308 工程科学学报，第42卷，第3期 力的指标，也是修复土壤重金属污染时植物选择 综合所述，相对于灌木和乔木，草本植物整体 的重要参考依据之一.富集系数的计算方法如下 上对重金属的富集能力更强.其中，鼠麴草、密叶 式所示6o 飞蓬、一年蓬对V、Cr、As和Cd四种重金属耐受 BCF=Cplant/Csoil (2) 性比较强；小蓬草、白茅、少花龙葵、野菊、白车 式中：Cplant是植物中重金属含量，mgkg';Csoa是 轴草、稗等六种植物对V、Cr和Cd的富集能力均 土壤中重金属含量，mgkg 比较强，但对As的富集能力较弱：蜈蚣草、构树 分析不同季节采集的植物重金属含量，并计 对As的富集能力极强，对Cr也具有较强的富集 算各种植物对V、Cr、As和Cd四种重金属的富集 能力，但对V和Cd的富集能力较弱.研究表明， 构树生长过程中可以提高重金属污染土壤中细菌 系数，综合评价其富集能力.同种植物在不同采样 和真菌的多样性，促进根际微生物的代谢，从而促 点的体内最大含量和富集系数分别取最大值，结 果如表5所示 进构树对重金属的富集叫，这也是构树在乔木种 类中对重金富集能力比较突出的原因之一.此外， 研究认为富集系数大于1的植物为超富集植 物网由表5可知，不同植物对各个重金属呈现出 野艾蒿对Cr和Cd的富集能力较强，丁香蓼、日本 毛连菜分别对Cr和V具有较强的耐受性和富集 不同的富集能力，小蓬草、白茅、蒲公英、稗、少 特异性，委陵菜和垂序商陆对Cd具有较强的富集 花龙葵、野菊对金属V的富集系数大于1，是V的 能力和特异性 超富集植物.鼠麴草、密叶飞蓬、一年蓬等三种植 2.3陆生植物盆栽实验及富集能力 物体内V含量极高，达到1000mgkg以上，表明 2.3.1植物盆栽实验及耐受性 这三种植物对V具有极强的耐受性，可在V污染 根据本土陆生植物对重金属富集能力，结合 严重的区域正常生长，由于其采样地点为原矿区， 种子或幼苗在市场购买情况，选择对重金属富集 土壤中重金属含量非常高，这三种植物的富集系 能力强且易于购买的野艾蒿、委陵菜、白茅、白车 数计算结果比较小.V在日本毛连菜、白车轴草、 轴草以及苎麻五种植物作为研究对象进行盆栽实 委陵菜、猪毛蒿体内的最大含量较高，表明这几种 验，进一步研究各植物对重金属的富集能力和耐 植物对V具有相对较高的耐受性 受性 对于金属Cr,小蓬草、鼠麴草、密叶飞蓬、一 采用土培方法对植物进行培养，花盆直径约 年蓬、白茅、白车轴草、稗、少花龙葵、蜈蚣草、野 为20cm,深度约为16cm,分别装入300g土壤，将 艾蒿、狗尾草、丁香蓼等12种植物体内最大含量 土壤pH值调节到7.5~8.5之间，将植物移栽到 均超过100mgkg',表现出较强的耐受性.其中蜈 土壤中，12d后生长稳定.分别按照土壤中含量为 蚣草和小蓬草的富集系数接近于10，表现出很强 500、300、60和5mgkg配制V、Cr、As和Cd重 的富集能力.此外，白莲蒿、野菊、构树、矛叶荩 金属溶液，将溶液稀释2~5倍后，分2~5次对 草、刺儿菜、野胡萝卜、全叶马兰、苦树、艾、箭竹 实验组进行浇灌，每隔2d浇灌一次9，一种重金 等10种植物对Cr的富集系数也大于1，是重金属 属浇灌完成后依次以相同方法浇灌其他重金属溶 Cr的超富集植物 液，四种重金属加入顺序依次为Cd、V、Cr和As As对植物生长毒性较大，多数植物对As的富 每天测量株高并记录植株的生长状况，植株株高 集能力较弱，然而蜈蚣草和构树表现出了对As很 变化如图5所示.结果表明，五种植株株高均呈现 强的富集能力，体内最大含量分别达到了94.3mgkg1 出先升高后降低的趋势.加入As后（第21天），五 和78.3mgkg,富集系数高达10.8和6.96，对As 种植物株高均下降，其中，白茅、苎麻出现株高骤 的耐受性较高，是As的超富集植物，也是土壤 降的现象，结合植物生长状态，判定毒性过大致使 As污染修复比较合适的选择.此外，As在稗、白 植株死亡.五种植物中，苎麻在重金属污染条件下 车轴草、少花龙葵、一年蓬等四种植物体内最大 耐受性最强，其次是委陵菜：野艾蒿和白茅对重金 含量大于5mgkg',富集能力和耐受性相对较高. 属污染的耐受性较弱. 大部分植物对Cd的富集系数均大于1，结合 2.3.2植物对重金属富集能力测定 Cd在各个植物体内最大含量结果可知，鼠麴草、 按照1.2.4中方法测定五种植株中重金属含量， 密叶飞蓬、一年蓬、少花龙葵、委陵菜、垂序商 并计算植株对重金属的富集系数，结果如表6 陆、琉璃草Cd含量较高，富集能力较强 所示.力的指标，也是修复土壤重金属污染时植物选择 的重要参考依据之一. 富集系数的计算方法如下 式所示[5, 10] . BCF =Cplant/Csoil （2） 式中：Cplant 是植物中重金属含量，mg·kg‒1 ；Csoil 是 土壤中重金属含量，mg·kg‒1 . 