杨剑超++孙晓++徐维华++王新语++崔荣宗++姜学玲

摘要 通过温室盆栽试验，开展了凹凸棒对铬、镉污染环境下空心菜生长的影响研究。结果表明：添加凹凸棒能显著增加空心菜的株高与生物量；重金属污染处理下空心菜的生物量仅为1.79 g/株，施用800 kg/hm2的凹凸棒材料后，生物量增加了207%；同时凹凸棒材料的添加可降低植株地上部重金属含量，随着添加量由100 kg/hm2增至800 kg/hm2，空心菜地上部Cr和Cd含量降低，镉含量降低效果优于铬。因此，凹凸棒材料对于重金属低污染土壤修复有良好的应用前景。

关键词 凹凸棒；镉；铬；污染土壤；空心菜

中图分类号 S636.9 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）07-0075-02

Effects of Attapulgite on Growth of Potted Ipomoea Aquatica in Cd-Cr Contaminated Soil

YANG Jian-chao 1 SUN Xiao 1 XU Wei-hua 1 WANG Xin-yu 1 CUI Rong-zong 2 JIANG Xue-ling 1 *

（1 Yantai Academy of Agricultural Sciences in Shandong Province，Yantai Shandong 265599； 2 Shandong Academy of Agricultural Sciences）

Abstract The greenhouse pot experiment was conducted to investigate the effects of attapulgite on growth of Ipomoea Aquatica in Cd-Cr contaminated soil.The results showed that the plant height and biomass of plant significantly increased with the application of attapulgite.The fresh biomass was 1.79 g/plant for the Cd-Cr contaminated treatment，and the biomass increased by 207% with the application of 800 kg/hm2 attapulgite.The heavy metal concentrations in the ground part of plant were decreased with the application of attapulgite， Cd and Cr concentrations decreased as the addition amount of attapulgite increased from 100 kg/hm2 to 800 kg/hm2.The reductions in Cd and Cr concentrations were in the order of Cd>Cr.Therefore，attapulgite has a good application prospect for remediation of heavy metal contaminated soil.

Key words attapulgite；Cd；Cr；contaminated soil；Ipomoea Aquatica

隨着工业快速发展，伴随而来的是各种化工产品、农药及化肥的过度使用，重金属污染物便通过各种途径进入环境，造成土壤、水源尤其是农田的重金属污染。重金属污染物不能被化学或生物降解、会通过食物链在动植物和人体内积累，对生态环境、食品安全和人体健康构成严重威胁[1-4]，如镉米、砷毒、血铅、“水俣病”和“痛骨病”等。而作为生产源头的农田，已经成为土壤重金属污染治理的重中之重，其污染来源和修复技术也一直是国内外研究的热点和难点。

铬和镉重金属污染对人的安全具有致命的危害。据研究，Cr（Ⅵ）比Cr（Ⅲ）毒性高100倍，且更容易被人体吸收，并在体内积累，接触Cr（Ⅵ）有致癌、致畸等潜在危害[5]。土壤中水溶性和交换态镉进入作物体内并积累到一定含量时，作物就会表现出生长缓慢、植株矮小、褪绿、产量下降、质量下降等；可通过食物链进入人体并长期积累，会在肾脏、肝脏、肺脏、骨骼、生殖系统、心血管系统、胃肠系统、胰脏表现出明显病变。

土壤重金属污染修复技术较多。董汉英等[6]的批量淋洗法对土壤中Zn、Pb、Cu、Ni 去除效果较好，而对Cr 去除效果不明显。崔红标等[7]采用磷灰石等改良剂进行修复，对Cu 污染土壤具有较好的修复效果。Cheng 等[8]通过施用石灰和钙镁磷肥消除了小白菜重金属毒害的生物学性状，显著地降低了小白菜体内Cd、Pb、Cu 和Zn 的含量。陈晓婷等[9]研究发现，石灰、活性炭对降低土壤中Cr 含量具有良好的效果。空心菜对铬、镉敏感，是大多数研究重金属对蔬菜影响的理想材料。因此，本试验利用空心菜研究凹凸棒对镉、铬污染环境下盆栽空心菜生长的影响。

