1
(1. Institute of Agricultural Resource and Regional Planning , CAAS , Beijing , 100081 ;
2. Key Laboratory of Nuclear Agriculture Techniques and Space Mutation Breeding , Ministry of Agriculture , Beijing , 100094)
Abstract :A pot experiment was conducted to evaluate the bio2remediation of soils contaminated with 137 Cs. The
selected plants are Cucurbita moschata Duchesne , Brassica chinensis L , Chloris virgata , Beta oulgaris L. Hongye ,
Beta oulgaris L. Dongshengye and Beta oulgaris L. The soils samples were taken from the paddy field , 2 km from
the Dayawan nuclear power plant and Qinshan nuclear power plant , respectively , and cinnamon soil from the
cultivated land in Beijing. The results show that all the employed species of plant have a higher accumulation to 137
Cs with the increased grade of the radioactivity of 137 Cs. A good correlation exist with the coefficient ( r2 ) of
019989. When the contaminated radioactivity of 137 Cs is in the same level the uptake of Cucurbita moschata
Duchesne , Brassica chinensis L. and Chloris virgata increased with the decrease of pH value ranged 5122～7169.
The ability of bioremediation in the orders were Chloris virgata , Brassica chinensis L. , Beta oulgaris L. Hongye ,
Cucurbita moschata Duchesne , Beta oulgaris L. and Beta oulgaris L. Dongshengye , according to the comprehensive
evaluation of transfer factor , specific activity of plant in dry weight of biomass and total absorption of 137 Cs by the
individual plant in the same area.
Key words :soils contaminated with 137 Cs ; bio2remediation ; comprehensive evaluation
核试验或核事故释放的裂变产物137 Cs 作为环境最主要的潜在核污染物受到广泛关注[1～4 ] ,在代价
利益优化分析的前提下 ,137 Cs 污染土壤的生物修复技术成为近年的研究热点[5～9 ] 。已有研究表明大多
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数植物对137 Cs 的吸收很低 ,所以筛选种植对137 Cs 有较高浓集能力的植物[9 ] ,使之将土壤中的137 Cs 进行
有效地去除 ,是对受137 Cs 污染土壤进行生物修复和治理的有效方法之一[10 ,12 ] 。由于铯与钾在化学性质
上的相似性 ,富钾植物常被认为对铯有较好的吸收能力[12～15 ] 。本试验选用了南瓜、油菜、虎尾草、红梗
叶甜菜、东升叶甜菜和红甜菜等几种植物 ,通过盆栽模拟 ,研究了不同活度137 Cs 污染的广东大亚湾水稻
