第３４卷４期 ２０１１年７月 安徽师范大学学报（自然科学版） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｎｈｕｉ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ） ＶｏＩ．３４ Ｎｏ．４ Ｊｕｌｙ．２ ０ １ １
基于重金属积累特征的城市绿化树种配置模式研究
宋芬芳，杨世勇
（安徽师范大学生命科学学院，安徽芜湖２４１０００）
摘要：用原子吸收法测定了芜湖市城区干道土壤与植物重金属（Ｃｄ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｃｕ）的平均含量，并分 析了植物的重金属富集系数．结果表明：芜湖市城区已受到重金属的不同程度污染，土壤重金属元
素的污染程度以ＣＡ、Ｃｕ为最高，其次为Ｐｂ，污染程度最轻的为Ｚｎ．各绿化树种对重金属的积累特 征表现为器官差异和金属差异性，即叶＞茎及Ｃｕ＞ｚｎ＞Ｐｂ＞Ｃｄ．就所研究树种的综合富集系数而
言，红枫是提取城市生态系统中重金属较为理想的树种之一．在重金属Ｃｄ污染较严重的区域宜栽
种红枫、鸡爪槭、桂花等；Ｐｂ污染区可选择栽种红枫、鸡爪槭、银杏；Ｃｕ污染区可栽种红枫、女贞；Ｚｎ
污染区可以选择龙柏和黄杨等． 关键词：植物修复；重金属污染；重金属富集；绿化树种选择 中图分类号：Ｘ１７３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１—２４４３（２０１１）０４—０３６５—０５
近年来，随着工业的发展和农业生产的现代化，重金属污染已成为影响土壤一植物一动物系统功能的重
要污染类型．研究发现，芜湖冶炼厂、化工厂每年的铅排放量达２．６８ｔ／ａ，早稻谷中铅含量达１．５９０ｍｇ／ｋｇ，超 过国家食品卫生标准１．０ｍｇ／ｋｇ的限值Ｈ Ｊ．芜湖地区的汞、镉污染也较严重，这两种金属的工业排放分别达
１１３ｋｇ／ａ和５５ｋｇ／ａ，前者已造成芜湖部分地区蔬菜样品中的汞含量超标…，影响到市郊土壤动物群落的多样 性和分布 Ｊ．重金属因其不易生物降解、在土壤中残留时间长、造成作物减产并引起人类疾病而备受研究者 关注 ｊ．机动车尾气是城市生态系统重金属铅、镉污染的主要来源，汽油的燃烧和轮胎磨损也是重金属的 重要来源［８１．针对土壤污染这一问题，美国科学家Ｃｈａｎｅｙ于１９８３年提出了“植物修复”的新概念，即利用重
金属积累植物或超积累植物将土壤中的重金属提取出来，富集并搬运到植物根部的可收割部分和植物地上
的枝条部位Ｌ９ｊ．植物修复是污染治理的一种有巨大潜力的低成本、无二次污染、有效的绿色环境净化技术， 用植物清理土壤中的重金属污染已成为国际学术界研究的热点问题之一＿１ １２Ｊ．本研究测定了芜湖市区土
壤中四种重金属的含量，分析了市区土壤重金属的单项污染指数和１５种植物对不同重金属的积累情况，以 期为城市土壤环境质量的认识与城市土壤污染环境中绿化树种的选择提供理论依据．
１材料与方法
１．１研究区概况 芜湖市位于安徽省东南部（１１８。２２’Ｎ，３１。２１’Ｅ），市区面积２３０ｋｉｎ２，是长江中下游中等城市和安徽省重