1 材料与方法

1.1 试验材料

凹凸棒购自武汉市辉瑞农资有限公司；重铬酸钾为天津市瑞金化学品有限公司生产，含量为99.8%；硝酸镉为天津市光复精细化工研究所生产，含量为99.99%；供试作物为柳叶青（骨空心菜）。

1.2 试验设计

试验共设7个处理，分别为CK：每盆含20 g腐熟牛粪的3.5 kg土壤；处理A：每盆含20 g腐熟牛粪的3.5 kg土壤+凹凸棒800 kg/hm2；处理B：每盆含20 g腐熟牛粪的3.5 kg土壤+1.2 g重铬酸钾+0.05 g 硝酸镉；处理C：每盆含20 g腐熟牛粪的3.5 kg土壤+1.2 g重铬酸钾+0.05 g 硝酸镉+凹凸棒100 kg/hm2；处理D：每盆含20 g腐熟牛粪的3.5 kg土壤+1.2 g重铬酸钾+0.05 g 硝酸镉+凹凸棒200 kg/hm2；处理E：每盆含20 g腐熟牛粪的3.5 kg土壤+1.2 g重铬酸钾+0.05 g 硝酸镉+凹凸棒400 kg/hm2；处理F：每盆含20 g腐熟牛粪的3.5 kg土壤+1.2 g重铬酸钾+0.05 g 硝酸镉+凹凸棒800 kg/hm2。4次重复，随机排列。选择20 cm口径的培养盆，每盆装土3.5 kg，加入1.2 g重铬酸钾和0.05 g硝酸镉模拟重金属污染，分别掺混相当于田间施用量为0、100、200、400、800 kg/hm2的凹凸棒材料作为处理。土壤拌入重金属及凹凸棒材料后培养15 d进行钝化反应，每盆施入腐熟牛粪20 g，同时将空心菜进行育苗培养，待长出第3片真叶后统一移栽到盆中，每盆5株，培养20 d。通过称重法浇水保持土壤含水量为田间持水量的60%～70%。植株样品采集后先用自来水洗净，再用去离子水冲洗2遍，用滤纸吸取水珠，105 ℃温度下烘30 min杀青后于65 ℃下烘干，磨细，密封保存备用。

1.3 样品分析与数据处理

植株相对叶绿素含量的测定采用KONICA MINOLTA（SPAD-502 PLUS）叶绿素计，植株内重金属（铬、镉）含量采用微波消解法，待测液中重金属含量通过日立 Z-2000 原子吸收分光光度计进行测定。采用 SPSS19.0 和Excel软件对数据进行分析。

2 结果与分析

2.1 凹凸棒对重金属污染土壤中空心菜生长的影响

土壤重金属污染后，从生物量和株高2个方面来看，空心菜的长势都显著下降，添加凹凸棒材料后空心菜生长状况有所改善（图1和表1）。当添加剂量相对较低时（100、200 kg/hm2）空心菜的株高与生物量增加不显著；添加剂量较高时（400、800 kg/hm2）株高与生物量增加显著，凹凸棒用量为800 kg/hm2时生物量为重金属污染处理的3.07倍，但仍未达到无污染土壤处理水平，这说明凹凸棒可一定程度缓解重金属对植物的毒害作用，表观上作用明显。但在800 kg/hm2施用量下尚无法完全消除重金属对空心菜生长的抑制作用。叶绿素的相对含量可以体现出植株的光合作用水平和发育水平，相对值越高说明植株生命活动越旺盛。施加凹凸棒有助于提高空心菜的叶绿素含量，且有利于重金属环境下叶绿素含量的维系。含水量是植物生长活跃的另一项重要指标，含水量越高植物体内代谢越旺盛，施加凹凸棒也有利于在重金属环境下空心菜含水量的维系。