土、浙江秦山水稻土和北京褐土的生物修复 ,以期通过对吸收能力、转移系数和生物产量及在相同面积
上总去除量等综合评价 ,筛选出优势植物 ,为137 Cs 污染土壤生物修复提供科学依据和技术储备。
1 　材料和方法
111 　材料
供试植物 :南瓜 (葫芦科 ,) 、油菜 (十字花科) 、虎尾草 (禾本科) 、红梗叶甜菜 (藜科) 、东升叶甜菜 (藜
科)和红甜菜 (藜科)共 6 种植物。供试核素为137 CsCl 溶液。
供试土壤分别为采自广东大亚湾稻田土、浙江秦山稻田土和北京褐土 ,土壤的农业化学性状如表 1
所示。
表 1 　采样土壤的农化性状
Table 1 　Agrochemical characteristics of the soils′samples
土壤
soil
pH
有机质
organic matter ( %)
速效钾
available K(mgΠ100g) 速效磷available P(mgΠkg)
北京褐土 cinnamon soil , Beijing 7169 1141 21157 1113
广东大亚湾稻田土 paddy soil , Dayawan , Guangdong 6173 1162 10170 2817
浙江秦山稻田土 paddy soil , Qinshan , Zhejiang 5122 2112 48105 2316
112 　方法
塑料盆装 2kg 土 ,按每公斤土 011g 硫酸铵和 0105g 磷酸二氢钾施入底肥。3 种土壤、6 种植物、两次
重复。出苗后不同植物的留苗的数量为 :南瓜 1 株Π盆 ,油菜 3 株Π盆 ,虎尾草 20 株Π盆 ,两种甜菜 4 株Π盆。
30d 后随浇水将137 CsCl 溶液浇于土表 ,施用量设 3kBqΠkg、30kBqΠkg、300kBqΠkg 3 个比活度的土壤污染处
理。植物吸收137 CsCl 12d 后取样 ,剪取植株地上部分 ,洗涤后烘干 ,剪碎、制样 ,样品用 GC3018 高纯锗多
道γ能谱分析仪在能量为 662keV 特征峰处进行测量分析 ,控制测量误差 < 5 %。采用中国计量科学院
校对的标准物质 ,以同等重量及测量条件下进行自吸收和探测效率校正。
以各种植物体中137 Cs 的比活度、相同面积上植物吸收137 Cs 总活度、转移系数分别排序的序号加和
值为综合评价指标。
转移系数的计算公式 :Tf = 植物体中137 Cs 的比活度 (BqΠkg 干重)Π土壤中137 Cs 的比活度 (BqΠkg 干
重) 。
2 　结果与讨论
211 　不同植物对137 Cs 的吸收
北京褐土、浙江秦山水稻土和深圳大亚湾水稻土上种植的 6 种植物均对137 Cs 有较强的吸收作用 (表
2) ,其对137 Cs 的吸收均随137 Cs 施入量的增加而增加 ,两者呈显著正相关 r2 = 019989。所以 ,植物对137 Cs
吸收和积累与土壤中137 Cs 污染水平有关。共原因是由于随着污染水平增加 ,有效态的外源137 Cs 增加。
在污染水平相同的情况下 ,种植在不同土壤上的同一种植物 ,对137 Cs 的吸收是不同的。例如
300kBqΠkg 的处理组中 ,不同土壤上的虎尾草吸收137 Cs 的量差别很大 ,总的趋势是种植在浙江秦山稻田
土上的植物吸收137 Cs 最多 ,广东大亚湾稻田土其次 ,种植在北京褐土上的植物吸收最少。试验还发现 ,
虎尾草、油菜和南瓜吸收137 Cs 随土壤的 pH值降低而吸收量增加 , 表明酸性土壤条件有利于这 3 种植物
对137 Cs 的吸收[12 ] 。
782　4 期 植物对137Cs 污染土壤的修复
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从表 2 可以看出 ,在本试验种植的 6 种植物中 ,虎尾草对137 Cs 的吸收能力最强 ,按单位干物重活度
计算 ,当137 CsCl 施用量为 300kBqΠkg 时 ,北京褐土虎尾草吸收的137 Cs 为 4124～35010 BqΠg ,浙江秦山稻田
土～1411190、和广东大亚湾稻田土上分别为 5110～530119 BqΠg。油菜对137 Cs 的吸收能力仅次于虎尾
草。由结果可知 ,6 种植物对137 Cs 的吸收的顺序是 :虎尾草 > 油菜 > 红梗叶甜菜 > 南瓜 > 红甜菜 > 东升
叶甜菜。
212 　相同面积上植物对137 Cs 的吸收能力
评价植物对137 Cs 的吸收能力 ,除了看植物单位干物重对137 Cs 的吸收量以外 ,还要看植物在相同面
积上吸收137 Cs 的总量。后者是判断植物对污染土壤中137 Cs 的生物净化能力的非常重要的指标。本试
