全 文 ：林业科学研究 2006, 19( 3): 307~ 310
Forest R esearch
文章编号: 10011498( 2006) 03030704
鄱阳湖与长江交汇区陆域重金属含量研究
崔丽娟 1, 张曼胤1, 2
( 1.中国林业科学研究院林业研究所,国家林业局林木培育重点实验室,北京 100091;
2.东北师范大学湿地生态与植被恢复重点实验室,吉林 长春 130024)
摘要: 通过测定鄱阳湖与长江交汇区陆域 (包括九江 新港和湖口 2个采样地 )土壤及植物体内的重金属 As、Hg、
Cr、Cd、Pb含量, 统计分析了植物体内重金属含量与土壤中重金属含量的相关性及拟合曲线,同时提出相应的生态
修复措施。结果表明: 九江 新港土壤含 Pb量高于湖口, 而这两个地点的 A s、H g、C r、Cd含量差异不显著。九江
新港和湖口的植物根部重金属 C r、Pb、Cd含量高于茎部和叶部,而 A s和 H g含量恰好相反, 茎部重金属含量处于中
间水平。对所有采样点植物体内的重金属含量与土壤中重金属含量进行相关性分析, 得出植物体内与土壤中的
H g、Pb含量相关性显著,而植物体内与土壤中的 As、Cd、C r含量没有显著的相关性。
关键词: 鄱阳湖; 植物; 土壤;重金属; 生态修复
中图分类号: X52 文献标识码: A
收稿日期: 20051214
基金项目: 国家自然科学基金 ( 30270275 )
作者简介: 崔丽娟 ( 1968 ) ,女,吉林人,副研究员
The Content ofH eavyM etals in the TerrestrialArea at the Intersection
of Poyanghu Lake and Yangtse R iver
CUI Lijuan 1, ZHANG Many in2
( 1. Research Inst itu te o fForestry, CAF; K ey Laboratory ofT ree B reed ing and Cult ivat ion, State Forestry Adm instrat ion, Be ijing 100091, Ch ina;
2. K ey Laboratory ofWetland Ecology andV egetation Restorat ion, Northeast Norma lU n ivers ity, Changchun 130024, Jilin, Ch ina)
Abstract: On the bas is of them easurem ent of the heavym etalsA s, H g, C r, Cd, Pb in the so il and plants on the terrestrial
area at the intersection o fPoyanghu Lake and Yangtse R iver( including two sampling plots in J iujiangX ingang and H uk
ou) , the difference of the heavym etals in these two plotsw ere com pared, and the correlat ion and curve fitting of the heavy
m etal contents in the plants and so ilwere counted and analyzed, and the eco log ical restorat ion m easures were put forward.
T he result show ed that, the content of Pb ( 63. 56m g kg- 1 ) in the soil of J iujiangX ingang sam pling plotwas higher than
that ( 53. 12 mg kg- 1 ) ofHukou sampling plot, but the contents ofA s, Hg, Cr, Cdw ere not s ignificantly different. In Ji
u jiangXingang andHukou sampling plots, the contents ofCr, Pb, Cd in the plant rootsw ere higher than that in stem s and
leaves, but the contents ofA s andH gw ere just contrary, the contents of heavym etals in stem swere in themedium leve.l
Analyzing the correlat ion of the heavym eta l contents in plants and soil am ong a ll sam pling plots, the results are as follow s:
the contents ofH g, Pb in plant and soilwere correlated, but A s, Cd, Cr w ere not.