2.2 凹凸棒对重金属污染土壤中空心菜植株重金属含量的影响

对各处理的空心菜地上部重金属含量进行分析，结果如表2所示。可以看出，对照处理的空心菜地上部铬含量为981.00 μg/kg，参照《食品安全国家标准 食品中污染物限量》（GB 2762—2012）[10]，该处理下空心菜铬含量已超标，接近限量的2倍，说明CK已存在一定的铬污染风险；处理A铬含量显著下降至768.33 μg/kg，表明凹凸棒具有降低污染土壤中农作物铬含量的作用；处理B（添加重金属）中其含量增至1 182.00 μg/kg。施用凹凸棒空心菜中的铬含量有所下降，且整体来看随着凹凸棒施用量的增加，铬含量呈下降趋势，但与重金属处理B相比下降不显著，这说明本试验凹凸棒施用量相对较低，尚不足以清除污染土壤中铬对植物生长的毒害作用。

CK的空心菜地上部镉含量为29.67 μg/kg，远低于《食品安全国家标准 食品中污染物限量》（GB 2762—2012）规定的限量值，施用凹凸棒后镉含量有所降低，但下降不显著。由此表明，CK镉污染风险相对较低；添加重金属后镉含量显著增加，施用凹凸棒可显著降低污染处理的镉含量，但在低剂量处理下（100、200 kg/hm2），处理间差异不显著；随着施用量的增加，处理间存在显著差异，处理F与处理B相比，植株中镉的含量下降近1/3，这表明凹凸棒能有效降低农作物中镉含量，对于重金属低污染土壤修复有良好的应用前景。

3 结论与讨论

盆栽试验结果表明，凹凸棒在铬、镉污染的土壤中使用，可促进空心菜植株的生长，缓解重金属的危害，并降低植株中重金属的含量，净化效果镉>铬，对于重金属低污染土壤修复有良好的应用前景。虽然试验中空心菜株高与生物量随着凹凸棒用量的增加均显著增加，但即使在最高施用量下（800 kg/hm2），株高与生物量均显著低于空白对照，且对铬的净化效果有限，这表明本试验设计的用量偏低；同时由于室内模拟与实际污染土壤环境条件之间存在差异，凹凸棒对于实际污染土壤的修复能否达到较好的效果，仍需进一步探讨。因此，在实际推广应用中应适当增加凹凸棒单位面积施用量，并继续通过田间试验在其他作物与施用量下加以验证。

4 参考文献

[1] WENZEL W W，UNTERBRUNNER R，SOEEER P，et al.Chelate-assist-ed phytoextraction using canola（Brassica napus L.）in outdoors pot and lysismeter experiments[J].Plant Soil，2003，249（1）： 83-96.

[2] RAJKUMAR M，PRASAD M N V，FREITAS H，et al.Biotechnological applications of serpentine bacteria for phytoremediation of heavy metals[J].Critical Reviews in Biotechnology，2009，29（2）：120-130.

[3] CAI Q，LONG M L，ZHU M，et al.Food chain transfer of cadmium an lead to cattle in a lead-zinc smelter in Guizhou[J].China.Environmental Poll-ution，2009，157（11）： 3078-3082.

[4] WEI B G，YANG L S.A review of heavy metal contaminations in urban soils，urban road dusts and agricultural soils from China[J].Microchemic-al Journal，2010，94 （2）： 99-107.

[5] American Society for Testing and Materials（ASTM）.Remediation by nat-ural attenuation（RNA） at petroleum release sites.ASTM E-1943-98[M].West Conshohocken： ASTM，1998.

[6] 董漢英，仇荣亮，赵芝灏，等.工业废弃地多金属污染土壤组合淋洗修复技术研究[J].土壤学报，2010，47（6）：1126-1133.

[7] 崔红标，梁家妮，范玉超，等.磷灰石等改良剂对铜污染土壤的修复效果研究：对铜形态分布、土壤酶活性和微生物数量的影响[J].土壤，2011，43（2）： 247-252.

[8] CHENG X T，WANG G，LIANG Z C.Effect of amendments on growthand element up take of pakchoi in a cadmium，zinc and lead contaminated soil[J].Pedoshpere，2002，12（3）：243-250.

[9] 陈晓婷，王果，张亭旗，等.石灰与泥炭配施对重金属污染土壤上小白菜生长和营养元素吸收的影响[J].农业环境保护，2002，21（5）：453-455.

[10] GB 2762-2012《食品安全国家标准 食品中污染物限量》[S/OL].（2012-11-13）[2016-12-24].www.360doc.com/document/13/0130/08/10327450-263172990.shtml.