要经济中心，属北亚热带和中亚热带的交汇地带，年均降雨量约１１７０ｒａｍ，年平均气温约ｌ７℃．土壤为黄棕 壤，植被为亚热带常绿阔叶一落叶阔叶混交林．境内地势低洼，河湖众多． １．２样品的采集 所有样品均于２００９年５月中旬采集于芜湖市区道路两侧．在沿河路、九华山路和二街各随机选取５个
采样点，每点取表层０—１５ｃｍ的土壤２份，混匀备用．植物样品随机采于上述三条公路两侧，高大乔木只取
树皮及茎叶，小型灌木则取整株植物，每样至少二个重复．所选取的１５种绿化树种包括桂花（Ｏｓｍ口ｒｕｔｈ ｓ
ｆｒａｇｒａｎｓ）、红枫Ａｃｅｒ ａｔｒｏｐｕｒｐｕｒｅｕｍ）、五角枫（Ａｃｅｒ ｔｒｕｎｃａｔｕｍ Ｂｕｎｇｅ）、鸡爪槭Ａｃｅｒ ｔｒｕｎｃａｔ ）、日本珊 瑚树（Ｖｉｂｕｒｎｕｍ ｏｄｏｒａｔｉｓｓｉｍｕｍ）、迎红杜鹃（Ｒ矗 ｍｕｃｒｏｎｕｌａｔｕｍ ｖａｔ．ｍｕｃｒｏｎｕｌａｔｕｍ）、女贞（Ｌｉｇｕｓｔｒｕｍ
收稿日期：２０１１—０１—１１ 基金项目：国家自然科学基金（３１０７０４０１）；安徽省教育厅自然科学基金（２ｏ０５ １８１）；安徽师范大学博士启动基金（１６０—７５０７１１）；生物环境与 生态安全安徽省重点实验室． 作者简介：宋芬芳（１９８４一），女，山东人，硕士研究生．
３６６ 安徽师范大学学报（自然科学版）
ＬｕｃＭｕｍ）、银杏（Ｇｉｎｋｇｏ ｂｉｌｏｂａ）、海桐（Ｐｉｔｔｏｓｐｏｒｕｍ ｔｏｂｉｒａ）、法国梧桐（Ｐｌａｔａｎｕｓ ａｃｅｒｉｆｏｌｉａ）、华西枫杨 （Ｐｔｅｒｏｃａｒｙａ ｉｎｓｉｇｎｉｓ）、金边黄杨（Ｅｕｏｎｙｍｕｓｊｕｐｏｎｉｃｕｓ）、八角金盘（Ｆａｔｓｉａ ｊａｐｏｎｉｃａ）、龙柏（Ａｂｉｎａ ｃｈｉｎｅｎｓｉｓ）
和黄杨（Ｂｕｘｕｓ ｓｉｎｉｃａ）．
１．３土样处理
土壤样品于室内自然风干，去除沙砾、植物碎屑等杂质，用玛瑙研钵研磨，分别过１Ｏ目和１００目尼龙筛 备用．称取０．５ｇ样品，置于１００ｍＬ三角瓶中，用ＨＮＯ３～ＨＣ１０４消化直至无棕色烟雾，定容至５０ｍ１．用石墨 炉系统测定样品中Ｐｂ、Ｃｄ的总量，数据结果为２次重复的平均值． １．４植物样品的处理
植物样品先用自来水冲洗，去除表面污垢，再用去离子水冲洗三次，按不同种、不同器官分组于８０℃烘
干至恒重，用不锈钢植物粉碎机磨碎植物，贴上标签，备用．称取０．２ｇ样品，放置于５０ｍｌ三角瓶中，采用
ＨＮＯ３一ＨＣ１０４法消化，直到无棕色烟雾，定容至５０ｍ１．原子吸收分光光度计（Ｔｈｅｒｍｏ Ｓｏｌａａｒ Ｍ６）的火焰法
测定Ｃｕ、Ｚｎ的总量，石墨炉系统测定样品中Ｐｂ、Ｃ的总量，数据结果为２次重复的平均值．
２结果与分析
２．１土壤中重金属含量与单项污染指数 ．
由于研究地区距南京地区仅９０ｋｍ左右，且两地自然条件相似，故我们参照中国科学院土壤背景值调
查协作组１９７９年提出的南京地区自然土壤中的重金属含量平均值：ｃｕ ３２．２０ ｍｇ・ｋｇ一、Ｐｂ ２４．８０ ｍｇ・ｋｇ＿。、 ０．１９ ｍｇ・ｋｇ＿。、Ｚｎ ７６．８０ ｍｇ・ｋｇ 作为评价标准，对调查区土壤重金属污染状况进行评价．
ｒ 单项污染指数：Ｐ ＝ ． ０ 其中 为某种重金属的污染指数，Ｃ 为土壤中重金属浓度实测值；Ｓ 为评价标准值（以南京地区自然土壤 中重金属平均含量为准）．一般Ｐ ≤１为未污染， ＞１为已污染，１＜Ｐ ≤２为轻度污染，２＜Ｐ ≤３是中
度污染， ＞３为重度污染， 越大土壤受到的污染越严重．