K ey words: Poyanghu Lake; plants; soi;l heavy meta;l ecological resto ration
重金属是一类典型的累积性污染物,在环境中
难以降解, 环境一旦受到重金属污染, 就较难清除
和恢复原状。重金属可通过食物链逐渐传递富集,
在某些条件下可以转化为毒性更大的金属有机化
合物,过高的重金属浓度对植物及鱼类影响显著,
最终危及人类的健康 [ 1, 2]。重金属分布在土壤和
林 业 科 学 研 究 第 19卷
水体中,土壤中的重金属不仅直接危害人的身体健
康, 而且会随着土壤淋溶作用进入与之毗邻的水体
中, 使其污染进一步扩大。鄱阳湖位于长江中游
段, 是我国第一大淡水湖, 不仅对当地居民的生产
生活具有重要的意义, 而且也是一些珍稀濒危鸟类
的越冬地。如果受到重金属的污染,会对湖区内的
鱼类及在此停歇或繁殖的珍稀禽类等产生显著的
危害,并最终危及鄱阳湖区周边居民的健康。随着
本地区经济的迅速发展, 不断扩大的工农业、运输
业等行业对长江与鄱阳湖交汇处带来了不小的环
境冲击 [ 3]。目前, 国内针对鄱阳湖长江交汇区陆
域重金属含量的研究还未开展, 本文以该区为研究
对象,分析重金属分布规律及其危害, 意在查明该
区重金属含量,为该区环境质量评价和环境修复提
供科学依据和技术支撑。
1 研究区概况
鄱阳湖是中国第一大淡水湖, 位于江西省的北
部, 长江中下游南岸, 115!50∀~ 116!44∀E, 28!25∀
~ 29!45∀N。在通常水位 ( 14~ 15 m )时, 湖区面积
约 3 000 km2。在最高水位 (约 21. 69 m )时, 湖区
面积可达 3 915 km2。鄱阳湖南北长 173 km, 东西
平均宽度 16. 9 km,最宽处约 74 km,入江水道最窄
处的屏峰卡口, 宽约为 2. 8 km, 湖岸线总长
1 200 km。鄱阳湖水系流域面积 1 622万 km 2, 约
占长江流域面积的 9% [ 4 ]。
鄱阳湖是江西省境内五大主要河流 (赣江、抚
河、信江、饶河和修水 )的汇集地, 承纳赣江、抚河、
信江、饶河、修河五大江河 (以下简称五河 )及博阳
河、漳河、潼河之来水, 经调蓄后由湖口注入长江,
是一个过水性、吞吐型、季节性的湖泊。鄱阳湖地
属亚热带潮湿的季风气候。年降水量在 1 400 ~
1 900 mm, 年平均气温为 17 # , 无霜期约为 280
d
[ 5]。鄱阳湖滩地分布有水生植物 28科、56属、95
种 3变种, 种类最多的是莎草科、禾本科与蓼科。
灰化苔草 ( Carex cinerascens Kukenth)、荻 (M iscant
hus saccharif lorus (M ax im. ) B enth. )、芦苇 ( Phrag
m ites communis Trin. )和针蔺 (H eleochari valleculosa
O hw i)等 7种植物为主要优势种 [ 6]。本研究的试
验区新港 九江和湖口区植物以芦苇、蒲草 ( Typha
angustifolia L inn. )、莎草 ( Cyperus rotundus L inn. )、
苔草和荻等为主。
2 研究方法
2. 1 采样及样品预处理
通过实地调查, 在充分考虑样点布局的空间变
异基础上,采用 GPS定位,在九江 新港选设 4个样
点,在湖口选设 3个样点 (图 1)。
图 1 鄱阳湖与长江交汇区域示意及采样布点
在每个样点布设 5个植物样方 ( 50 cm ∃ 50
cm ) ,在植物样方内择取出现频率最多的 3种植物,
采用收割法获取地上部分的植物样本, 在对应的样
方内挖掘植物样本的根部, 用清水将根部洗净, 将植
物样品的根、茎、叶分别装好标记。在每个样点布设