验中在相同面积上植物对137 Cs 的吸收能力见表 3 ,可以看出 ,油菜的吸收能力最强 ,虎尾草次之。试验
的 6 种植物对137 Cs 的吸收能力依次为 :油菜 > 虎尾草 > 红梗叶甜菜 > 南瓜 > 东升叶甜菜 > 红甜菜。
213 　137 Cs 土壤Π植物的转移系数
转移系数是评价植物对某种核素吸收能力的重要指标之一 ,一般认为转移系数 > 1 ,则表明该植物
对此核素具有富积能力。从表 4 可以看出虎尾草的转移系数均大于 1 ,种植在不同土壤和不同污染水
平下的虎尾草转移系数变动在 1117～4171 之间 ,油菜的转移系数小于虎尾草 ,变动在 0182～2119 ,其余
依次为红梗叶甜菜、南瓜、红甜菜、东升叶甜菜。
从表 4 中还可以看出 ,种植在不同土壤上同一种植物 ,137 Cs 从土壤 - 植物的转移系数是有差别的。
以虎尾草为例 ,在北京褐土上的转移系数为 1117～2175 ,浙江土为 1150～4171 ,深圳土为 1170～2195 ,由
此看出137 Cs 在浙江秦山稻田土上种植的虎尾草的转移系数最高 ,其余 5 种植物上的表现趋势基本一致 ,
这表明137 Cs 从浙江秦山稻田土上向植物转移比北京褐土和广东大亚湾稻田土容易 ,也就是说在污染水
平相同的情况下 ,137 Cs 从浙江秦山稻田土转移到植物的量比其它两种土壤高。
表 2 　6 种植物在不同土壤条件下对137 Cs 的吸收
Table 2 　Absorption of 137 Cs by plants under different conditions of soils ( X ±sd , BqΠg)
土壤
soils
施入量
137Cs applied
amount (kBqΠkg) 南瓜Cucurbita moschataDuchesne 虎尾草Chlorisvirgata 油菜Brassicachinensis L. 东升叶甜菜Beta oulgarisL. Dongshengye 红甜菜Beta oulgaris L. 红梗叶甜菜Beta oulgarisL. Hongye
北京褐土
Cinnamon soil ,
Beijing
大亚湾稻田土
Paddy soil ,
Dayawan ,
秦山稻田土
Paddy soil ,
Qinshan
3
30
300
3
30
300
3
30
300
1. 24 ±0. 05 4. 24 ±0. 23 3. 24 ±0. 24 2. 89 ±0. 08 3. 02 ±0. 39 3. 77 ±0. 22
11. 66 ±0. 69 82. 53 ±0. 06 35. 93 ±0. 71 9. 03 ±0. 18 24. 42 ±0. 42 21. 32 ±0. 19
22. 82 ±0. 59 349. 95 ±0. 43 247. 25 ±0. 08 121. 09 ±0. 69 47. 57 ±0. 15 308. 55 ±0. 16
2. 31 ±0. 81 5. 10 ±0. 38 6. 49 ±0. 23 1. 55 ±0. 17 1. 48 ±0. 41 3. 56 ±0. 20
32. 82 ±0. 17 88. 56 ±0. 01 43. 17 ±0. 51 15. 15 ±0. 12 13. 82 ±0. 31 33. 15 ±0. 21
351. 72 ±0. 18 530. 19 ±0. 07 422. 25 ±0. 10 242. 19 ±0. 42 198. 37 ±0. 23 864. 24 ±0. 10
3. 22 ±0. 16 4. 49 ±0. 08 3. 94 ±0. 01 2. 76 ±0. 45 2. 88 ±0. 03 1. 99 ±0. 20
30. 78 ±0. 51 85. 09 ±2. 39 86. 27 ±0. 26 40. 97 ±0. 67 48. 58 ±0. 50 72. 30 ±0. 21
550. 42 ±0. 03 1411. 90 ±0. 17 657. 07 ±0. 14 132. 50 ±0. 10 135. 18 ±0. 46 774. 34 ±0. 41
表 3 　每盆植物对137 Cs 的吸收总量
Table 3 Gross 137 Cs absorption by plants of each pot (BqΠpot)
土壤
soils
施入量
137Cs applied
amount (kBqΠkg) 南瓜CucurbitamoschataDuchesne 虎尾草Chloris virgata 油菜Brassicachinensis L. 东升叶甜菜Beta oulgarisL. Dongshengye 红甜菜Beta oulgaris L. 红梗叶甜菜Beta oulgarisL. Hongye
