全 文 ：第 24卷　第 1 期　　　　　　　　　　　　　植　　　物　　　研　　　究 2004 年　1月
Vol.24　No.1　　　　　　　　　　　BULLETIN OF BOTANICAL RESEARCH Jan , 　2004
大羽藓(Thuidium cymbifolium)对 Pb 、Cd污染的指示与累积作用研究
魏海英　方炎明　尹增芳　王中生
(南京林业大学森林资源与环境学院 , 南京　210037)
摘　要　在不同浓度的 Pb 、Cd溶液中培养 15 d后 ,随着培养浓度的增加 ,大羽藓表现出不同程度
的伤害症状 ,主要是植株体失绿 ,到高浓度时开始死亡 。测定藓体内的 Pb 、Cd 含量 ,结果表明:大
羽藓对Pb 、Cd 有较强的吸收累积能力 ,特别是对 Pb的累积。Pb 、Cd的累积量随着培养浓度的增
大而增加。对复合污染的研究显示出:复合污染中 Pb 、Cd累积量远远大于单一污染 ,Pb 、Cd在大
羽藓体内的累积表现为协同效应。
关键词　Pb;Cd;累积;协同效应
Study on indication and accumulation of
Thuidium cymbifolium to lead and cadmium pollution
WEI Hai-Ying　FANG Yan-Ming　YIN Zeng-Fang　WANG Zhong-Sheng
(College of Forest Resource &Environmente , Nanjing Forestry University , Nanjing　210037)
Abstract　Cultivated in different lead and cadmium solution for 15 days , T .cymbifolium showed different
poisonous symptoms.The main appearance was losing green , even died in higher stress concentration.At the
same time , we measured the accumulation of lead and cadmium inmosses , the results showed:this moss had
strong absorbing ability to lead and cadmium , especially to lead.The contents of lead and cadmium increased
with the increasing of stress concentration.In joint pollution , the contents were higher than those of single
pollution , the relationship of lead and cadmium appeared synergistic.
Key words　Pb;Cd;accumulation ;synergy
　　近年来 ,随着社会的发展 ,人类所赖以生存的
环境遭到了越来越严重的污染 ,反过来环境污染对
人类的生存也造成了许多潜在的威胁 ,如人类生活
所必需的粮食 、果实和蔬菜由于环境的污染而累积
了大量对人类具有毒害作用的重金属 ,据报道[ 1]在
希腊北部的一个工业城市附近的蔬菜测试中发现
菠菜中的 Pb含量高达 0.46 mg/kg ,而莴苣中 Cd含
量高达1.75 mg/kg 。因此 ,对于环保部门及时了解
大气污染状况 ,并及时治理是非常必要的。但是目
前环保部门所采用的方法不仅经济费用较高 ,监测
的范围也较小 ,具有一定的局限性 。由于对大气污
染特有的敏感性 ,苔藓植物对大气污染的指示监测
作用早在 1968年就有人提出了[ 2] ,在世界范围内
也已得到的广泛的应用[ 3～ 5] ,在我国用苔藓来监测
大气污染的研究也有不少[ 6～ 10] 。该类群对大气污
染物的监测指示主要是大气污染物的生态监测 ,经
基金项目:本文由国家自然科学基金项目(30070155)资助。
　第一作者简介:魏海英(1978—),女 ,山西汾阳 ,在读博士。
　收稿日期:2002-12-30
济费用比较低廉而且监测范围也较为广泛 。它作
为大气污染监测指示作用的原理和方法我们在前
面的文章中已有过详细的报道[ 11] ,本文以大羽藓
为材料 ,通过模拟培养考察了其对Pb 、Cd污染的指