3个土壤样方,挖取 0~ 20 cm表层土壤 1 000 g, 分
别进行标记。
2. 2 分析项目与测定方法
测定的重金属为 A s、Hg、C r、Pb、Cd。土壤风干
后磨碎,过 0. 25mm的尼龙网筛,取 10 g样品于 25
mL的瓷坩埚中, 在马福炉内于 600 # 下进行 2 h, 取
出冷却后将样品移至 250 mL三角烧瓶中, 加入 30
mL王水加热消解,待溶液冷却后将溶液和沉淀全部
转至 200mL容量瓶中,加入去离子水静置 2 d,移取
上清液 1. 00mL于 25 mL容量瓶中, 用去离子水稀
释至刻度,摇均后用 IR IS(HR)全谱直读等离子体原
子发射光谱仪 (美国 TJA公司 )测定。
称取植物风干样品的根 (茎、叶 ) 1 g, 经烘箱中
低温 ( < 80 # )烘干 2 d,于 25mL的瓷坩埚中,在马
福炉内于 500 # 下进行 4 h灰化以去除有机物, 取
出后加入 2mL王水加热消解, 至溶液约剩下 1 mL
取下放冷,转移到 10 mL容量瓶中,用去离子水稀释
至刻度,摇均静置后测定上层清液, 并用 IRIS( HR)
全谱直读等离子体原子发射光谱仪 (美国 T JA公
司 )测定。
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第 3期 崔丽娟等: 鄱阳湖与长江交汇区陆域重金属含量研究
2. 3 数据处理
用 SPSS、SAS等统计软件进行相关分析, 并选
择适当的数学模型建立植物体内与土壤中重金属的
回归方程。
3 结果与分析
3. 1 土壤重金属含量状况
从表 1可知, 2个采样地土壤中的 Pb和 Cd含
量高于一级标准土壤的重金属含量, As、Hg、Cr的含
量均低于标准值,其中, Pb超过标准值近 1倍, Cd超
过标准值 38倍左右 (表 1) ,这与当地工农业发展迅
速密切相关。工农业生产中产生的污水、废水是 Pb
和 Cd污染的原因之一, Pb和 Cd的污染已经成为本
地区污染的最主要因素。
对比 2个样地 5种重金属含量, A s、Hg、C r、Cd
含量相差不大,而九江 新港采样点土壤中的 Pb含
量高于湖口采样点, 这是由于新港地区有大量的船
舶停靠和进出, 含铅汽油的燃烧使九江 新港地区
土壤含铅量增加; 而湖口采样地, 特别是岸边, 植被
覆盖较好,生长着多种湿地植被,湿地生态系统相对
健康, 生态功能, 尤其净化功能能良好发挥, 因此湖
口地区的 Pb含量低于九江 新港样点。
表 1 九江 新港与湖口采样点土壤中
重金属含量平均值
样点 重金属含量 / ( mg kg- 1 )
A s H g Cr Pb C d
九江 新港 6. 31 0. 056 26. 63 63. 56 7. 65
湖口 6. 94 0. 056 26. 23 53. 12 7. 70
一级标准土壤 % 15. 00 0. 15 90. 00 35. 00 0. 20
注: % 为&土壤环境质量标准 ( GB156181995 )∋中的国家标准。
相对于土壤来说, 鄱阳湖湖口水质受重金属污
染的情况较弱,湖口内平水及枯水期水中的 Pb、Hg、
Cr等重金属含量达到地表水 (类标准 [ 7, 8 ] ,土壤重
金属主要来自地上的人类活动, 特别是九江 新港
样地,植被覆盖较差,土壤中的重金属容易随土壤淋
溶而进入水体。
3. 2 植物体内重金属含量状况及相关性分析
所采植物样主要包括芦苇、香蒲、莎草类等,分析
时用混合样。植物各部位的重金属含量呈现出一定
的规律性, 2块采样地植物根部的重金属 C r、Pb、Cd
含量为根 >叶 > 茎,而 As和 Hg含量为叶 >根 > 茎
(图 2) ,茎部的重金属含量均处于较低的水平, 这说
明重金属在植物体内不同器官中重金属的含量是不
同的,湿地植物体内的重金属主要在根、叶中积累。