北京褐土
Cinnamon soil ,
Beijing
大亚湾稻田土
Paddy soil ,
Dayawan ,
秦山稻田土
Paddy soil ,
Qinshan
3
30
300
3
30
300
3
30
300
4. 52 5. 08 8. 52 2. 40 3. 76 7. 13
9. 84 7. 26 12. 54 3. 25 5. 05 4. 13
6. 25 7. 87 17. 99 1. 07 1. 46 3. 04
41. 97 83. 44 111. 33 8. 59 27. 82 36. 40
89. 01 164. 81 219. 09 23. 99 84. 92 144. 53
69. 24 117. 48 128. 66 10. 44 19. 81 38. 93
94. 25 379. 17 719. 75 92. 57 44. 48 400. 80
1448. 15 3459. 17 1989. 60 135. 54 159. 37 1185. 52
961. 96 700. 39 1442. 18 224. 99 160. 88 878. 50
882 核　农　学　报 19 卷
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表 4 　6 种植物的137 Cs 土壤Π植物的转移系数
Table 4 　Transfer factor of 137 Cs of different plants in soil2plant system
土壤
soils
施入量
137Cs applied
amount
(kBqΠkg) 南瓜CucurbitamoschataDuchesne 虎尾草Chlorisvirgata 油菜Brassicachinensis L. 东升叶甜菜Beta oulgarisL. Dongshengye 红甜菜Betaoulgaris L. 红梗叶甜菜Beta oulgarisL. Hongye
北京褐土
Cinnamon soil ,
Beijing
大亚湾稻田土
Paddy soil ,
Dayawan ,
秦山稻田土
Paddy soil ,
Qinshan
3
30
300
3
30
300
3
30
300
0. 41 ±5. 1E - 2 1. 41 ±2. 3E - 2 1. 08 ±2. 0E - 2 0. 96 ±8. 1E - 2 1. 01 ±3. 9E - 2 1. 26 ±2. 2E - 2
0. 39 ±5. 8E - 2 2. 75 ±5. 7E - 2 1. 20 ±7. 0E - 2 0. 30 ±1. 8E - 2 0. 81 ±2. 4E - 2 0. 71 ±1. 9E - 2
0. 08 ±1. 1E - 2 1. 17 ±4. 3E - 2 0. 82 ±8. 0E - 2 0. 40 ±6. 8E - 2 0. 16 ±1. 4E - 2 1. 03 ±1. 6E - 2
1. 07 ±0. 16 1. 50 ±8. 1E - 2 1. 31 ±0. 8E - 2 0. 92 ±4. 5E - 2 0. 96 ±3. 1E - 2 0. 66 ±2. 0E - 2
1. 03 ±0. 15 2. 84 ±2. 4E - 2 2. 88 ±2. 6E - 2 1. 37 ±6. 7E - 2 1. 62 ±5. 0E - 2 2. 41 ±2. 1E - 2
1. 83 ±8. 1E - 2 4. 71 ±1. 7E - 2 2. 19 ±1. 3E - 2 0. 44 ±9. 5E - 2 0. 45 ±4. 6E - 2 2. 58 ±4. 1E - 2
0. 77 ±0. 15 1. 70 ±3. 7E - 2 2. 16 ±2. 3E - 2 0. 52 ±1. 7E - 2 0. 49 ±4. 1E - 2 1. 19 ±2. 1E - 2
1. 09 ±0. 16 2. 95 ±0. 78E - 2 1. 44 ±5. 1E - 2 0. 51 ±1. 2E - 2 0. 46 ±3. 1E - 2 1. 10 ±2. 0E - 2
1. 17 ±0. 18 1. 77 ±7. 5E - 2 1. 41 ±1. 0E - 2 0. 81 ±4. 2E - 2 0. 66 ±2. 3E - 2 2. 88 ±1. 0E - 2
214 　植物吸收137 Cs 的能力的综合评估
图 1 　植物吸收137 Cs 能力的综合评价
Fig. 1 　Comprehensive evaluation of 137 Cs absorpsion