示监测作用和对重金属污染的吸收累积作用 ,为苔
藓植物监测大气污染提供充分的证据。
1　材料与方法
1.1　实验材料
材料采自浙江龙王山自然保护区 ,活体大羽藓
采来后先用自来水冲洗 ,再用蒸馏水 、去离子水冲
洗三遍 ,培养于不同浓度的 Pb 、Cd 溶液中 ,实验设
4个单一 Cd 处理 ,然后将不同浓度的 Pb 分别为
10 ,100 ,200 mg/L 加入 Cd培养当中 ,单一 Cd 处理
浓度分别为 0.1 , 1.0 ,10和 100mg/L。培养 15 d后
取出 ,用吸水纸吸干 ,拍照 。样品于 65℃烘干 、粉
碎 ,置于干燥器中保存。
1.2　实验方法
待测液制备[ 12] :准确称取 0.500 0 g 烘干样
品 ,放置于 50 mL 三角瓶内加2 、3滴去离子水湿润
样品 ,加入 10 mL 硝酸 、高氯酸(5:1)混合酸 ,先低
温(100℃左右)消煮 12 h ,接着升高温度至瓶内消
煮液保持微小气泡逸出 ,消化至大量白烟冒尽 ,取
下三角瓶稍冷 ,再加 2 mL 硝酸(1:1)加热溶解残留
物 ,将瓶内剩余物用去离子水洗入 25 mL 容量瓶 ,
冷却定容 ,摇匀过滤待用 ,同时做空白对照。
制备液用电感耦合等离子体发射光谱 ICP-
4300DV分析法测定 Pb 、Cd含量。
2　结果与分析
2.1 铅 、镉单一及复合污染对大羽藓外表伤害症
状的影响
经铅 、镉单一及复合污染培养后 ,大羽藓外部
特征变化最显著的是茎叶体褪绿变黄 ,程度逐渐加
深甚至死亡。外表伤害症状与浓度有极强的相关
性 ,与我们前面研究的弯叶灰藓相似 ,如(表 2)在
铅 、镉单一及复合污染中培养 7 d后 ,外表伤害症
状不明显 ,培养15 d后 ,除 Cd 0.1 mg/L培养外 ,其
它培养中大羽藓与对照相比 ,均出现失绿现象 ,并
且随着培养浓度的增加 ,伤害程度逐渐加重 。Pb
10mg/L 、Cd 1.0 mg/L、Cd 10 mg/L 等低浓度培养
中 ,植株体只出现部分失绿 ,而 Pb 100 mg/L 等培
养中植株体大多数失绿变黄 ,高浓度培养 Pb 200
mg/L Cd 100 mg/L中植株体则全部死亡 ,甚至已经
开始腐烂。比较可以看出 ,单一 Pb伤害大于单一
Cd伤害;在复合污染培养中 ,大羽藓植物体同样随
着胁迫浓度的增加而逐渐表现出伤害症状。总体
来看复合污染对植物体的伤害效应要大于单一污
染。比较大羽藓对两种污染物的敏感程度可以看
出 ,在Pb 100 mg/L 中植株体是中度伤害 ,而在 Cd
100 mg/L中已是重度伤害 ,表明大羽藓对 Cd较 Pb
要敏感。
2.2 Pb 、Cd单一及复合污染大羽藓中 Pb 、Cd的累
积
表 1 　Pb、Cd单一和复合污染对大羽藓外表伤害症状的影响
Table 1　Effect of lead cadmium single and joint pollution on the morphology of T .cymbifolium
Pb
(mg/L)
Cd(mg/ L)
0 0.1 1.0 10 100
0
正常生长
Normalgrowth
正常生长
Normalgrowth
中度伤害
Secondaryinjury
重度伤害
Serious injury
重 度伤 害
Serious injury
10
轻度伤害
Light injury
轻度伤害
Light injury
重度伤害
Serious injury
重度伤害
Serious injury
轻 度伤 害
Light injury
100
中度 伤 害
Light injury
中度伤害
Secondaryinjury
重度伤害
Serious injury
重度伤害
Serious injury
重度伤害
Serious injury
200
重度伤害
Serious injury
重度伤害
Serious injury
重度伤害
Serious injury
重度伤害
Serious injury
重度伤害
Serious injury
　　注:生长正常:目测不到伤害症状;轻度伤害:仅部分植株体失绿;重度伤害:植株体全部死亡甚或开始腐烂。
　　Note:Normalgrowth:injure symptom can t be seen by eyes;Secondary injury:only part s of plants lose green;Serious injury:plants had died even de-
cay.