由表１数据可以看出，城区公路两侧土壤污染较严重， 、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｃｕ污染指数均大于１，除ｚｎ污染较轻
外，其余三种重金属都达到中至重度污染水平．Ｃｄ土壤含量已超过“土壤环境质量标准”（ＧＢ１５６１８—１９９５） 的二级标准，而Ｐｂ、Ｃｕ、ｚｎ的含量也超过了一级标准，表明芜湖市区的土壤已被污染，其中Ｚｎ为轻度污染， Ｐｂ和Ｃｕ为中度污染，Ｃｄ为重度污染． 表ｌ土壤中重金属含量（Ｉｎｇ・ｋｇ叫） Ｔａｂｌｅ １ Ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｉｎ ｔｅｓｔ ｓｏｉｌ（ｍｇ・ｋｇ ）
注：括号内数值为标准差（Ｆｌ司） ２．２ １５种植物茎、叶对４种重金属的吸收、积累
特征 从图１—４可以看出，各树种茎、叶吸收重金属
元素的能力差异较大．相同条件下，同一树种不同
器官对同一重金属的吸收积累能力不同，总体趋
势均是叶＞茎．五角枫、鸡爪械、迎红杜鹃、女贞、银 杏、海桐、法国梧桐、华西枫杨、桂花、红枫、日本珊
瑚树叶片积累Ｃｄ较多，其它植物吸收Ｃｄ较少，其
中前８种植物叶片和茎的Ｃｄ积累量达极显著差异
水平（Ｆ＝９１．１９，Ｐ＜０．００１），叶片积累Ｃｄ最多
的鸡爪槭，达１．７５３ｍｇ／ｋｇ；桂花、红枫、五角枫、鸡 ２ ５
２
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图１ １５种绿化树种茎、叶对重金属Ｃｄ积累能力的差异 Ｆｉｇ．１ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｉｎ ｔｈｅ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ａｂｉｌｉｔｉｅｓ ｏｆ ｓｔｅｍｓ ａｎｄ ｌｅａｖｅｓ ｏｆ １５ ｐｌａｎｔ ｓｐｅｃｉｅｓｔ
ｏＣＡ ３４卷第４期 宋芬芳，杨世勇： 基于重金属积累特征的城市绿化树种配置模式研究 ３６７
爪槭和日本珊瑚树茎中Ｃｄ积累量也较多，积累较多的是红枫，达１．３２１ｍｇ／ｋｇ（图１）．所研究之ｌ５种树种
茎、叶积累Ｐｂ无明显差异，总量也不多．其中９
个树种茎中Ｐｂ积累量多于叶，积累Ｐｂ最多的 树种是迎红杜鹃，积累量分别达１７．４１ｍｇ／ｋｇ和
１７．５４ｍｇ／ｋｇ（图２）．桂花、红枫、迎红杜鹃、女 贞、龙柏和黄杨叶片积累Ｃｕ较多，积累最多的 树种是红枫，达１１６．４ｍｇ．ｋｇ；海桐和银杏则是制
茎中积累Ｃｕ最多，积累最多的树种是海桐，达
１１９．３ｍｇ／ｋｇ（Ｆ＝１４．０９５，Ｐ＜０．００１，图３）． 桂花、红枫、五角枫、迎红杜鹃、海桐、法国梧桐、
八角金盘、龙柏、日本珊瑚、黄杨叶片积累ｚｎ最
多，积累量最多的树种是龙柏，达９５．６９ｍｇ／ｋｇ， 图２ １５种绿化树种茎、叶对重金属Ｐｂ积累能力的差异 Ｆｉｇ．２ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｉｎ ｔｈｅ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ａｂｉｌｉｔｉｅｓ ｏｆ ｓｔｅｒｎｓ ａｎｄ ｌｅａｖｅｓ ｏｆ １５ ｐｌａｎｔ ｓｐｅｃｉｅｓ ｔｏ Ｐｂ