ability of differnt plants
□为转移系数排序 ; ■为相同面积上植物吸收137 Cs 的总活度的排
序 ; 　为植物137Cs 的比活度排序 ;柱中数字分别代表各指标排序
的序号
□represents the order of transfer factor , ■the order of total activity in
plant and 　the order of specific activity of plant ; the figure in the column
repesents the evaluation order of each factor
　　针对不同污染活度和土壤理化特性 ,筛选
生物修复的优势植物最终应建立在综合评价的基
础上。如已有的研究表明 ,锦葵科植物的转移系数
最高 ,可以达到 5 以上 ;十字花科油菜的转移系数
在 2 以上。但是由于草本植物比木本植物生长快 ,
产量高 ,一年可以收获几次 ,用于吸收土壤中的137 Cs
效果更好。图 1 是对 6 种植物吸收137 Cs 的能力 ,包
括137 Cs 在各种植物中的比活度、相同面积上植物吸
收137 Cs 总活度、转移系数等在内的综合评估结果表
明 ,综合对植物吸收137 Cs 的几个因素进行评价 ,不
难看出 ,虽然虎尾草的生物产量较油菜小但是由于
它的137 Cs 的比活度最高 ,转移系数最大 ,所以综合
评估结果认为虎尾草对137 Cs 的生物修复作用最好。
其次是十字花科的油菜 ,其137 Cs 比活度和转移系数
都排第 2 位 ,但是它的生物产量比虎尾草高 ,所以
在相同面积上吸收量排第 1 位 ,总评排在第 2 位。
藜科的甜菜的 3 个品种中 ,以红梗叶甜菜表现最
好 ,在试验所用的 6 种植物中排在第 3 位。
3 　结论
311 　试验所用的 6 种植物在自然界广泛存在 ,且吸收钾能力高 ,在 3 种供试土壤上对137 Cs 均有较高的
吸收能力 ,植物体中吸收137 Cs 的比活度随污染活度的增加而增加 ,两者呈显著正相关 r2 = 019989。
312 　相同污染活度条件下 ,在土壤 pH值为 7169～5122 的范围 ,虎尾草、油菜和南瓜吸收137 Cs 的比活度
随土壤的 pH值降低而吸收量增加 ,表明在酸性土壤条件下有利于这 3 种植物对137 Cs 的吸收。
313 　试验对137 Cs 在各种植物中的比活度、相同面积上植物吸收137 Cs 总活度、转移系数进行综合评价 ,认
为虎尾草对137 Cs 污染土壤的生物修复作用最好 ,其次是十字花科的油菜和藜科红梗叶甜菜。
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韩国食品英国被召回　快餐面条被指存在辐射成分
　　英国食品标准局 (The Food Standards Agency FSA)日前发布警报说 ,韩国产的NongShim 牌快餐面条
由于未申报存在辐射成分已被召回。
经销这种产品的 G. Costa & Company Ltd 已经召回了各种 Nong Shim 牌快餐面条 ,因为这些面条未申
报存在辐射成分。G. Costa & Company Ltd 是直接从原产地韩国汉城的 Nong Shim 有限公司进口这种产
品的。
由于这种产品没有标示其经过辐射 ,因而不符合 1996 年的《英国食品标签规则》。同时由于这些辐
射不是在经过批准的食品辐射车间进行的 ,因而不符合 1990 年的《英国食品 (辐射控制)规则》。
FSA 的警报说 ,尽管目前还没有直接起因于这些辐射产品的食品安全案例 ,但食品辐射是法规严格
限制的 ,只有得到许可和经批准的辐射设施才能为特定的目的处理特定的食品。同时英国法规也要求
所有经过辐射的食品必须恰当地标示出“经辐射”或”经电离辐射处理”的字样 ,以便使消费者能够作出
他们是否购买该产品的决策。
在发出上述食品警报之后 ,英国食品标准局还进一步确定下列公司进口过 Nong Shim 牌产品 :萨里
的新马尔顿韩国食品公司 ;诺丁汉的 J . K食品公司 ;萨顿的 Rose Kibong 有限公司 ;萨里的绿色农场 ;米
德尔塞克斯郡的 SW 贸易公司 ;萨里的新马尔顿超市有限公司 ;萨里的新马尔顿 Jo Enterprise。记者 高
素英 林洁雯 (高美须摘自 2005 年 08 月 01 日出版的中国质量报)
092 Acta Agriculturae Nucleatae Sinica
2005 ,19 (4) :286～290
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