香根草对铜富集效果的研究

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摘要 研究了清远市石角镇种植香根草对铜的富集情况和土壤中铜含量变化，探讨人工种植香根草对恢复铜尾矿废弃地基质系统的修复作用。结果表明，香根草种植时间越长，香根草中富集的铜不断增多，土壤中铜的含量不断减小，在一定时间内达到饱和。生长在尾矿废弃地上的香根草不仅可以显著地改善铜尾矿废弃地的铜含量，而且有利于基质微生物量和酶活性的增加，因而是一种良好的矿业废弃地生态修复物种。

关键词 香根草；铜；富集效果；铜矿废弃地

中图分类号 X53 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2014）05-0239-02

Study on Copper Adsorption Effect of Vetiveria zizanioides

CAO Hong-mei LIN Man-fen

（Department of Food and Drug，Qingyuan Polytechnic，Qingyuan Guangdong 511510）

Abstract The adsorption effect of Vetiveria zizanioides on copper and the change of copper content of Shijiao Town in Qingyuan City were studied，and repair effect of artificial planting Vetiveria zizanioides on matrix system of waste copper tailings was dicussed. The results showed that with the extension of planting time of Vetiveria zizanioides，its concentration of copper increased，content of copper in soil decreased，and reached saturation in a certain period of time.Vetiver grass growing in the tailings can improve the copper content of copper tailing，and also be conducive to the increase in matrix of microbial biomass and enzyme activity，so it is a kind of good ecological restoration in mining wasteland species.

Key words Vetiveria zizanioides；copper；adsorption effect；copper mining wasteland

石角镇是清远市的纳税大镇，铜再生产业是其最大的行业。经济高速发展的同时也使当地的环境受到了破坏，以洋垃圾为原料的再生铜产业，让许多农户生活变得殷实的同时，也给这里带来了严重的环境污染问题。此外，地下水资源也受到影响。为了有效地进行自我保护，使铜的污染降低，利用植物来修复重金属污染土壤是一种有效和廉价的环境污染修复方法。

重金属是一类特殊的污染物，在自然环境中不能被降解，其迁移能力很差，危害时间长，容易被植物富集，对食物链的危害十分严重[1]。植物体生长发育必须的铜离子对植物的意义重大，但过量会造成逆境胁迫，植物对铜离子富集最多的部位是根系，其次是茎、叶，根系越发达所富集离子就越多。香根草（Vetiveria zizanioides L.）为禾本科岩兰草属的一种多年生草本植物，是草本植物中根系最发达的植物之一，根系长逾1 m，是一种利用价值极高的禾本科多年生丛生植物。现阶段经过开发，香根草逐步被广泛用于稳固道路土方工程、矿山复垦、修复重金属土壤[2-3]、污水处理和改善水质等工程[4]；同时可以作为污染土地复垦的有效植物之一[5]。同时，香根草还具有生物量大、动物不愿啃食等优点[6]，能有效防止二次污染[1]。国外对香根草的研究较早也较成熟，在产品的深加工方面，美国的研究和应用成果最广，主要研究香根草在生物制品和生活用品等方面的应用；泰国主要研究香根草原料生产工艺和提取技术；而中国对香根草在水土保持和工程应用方面的研究走在世界前列，但对重金属铜的富集研究极少。因此，本项目研究对填补国内在香根草的开发利用方面的意义极为重要。

通过香根草在铜污染严重地区进行种植试验，对铜重金属被香根草根系吸收、体内转运等方面进行了研究，同时分析了铜重金属被香草根富集的情况，以期使用香根草治理铜重金属和其他污染物，为改良土壤基质等方面的工作提供一定的理论指导。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

WFX-320型原子吸收分光光度计，铜空心阴极灯。铜的测试条件：Cu标准溶液由高纯试剂配制，王水（HCl∶HNO3=3∶1），逆王水（HNO3∶HCl=3∶1）。使用的灯电流为6 mA，测试狭缝0.70 mm，测试波长为324.8 nm，测试用的空气流量为3.0 L/min，测试用的乙炔流量0.9 L/min。

1.2 样品采集与处理

分别采集0～5 cm土壤样品5份，取回种植1、3、6、12、18、24个月的香根草新鲜样品各5份及各阶段的土壤样品5份，共采集55份。土壤样品的制备：采来的土壤样品全部通过100号筛处理，香根草经自然风干、研磨、过筛。

1.3 试验方法与试验条件

对香根草植株各部位及采集土样中的铜含量进行测定。使用萃取火焰原子吸收法测定，直接喷上层有机相入火焰，测定铜含量；使用用氘灯校正背景火焰原子吸收法测定，使用1% HCl溶液要定容至25 mL待测。

2 结果与分析

2.1 土壤样品铜含量分析

通过5次测定，种植香根草1、3、6、12、18、24个月的土壤中铜离子含量见表1。随着香根草种植时间的延长，土壤中铜离子含量不断减少。

2.2 香根草不同部位对铜的富集系数

富集系数为植物体中的污染物含量与生长基质中该污染物含量的比值。由表2可知，香根草对铜的富集系数相当高，其根系是铜主要吸收部位，同时表明香草根的根系对重金属的富集能力非常强。

2.3 香根草富集铜离子含量随种植时间变化情况

香根草种植1、3、6、12、24个月各阶段对植株富集铜离子含量的影响见图1。随着香根草种植时间的延长，铜离子富集量不断增大。

2.4 土壤中铜含量减少量随种植时间变化情况

土壤中铜含量减少量与种植时间的关系见图2。种植时间越长，土壤中铜含量的减少量越多。

3 结论与讨论

试验结果表明，在铜矿废弃地上人工种植香根草能有效减少铜矿的含量。随香根草种植时间的延长，对土壤中铜的富集作用减弱，一般种植1年就应剪割，再种另一批。因为铜在香根草体内积累到一定的量后，香根草受到损伤而降低富集能力。但香根草根中铜含量达到467 mg/kg时依然正常存活，其抗铜害的能力仍远高于一般植物。由此可知，由于香草根这种极强的抗逆能力造就了其对重重金属高效的富集性，其富集过程可能是扩散和主动吸收的过程。由于香草根的这种吸收特性，其根系吸收铜重金属后，通过蒸腾作用、水分运输等方式转运到茎叶等器官中，并且可以通过剪除茎叶而将铜转移出土壤，从而逐步减少铜重金属的含量。值得注意的是，剪除的茎叶不可作为饲料喂食动物，也不可作为绿肥还田，以免造成铜的二次污染和重新富集。

4 参考文献

[1] 龙健，黄昌勇，滕应，等.天台铅锌矿区香根草（Vetiveriaziz anioides）等几种草本植物的重金属耐性[J].应用与环境生物学报，2003，9（3）：226-229.

[2] 杨兵，蓝崇钰，束文圣.香根草在铅锌尾矿上生长及其对重金属的吸收[J].生态学报，2005，1（6）：45-50.

[3] 徐德聪，詹婧，陈政，等.种植香根草对铜尾矿废弃地基质化学和生物学性质的影响[J].生态学报，2012，9（8）：5683-5690.

[4] 陈凯，胡国谦，饶辉茂，等.红壤坡地柑桔园栽培香根草的生态效应[J].生态学报，1994，14（3）：249-254.

[5] 夏汉平，束文圣.香根草和百喜草对铅锌尾矿金属的抗性与吸收差异研究[J].生态学报，2001（21）：1121-1129.

[6] 韩露，张小平，刘必融，等.香根草对土壤中几种重金属离子富集能力的比较研究[J].生物学杂志，2005，10（3）：20-23.