42 　　　　　　植　　物　　研　　究　　　　　　　　　　　　　　　　　　24 卷
表 2 大羽藓中 Pb 的累积量
Table 2 The accumulation of lead in T.cymbifolium(mg/g)
Pb
(mg/L)
Cd(mg/ L)
0 0.1 1.0 10 100
0 0.005
10 1.65 3.04 2.16 1.77 2.76
100 7.40 15.20 15.70 23.35 32.85
200 9.90 22.65 26.80 30.40 53.00
表 3 大羽藓中 Cd 的累积量
Table 3 The accumulation of cadmium in T.cymbifolium(mg/g)
Pb
(mg/L)
Cd(mg/ L)
0 0.1 1.0 10 100
0 0.004 0.09 0.29 1.87 1.95
10 0.41 0.14 1.90 6.50
100 0.24 0.63 1.96 6.90
200 0.31 0.33 2.99 7.10
表 4　Pb、Cd在大羽藓体内累积的相互作用
Table 4　Joint toxicity of Pb with Cd to T.cymbifolium
Pb
(mg/L)
Cd(mg/ L)
0 0.1 1.0 10 100
10 协同(Synergy) 拮抗(Antagonism) 协同(Synergy) 协同(Synergy)
100 协同(Synergy) 协同(Synergy) 协同(Synergy) 协同(Synergy)
200 协同(Synergy) 协同(Synergy) 协同(Synergy) 协同(Synergy)
图 1 Pb 单一污染培养大羽藓中 Pb的累积
Fig.1　The accumulation of lead in T.cymbifolium
responding to lead single pollution
大羽藓对重金属具有较强的累积能力 ,如图 1 、表
3我们可以看出 ,在单一铅培养中 ,随着培养浓度
的增加 ,大羽藓对铅的累积量逐渐增加 , Pb10 mg/L
培养中铅的累积量是大羽藓中铅本底浓度的 300
多倍 。对培养浓度与 Pb 的累积量进行相关性分
析 ,相关系数为 0.989 7 ,为极显著的正相关 。在
Cd培养中也可以看到相同的趋势(图 2),随着 Cd
培养浓度的增加 ,Cd 的累积量直线上升 。Cd 的培
养浓度与 Cd的累积量相关性极强 ,相关性分析得
出相关系数为 0.914 6 ,为极显著正相关。由(图 3 、
4)可以看出 ,在 Pb 、Cd 复合污染培养中 ,随着混合
浓度的增加 , Pb 、Cd的累积量逐渐增加 ,为了进一
步探明不同复合浓度培养中 Pb的累积量之间的差
异 ,对复合浓度培养中 Pb的累积量进行方差分析 ,
分析表明:不同浓度的 Pb 加入Cd0.1 、1.0 、10 、
100mg/L 中后 , Pb 的累积量差异极显著 , F 为
11.4901 1(F0.01=8.021 6 ,F0.05=4.256 5)。不同的
苔藓植物对不同的重金属元素的累积能力也不同 ,
比较大羽藓对 Pb 、Cd的累积量发现大羽藓对Pb的
累积量远远大于Cd的累积量。由表 4与图 2可以
看出 ,在 Cd单一污染培养中 ,随着培养浓度的增
加 ,Cd的累积量逐渐增加 ,且不同浓度培养之间差
异也很显著。通过以上分析可以看出 ,Pb 、Cd的累
积量与培养浓度有极强的相关性 ,从两者的累积量
可看出在大多数复合浓度条件下 ,Pb 、Cd都表现为
协同效应(表 5),即 Pb与 Cd可以彼此促进在植物
体内的累积。
431期　　　　　　　　　魏海英等:大羽藓(Thuidium cymbifolium)对 Pb、Cd 污染的指示与累积作用研究
图 2 Cd 单一污染培养大羽藓中 Cd 的累积
Fig.2 The accumulation of cadmium in T.cymbifolium
responding to cadmium single pollution
图 3 Pb 、Cd 复合污染培养大羽藓中 Pb 的累积
Fig.3 The accumulation of lead in T.cymbifolium
responding to joint pollution of Pb and Cd
图 4 Pb、Cd复合污染培养大羽藓中 Cd的累积
Fig.4 The accumulation of cadmium in T.cymbifolium
responding to joint pollution of Pb and Cd
3　讨论
结合 Pb 、Cd 对大羽藓外表伤害和大羽藓对
Pb 、Cd的累积 ,结果表明:大羽藓对 Pb的累积能力
大于Cd ,但是对应的伤害症状较 Cd要轻 ,说明了
大羽藓对Cd污染较为敏感 ,而对 Pb有较强的吸收
累积作用 。在复合浓度中 ,Pb 、Cd污染在大羽藓体
内的累积明显大于单一污染 ,而且在大多数混合浓
度下表现为协同作用 。众所周知 ,大气中的污染物
并非是某一重金属元素的单一污染 ,而是多种元素
的混合物 ,那么 Pb与 Cd的这种相互作用则极大地
促进了苔藓植物对大气中重金属污染的吸收 ,保证
了大气重金属污染的减缓甚或消除。由分析看出 ,
苔藓植物在受到重金属污染胁迫后 ,及时表现出一
定的伤害症状 ,起到了很好的指示作用 ,同时又可
以大量的吸收环境中的重金属污染物 ,且不同的藓
类对不同污染物的敏感性和累积能力不同 ,这些特
性为藓类植物监测大气污染提供了有力的证据 。
但是从另一个角度来看 ,苔藓植物能够起到一定的
指示作用是由于其受到重金属污染的毒害而显示
出相应的症状 ,由此可以推断重金属污染对植物造
成了伤害 ,那么重金属污染同样会对人类造成极大
的伤害 ,因此对于重金属的研究我们将进一步深
入 ,研究重金属通过何种机制对植物体造成伤害 ,
重金属在植物体内的存在位置 、形态等 。从细胞水
平上为重金属毒害机理的研究提供一些证据。
参　考　文　献
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