李愿愿，李吉锋,2，刘楠楠
（1. 渭南师范学院化学与材料学院，陕西 渭南 714099；
2. 陕西省河流湿地生态环境重点实验室，陕西 渭南 714099）
金堆城钼矿处于陕西省华县境内，地处东秦岭南麓基岩山区，钼矿蕴藏量十分丰富，已探明矿石储量约10 亿t。金堆城钼矿矿床集中、规模宏大、形态简单，适于大型露天开采，年产钼金属量约1.2 万t，处于中国钼行业之首，亚洲第一，是世界六大原生钼矿床之一。钼矿开采过程中不可避免伴随土壤重金属污染，土壤是人们赖以生存的宝贵资源，由于重金属具有高毒性、难降解性、生物累积性，重金属污染物土壤后，将沿着食物链富集，最终会危及人类健康。重金属对土壤的危害是长期、严重、紧迫的，急需修复，但其修复难度又非常大。
目前，矿区土壤重金属污染修复常用的技术主要有物理修复、化学修复和生物修复[1]，生物修复包括微生物修复和植物修复。植物修复技术是一种利用植物对某些化学元素的强忍耐、高积累或易分解的生理特性，并结合与其共存微生物体系进行吸收、降解、挥发和富集环境污染物的技术方法。植物修复技术包括植物固定、植物挥发和植物萃取3 种方式。植物萃取是利用植物从土壤中吸收金属污染物并在植物地上部分富集，通过将收获后植物进行处理，降低土壤中重金属的含量的方法，这种植物也叫重金属超累积植物或者重金属超富集植物。
国内很多科研工作者开展了矿区重金属超累积植物的研究。例如：陈同斌等[2]发现蜈蚣草对砷具有超累积作用；
米艳华等[3]、李有志等[4]分别对滇南矿区和湘潭锰矿区富集植物进行了调研；
白宏锋等[5]对壶瓶碎米荠的镉富集能力进行了分析；
张晓薇等[6]、魏俊杰等[7]分别对辽阳弓长岭铁矿区优势植物的重金属耐性和冀中某铜矿废弃地优势植物重金属特征进行了评价。但是目前对钼矿区重金属污染开展超累积植物研究的工作未见公开报道。
因此，笔者采集了秦岭金堆城钼矿区18 种常见植物样品，分别为狗尾草、白酒草、毛莲菜、蓼、假苇拂子草、灰灰菜、益母草、小苔草、刺槐、长蕊石头花、腺柳、白莲蒿、野艾草、黑杨、一年蓬、山马兰、鬼蜡烛和蛇床子这，采用原子吸收法对植物根际土壤、植物根、植物茎叶中镉（Cd）和铬（Cr）2 种重金属含量进行测定，以期筛选出金堆城矿区本土重金属污染超累积植物，为矿区土壤重金属污染修复提供材料和依据。
1.1 仪器及试剂
试验主要仪器有原子吸收分光光度计（北京瑞丽，WFX120），Cd 和Cr 元素的空心阴极灯。
试验试剂包括硫酸镉、重铬酸钾，氢氟酸、硝酸、高氯酸（均为分析纯）。蒸馏水用石英亚釜二次蒸馏制得。
1.2 样品的采集和制备
在金堆城钼矿区采集狗尾草、白酒草、毛莲菜、蓼、假苇拂子草、灰灰菜、益母草、小苔草、刺槐、长蕊石头花、腺柳、白莲蒿、野艾草、黑杨、一年蓬、山马兰、鬼蜡烛和蛇床子样品，每类样品同一地点均采集3 份以上并用PE 袋密封，采集植物样品的同时收集相应植物根际土壤并用PE 袋密封。
土壤样品自然晾干、剔除杂质后过筛、混匀、缩分，称取1.00 g 于聚四氟乙烯烧杯中用硝酸-高氯酸-氢氟酸消解后定容于容量瓶。植物样品先烘干杀青，再将根和茎叶分别粉碎、混匀，分别称取1.00 g 于100 mL 干净的烧杯中用硝酸-高氯酸消解后定容于容量瓶。消解样品的同时制作空白对照样品。
1.3 样品测定方法
用原子吸收分光光度计先测定镉标准溶液（0.20、0.40、0.60、0.80、1.00 mg/L）和铬标准溶液（2.00、4.00、6.00、8.00、10.00 mg/L）的吸光度，然后测定各样品试液中Cd 和Cr 元素的吸光度，用回归方程计算试液中各元素含量，转化为各样品中干重含量。
1.4 植物对重金属超累积能力评价方法
植物的重金属超累积能力一般用富集系数BAC（biological accumulating coefficient）或者转移系数BTC（biological transfer coefficient）描述[1]。富集系数表征土地-植物体系中元素迁移的难易程度，是反映植物将重金属吸收转移到体内的能力大小的评价指标。富集系数越高，表明植物对重金属富集能力越强，超累积植物富集系数一般要求大于1。转移系数主要用来评价植物将重金属从地下向地上运输和转移的能力。转移系数越大，则重金属从根系向地上部器官转运的能力越强，超累积植物转移系数一般要求大于1。