其中前８个树种叶、茎Ｚｎ积累量达极显著差异水平（Ｆ＝２３．０３ｉ，Ｐ＜０．００１）；金边黄杨、黄杨和龙柏茎中
Ｚｎ的积累量较多，其它树种茎ｚｎ积累量较少，
ｚｎ积累量最多是金边黄杨，７９．９４ｍｇ／ｋｇ，其次
为黄杨，６７．３１ｍｇ／ｋｇ（图４）． 就１５个树种茎、叶吸收４种重金属的总量
而言，各树种茎、叶积累Ｃｕ最多、其次是Ｚｎ， 吸 收最少的是Ｃｄ（图５）．积累Ｃｕ较多的几个树种 分别是女贞、红枫和迎红杜鹃，积累量分别为
１８９．６ｍｇ／ｋｇ、１６５．１ｍｇ／ｋｇ和１５８．６ｍｇ／ｋｇ；积累
Ｚｎ较多的几个树种是龙柏、黄杨和金边黄杨，积
累量分别为１５５．６ｍｇ／ｋｇ、１３５．９ｍｇ／ｋｇ和１２８． ４ｍｇ／ｌａｇ；积累Ｐｂ较多的几个树种是迎红杜鹃、 红枫和鸡爪槭，积累量分别为３４．９５ｍｇ／ｋｇ、３１． ８２ｍｇ／ｋｇ和３０．９８ｍｇ／ｋｇ；积累Ｃｄ较多的几个 树种是红枫、鸡爪槭和桂花，积累量分别为２． ６７ｍｇ／ｋｇ、２．６６ｍｇ／ｋｇ和１．４９５ｍｇ／ｋｇ（图５）．
２．３植物重金属富集系数
用植物体内某种重金属含量与根区土壤中
该种重金属含量的比值作为该种植物对某种重 金属的富集系数（ ），用综合富集系数（ＣＦ
＝ ＣＦｉ）来判断各树种富集４种重金属元素
综合能力＿１引．芜湖市区各树种对重金属元素的
单项富集系数和综合富集系数见图６． ＼ ■
＿ 铂
图３ １５种绿化树种茎、叶对重金属Ｃｕ积累能力的差异 Ｆｉｇ．３ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｉｎ ｔｈｅ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ａｂｉｌｉｔｉｅｓ ｏｆ ｓｔｅｍｓ ａｎｄ ｌｅａｖｅｓ ｏｆ １５ ｐｌａｎｔ ｓｐｅｃｉｅｓｔｏＣｕ
ｌ ２Ｏ １Ｏ０ ３ ８０ ■ ６０ ４Ｏ 峨２Ｏ 妇 ０
图４ １５种绿化树种茎、叶对重金属Ｚｎ积累能力的差异 Ｆｉｇ．４ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｉｎ ｔｈｅ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ａｂｉｌｉｔｉｅｓ ｏｆ ｓｔｅｍｓ ａｎｄ ｌｅａｖｅｓ ｏｆ １５ ｐｌａｎｔ ｓｐｅｃｉｅｓ ｔＯ Ｚｎ
由图６可以看出，不同树种对同一重金属的单项富集系数差异较大．红枫对Ｃｄ的富集系数最高为 ３．３８，其次为鸡爪槭和桂花，分别为３．３７和１．８９，其它树种对Ｃｄ的富集能力均不大；龙柏对 富集系数
最低为０．４５；各树种对铅的富集都较低，富集系数较高几个树种分别是迎红杜鹃、红枫，鸡爪槭和银杏，富集 系数分别０．６０、０．５５、０．５４和０．５３；女贞、红枫、海桐和迎红杜鹃对Ｃｕ的积累都较多，富集系数最高的是女
贞，为２．６１；Ｚｎ积累系数较多的植物是龙柏和黄杨，富集系数为１．１６和１．０２，其它植物对ｚｎ的富集系数均
不大．就综合富集系数而言，红枫最高，为６．９２，其次分别为鸡爪槭、桂花、女贞、海桐、迎红杜鹃、黄杨等，综 合富集系数分别为５．５３、４．９６、４．９２、４．８２、４．７２和４．１９．
３ 结论
重金属污染土壤的治理主要包括三种方式，物理修复、化学提取和植物修复．
物理修复和化学提取法不