头花蓼对铜、铅和镉的富集特征研究

【摘要】： 本文以荥经县宝峰铜矿区(BF)和九龙县里伍铜矿区(LW)的头花蓼(Polygonum capitatum Buch)作为试验材料,采用盆栽试验研究3种重金属Cu、Pb和Cd单一污染条件下头花蓼的生长响应以及积累特性,并通过野外小区试验研究头花蓼对铜矿区土壤的修复能力,以期为当地的生态修复提供一定的科学依据和基础资料。研究结果表明： (1)两地头花蓼在Cu处理(0-2000mg kg-1)下,当土壤处理Cu浓度为1500mgkg-1和2000mg kg-1时,才出现萎焉现象。BF和LW头花蓼的根长、株高和生物量随处理浓度的上升而逐渐下降。BF和LW头花蓼在土壤处理Cu浓度为2000 mg kg-1和1000 mg kg-1时,其地上部Cu含量达到最大值,分别为1087.26 mg kg-1和746 mgkg-1；在土壤处理Cu浓度为750 mg kg-1时,其地上部Cu累积量达到最大值,分别为0.387mg和0.886mg。从富集系数和迁移系数来看,两地头花蓼均小于1,但其地上部含量已接近超富集植物的标准,表明头花蓼对铜具有明显的富集作用。 (2)两地头花蓼在Pb处理(0-2000mg kg-1)下,表现出相似的生长状况,在Pb处理浓度大于1500 mg kg-1时其生长略微受到影响。两地头花蓼的根长、株高和生物量均在土壤处理Pb浓度为750mg kg-1达到最大,且LW头花蓼高于BF。两地植株根、地上部Pb含量及累积量均随着土壤中Pb浓度的增加而增加(P0.01)。在Pb处理浓度分别大于1000 mg kg-1和500 mg kg-1时,BF和LW头花蓼地上部Pb含量均超过1000mg mg kg-1,最大值分别为2694.33 mg kg-1和2783.03 mg kg-1。在Pb处理浓度为2000 mg kg-1时,BF和LW头花蓼地上部Pb累积量分别达到1.102mg和5.323mg。从富集系数和迁移系数来看,除LW地上部富集系数均大于1外,其余均小于1,表明头花蓼对Pb具有较强的吸收富集能力。 (3)两地头花蓼在Cd处理(0-200mg kg-1)下,随着处理浓度的增加和时间的延长,其受害程度略有加深,当处理浓度大于150 mg kg-1出现死亡。两地头花蓼的根长、株高和生物量随着Cd处理浓度的上升而下降(P0.01),且三者均为LW高于BF。BF和LW头花蓼的根和地上部镉含量均随着土壤中Cd浓度的增加呈先升高而升高,在土壤处理Cd浓度大于75 mg kg-1和25 mg kg-1时,其地上部均大于100mg kg-1,最大值分别为138.97 mg kg-1和328.8 mg kg-1。BF和LW头花蓼的地上部Cd累积量在土壤处理Cd浓度为50 mg kg-1和25 mg kg-1时,达到最大值,为0.0794mg和0.0583mg。从富集系数和迁移系数来看,除LW迁移系数小于1外,其余均大于1,表明头花蓼具有超富集植物的基本特征,可用于修复镉污染土壤。 (4)野外小区试验结果表明,Cu、Pb、Cd3种重金属在头花蓼体内各部位累积的含量顺序均为根叶茎花,且其地上部Cu、Pb、Cd含量均随着土壤重金属含量的升高而升高,最大值分别是498.82mg kg-1、19.37mg kg-1、4.72mg kg-1。头花蓼地上部Cu、Pb、Cd最大富集系数和迁移系数分别为0.52、0.93、1.06和0.36、0.82、0.78,最大富集量系数和转运量系数分别为0.940和2.055、3.102和13.68、22.62和15.44,表现出对Cu、Pb和Cd较强的吸收和转运能力。头花蓼每年刈割4次头花蓼,Cu、Pb、Cd分别能够去除10.096kg ha-1、0.364kg ha-1和0.168kg ha-1,表现出良好的修复效果。 (5)综上所述,两地头花蓼对Cu、Pb和Cd具有较强的吸收和富集能力,对矿区土壤具有良好的修复效果,因此,将头花蓼应用于治理Cu/Pb/Cd污染土壤具有较好的潜力和价值。