分析不同季节采集的植物重金属含量，并计 算各种植物对 V、Cr、As 和 Cd 四种重金属的富集 系数，综合评价其富集能力. 同种植物在不同采样 点的体内最大含量和富集系数分别取最大值，结 果如表 5 所示. 研究认为富集系数大于 1 的植物为超富集植 物[9] . 由表 5 可知，不同植物对各个重金属呈现出 不同的富集能力，小蓬草、白茅、蒲公英、稗、少 花龙葵、野菊对金属 V 的富集系数大于 1，是 V 的 超富集植物. 鼠麴草、密叶飞蓬、一年蓬等三种植 物体内 V 含量极高，达到 1000 mg·kg−1 以上，表明 这三种植物对 V 具有极强的耐受性，可在 V 污染 严重的区域正常生长，由于其采样地点为原矿区， 土壤中重金属含量非常高，这三种植物的富集系 数计算结果比较小. V 在日本毛连菜、白车轴草、 委陵菜、猪毛蒿体内的最大含量较高，表明这几种 植物对 V 具有相对较高的耐受性. 对于金属 Cr，小蓬草、鼠麴草、密叶飞蓬、一 年蓬、白茅、白车轴草、稗、少花龙葵、蜈蚣草、野 艾蒿、狗尾草、丁香蓼等 12 种植物体内最大含量 均超过 100 mg·kg‒1，表现出较强的耐受性. 其中蜈 蚣草和小蓬草的富集系数接近于 10，表现出很强 的富集能力. 此外，白莲蒿、野菊、构树、矛叶荩 草、刺儿菜、野胡萝卜、全叶马兰、苦树、艾、箭竹 等 10 种植物对 Cr 的富集系数也大于 1，是重金属 Cr 的超富集植物. As 对植物生长毒性较大，多数植物对 As 的富 集能力较弱，然而蜈蚣草和构树表现出了对 As 很 强的富集能力，体内最大含量分别达到了 94.3 mg·kg‒1 和 78.3 mg·kg‒1，富集系数高达 10.8 和 6.96，对 As 的耐受性较高 ，是 As 的超富集植物 ，也是土壤 As 污染修复比较合适的选择. 此外，As 在稗、白 车轴草、少花龙葵、一年蓬等四种植物体内最大 含量大于 5 mg·kg‒1，富集能力和耐受性相对较高. 大部分植物对 Cd 的富集系数均大于 1，结合 Cd 在各个植物体内最大含量结果可知，鼠麴草、 密叶飞蓬、一年蓬、少花龙葵、委陵菜、垂序商 陆、琉璃草 Cd 含量较高，富集能力较强. 综合所述，相对于灌木和乔木，草本植物整体 上对重金属的富集能力更强. 其中，鼠麴草、密叶 飞蓬、一年蓬对 V、Cr、As 和 Cd 四种重金属耐受 性比较强；小蓬草、白茅、少花龙葵、野菊、白车 轴草、稗等六种植物对 V、Cr 和 Cd 的富集能力均 比较强，但对 As 的富集能力较弱；蜈蚣草、构树 对 As 的富集能力极强，对 Cr 也具有较强的富集 能力，但对 V 和 Cd 的富集能力较弱. 研究表明， 构树生长过程中可以提高重金属污染土壤中细菌 和真菌的多样性，促进根际微生物的代谢，从而促 进构树对重金属的富集[11] ，这也是构树在乔木种 类中对重金富集能力比较突出的原因之一. 此外， 野艾蒿对 Cr 和 Cd 的富集能力较强，丁香蓼、日本 毛连菜分别对 Cr 和 V 具有较强的耐受性和富集 特异性，委陵菜和垂序商陆对 Cd 具有较强的富集 能力和特异性. 2.3    陆生植物盆栽实验及富集能力 2.3.1    植物盆栽实验及耐受性 根据本土陆生植物对重金属富集能力，结合 种子或幼苗在市场购买情况，选择对重金属富集 能力强且易于购买的野艾蒿、委陵菜、白茅、白车 轴草以及苎麻五种植物作为研究对象进行盆栽实 验，进一步研究各植物对重金属的富集能力和耐 受性. 采用土培方法对植物进行培养，花盆直径约 为 20 cm，深度约为 16 cm，分别装入 300 g 土壤，将 土壤 pH 值调节到 7.5 ～ 8.5 之间，将植物移栽到 土壤中，12 d 后生长稳定. 分别按照土壤中含量为 500、300、60 和 5 mg·kg‒ 1 配制 V、Cr、As 和 Cd 重 金属溶液，将溶液稀释 2 ～ 5 倍后，分 2 ～ 5 次对 实验组进行浇灌，每隔 2 d 浇灌一次[9, 18] ，一种重金 属浇灌完成后依次以相同方法浇灌其他重金属溶 液，四种重金属加入顺序依次为 Cd、V、Cr 和 As. 每天测量株高并记录植株的生长状况，植株株高 变化如图 5 所示. 结果表明，五种植株株高均呈现 出先升高后降低的趋势. 加入 As 后（第 21 天），五 种植物株高均下降，其中，白茅、苎麻出现株高骤 降的现象，结合植物生长状态，判定毒性过大致使 植株死亡. 五种植物中，苎麻在重金属污染条件下 耐受性最强，其次是委陵菜；野艾蒿和白茅对重金 属污染的耐受性较弱. 2.3.2    植物对重金属富集能力测定 按照 1.2.4 中方法测定五种植株中重金属含量， 并计算植株对重金属的富集系数 ，结果如 表 6 所示. · 308 · 工程科学学报，第 42 卷，第 3 期