BAC=植物体（或器官）内重金属浓度/土壤内重金属污染浓度 （1）
BTC=地上部分重金属含量/根部重金属含量 （2）
2.1 不同植物及其根际土壤样品中Cd 和Cr的含量
从表1 的数据可知，从金堆城矿区采集的植株根际土壤的Cd 含量远超该区域土壤Cd 的背景值（0.094 mg/kg），Cd 污染明显；
而土壤Cr 污染不是明显。由于土壤受到严重Cd 污染，导致植物体内Cd 含量普遍较高。
表1 金堆城钼矿区不同植物及其根际土壤样品中Cd 和Cr 的含量 （mg/g）
2.2 不同植物样品对Cd 的富集系数和转移系数
由表2 可知，金堆城矿区本土野生植物对Cd 富集系数均小于1，各植物对Cd 的富集能力强弱排序为腺柳＞鬼蜡烛＞长蕊石头花＞小苔草＞蛇床子＞狗尾草＞野艾草＞毛莲菜＞黑杨＞白莲蒿＞山马兰＞一年蓬＞刺槐＞益母草＞假苇拂子草＞灰灰菜＞白酒草＞蓼。各植物对Cd 的转移能力强弱排序为长蕊石头花＞刺槐＞蛇床子＞灰灰菜＞白莲蒿＞黑杨＞腺柳＞毛莲菜＞山马兰＞一年蓬＞蓼＞狗尾草＞小苔草＞野艾草＞白酒草＞益母草＞鬼蜡烛＞假苇拂子草。18 个植物样本中仅灰灰菜、刺槐、长蕊石头花、白莲蒿、蛇床子对Cd 的转移系数大于1，其中长蕊石头花的转移系数大于3.0，对地下Cd 元素转移能力较强，可进一步深入研究。综合来看，长蕊石头花对Cd 的富集系数为0.744 2，转移系数为3.109 4，腺柳对Cd 的富集系数和转移系数均接近1，这2 种植物都比较接近超累积植物标准，可以开展进一步重金属富集能力研究。
表2 植物样品对Cd 的富集系数和转移系数
2.3 不同植物样品对Cr 的富集系数和转移系数
由表3 发现，各植物对Cr 的富集能力强弱排序为益母草＞狗尾草＞长蕊石头花＞小苔草＞腺柳＞灰灰菜＞蓼＞野艾草＞毛莲菜＞白酒草＞假苇拂子草＞一年蓬＞鬼蜡烛＞刺槐＞白莲蒿＞黑杨＞蛇床子＞山马兰，其中益母草对Cr 的富集系数大于1，表明其对Cr 的富集能力强，具备成为Cr 超累积植物的潜力。各植物对Cr的转移能力强弱排序为蛇床子＞刺槐＞白酒草＞毛莲菜＞蓼＞小苔草＞狗尾草＞黑杨＞长蕊石头花＞一年蓬＞灰灰菜＞鬼蜡烛＞益母草＞野艾草＞假苇拂子草＞腺柳＞白莲蒿＞山马兰，其中蛇床子、刺槐、白酒草、毛莲菜和蓼对Cr 的转移系数大1。综合来看，蛇床子对Cr 的富集系数小于1，但是转移系数却远大于 1，说明蛇床子将地下部分的Cr 元素转移至地上部分的能力较强。
表3 植物样品对Cr 的富集系数和转移系数
综合分析可知，长蕊石头花对Cd 的富集系数为0.744 2，转移系数为3.109 4，腺柳对Cd 的富集系数和转移系数均接近1，这2 种植物都比较接近超累积植物标准，具有一定研究价值；
益母草对Cr 的富集系数大于1.0，表明其对Cr 的富集能力强，具备成为Cr 超累积植物的潜力；
蛇床子虽然对Cr 的富集系数小于1，但是转移系数却远大于 1。后续可以开展实验室盆栽试验，进一步分析以上几种植物是否真的具备对Cd 和Cr 的超累积能力。
李吉锋[1]梳理了国内矿区植物中对Cd 和Cr 具有明显超累积作用的植物，指出本土矿区植物中的Cd 超累积植物有紫茎泽兰（菊科）、亮叶桦（桦木科）、芥菜（十字花科）、龙葵（茄科）、商陆（商陆科）、宝山堇菜（堇菜科）、苎麻（荨麻科）、桃叶蓼（蓼科）、苍耳（菊科）、猪毛蒿（菊科）、菊芋（菊科）、鬼针草（菊科）、壶瓶碎米荠（十字花科）；
Cr 超累积植物有紫茎泽兰（菊科）、蜈蚣草（凤尾蕨科）、李氏禾（禾本科）、狗尾草（禾本科）。
但是，笔者在金堆城矿区采集到的野生植物中属于以上范围的仅有狗尾草，而且其对Cd 和Cr 这2 种重金属的富集效果并不明显，可见，同一植物生长于不同区域，所处的重金属污染环境不同，其表现出的超累积能力可能也会存在差异。
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