图 2 九江 新港和湖口采样地植物体内重金属含量
九江 新港样地根与叶的重金属含量显著相关
( r= 0. 982, p< 0. 01), 湖口样地的根与叶重金属含
量也显著相关 ( r= 0. 976, p < 0. 01)。 2个样地植物
的茎与根、茎与叶的重金属含量不相关。可见,根吸
收重金属对茎的影响不大, 而是通过茎传送到叶中,
茎只起到了通道的作用,这与朱鸣鹤等人的研究结
果一致 [ 9]。
3. 3 植物体内重金属与土壤中重金属相关性
植物体内的某些重金属含量与土壤中金属含量
具有一定的联系 [ 10] , 鄱阳湖湿地植物体内 A s、Cd、
C r含量与土壤中的没有显著的相关性,而植物体内
Hg、Pb含量与土壤中含量具有相关性, 通过 F检验,
拟合出较显著的二次模型, 其拟合曲线为 (图 3):
( 1) Hg (植被中的含量 ) = - 0. 003 197 +
0382 589 1 Hg (土壤中的含量 ) + 3. 650 584 7
(Hg(土壤中的含量 ) - 0. 050 25) 2, F = 46. 49> F 0. 01
( 1, 10) = 10. 04;
( 2) Pb (植被中的含量 ) = - 4. 859 903 +
0116 751 6 Pb(土壤中的含量 ) - 0. 010 280 6 ( Pb
(土壤中的含量 ) - 56. 03) 2, F = 14. 39 > F0. 01 ( 1,
12) = 9. 33。
从图 3可以看出, 植物体内 H g和 Pb的含量随
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土壤中 Hg和 Pb含量的增加而增加,并在增大到一
定程度后保持稳定。
重金属元素在土壤中的含量受多种条件制约,
除人类活动影响外,还随着金属离子种类、浓度、存
在形态以及植被覆盖、植物种类、土壤质地、有机质
水平、可代换阳离子数量、pH 值条件等的不同而变
化。不同植物对不同重金属元素的吸收能力是不同
的,而且湿地中的植被除了吸收土壤中的重金属外,
还吸收水中的重金属, 所以影响其体内重金属含量
的因素更加复杂。
图 3 植物体内 H g、Pb的含量与土壤中含量的相关性
4 结论与讨论
( 1)土壤重金属的含量与人类活动和湿地内植
被状况密切相关。人类活动是影响土壤重金属含量
的主要因素,而湿地植被覆盖率的高低也会影响湿
地土壤中重金属含量。
( 2)湿地土壤中的重金属主要积累在湿地植物
的根、叶中, 茎只起到了运送重金属的通道作用。湿
地植被中的重金属 Hg、Pb与湿地土壤中的含量具
有显著相关关系,湿地植物中 Hg、Pb的含量随土壤
中含量的增加而增加, 但当土壤中的 H g、Pb浓度达
到一定程度后,湿地植物体内 Pb的含量呈现下降趋
势,而 Hg含量的变化趋势不明显。
( 3)对重金属污染进行环境整治的重要手段之
一是植物修复, 健康的湿地能过滤和沉降外界重金
属,对环境起着净化作用 [ 11] , 但由于湿地植被对不
同重金属的吸收积累能力不同, 所以在进行生态修
复时,要根据当地重金属污染的具体情况, 有针对性
地选取合适的湿地植物种类。鄱阳湖生物资源十分
丰富,植物物种多样, 通过适当的实验可以发现修复
污染环境的植物品种。
( 4)针对鄱阳湖的污染现状及其生态特征, 应
采取生态修复措施, 做好鄱阳湖岸边湿地水土保持
工作,减少重金属随土壤淋溶进入湖水中; 提高植被
覆盖度和植物的物种多样性, 发挥不同植被对不同
污染物吸收能力不同的特点; 丰富水体中的生物多
样性,增强水体自净功能;筛选抗污染能力强、能够
大量吸附污染物的植物品种;发展生态工农业生产,
减少污染物进入土壤和水体中。
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