韩佳怡　刘宇　徐倩　陆婉婷　王颖　晏慧春　周晨曦　李家利

摘要 以宿迁地区常见的常绿小乔木桂花为研究对象，采集主城区5个不同功能区（居住区、商业区、公园绿地、风景区、交通区）种植的桂花叶片，分析叶片中Cr、Cu、Zn、As和Cd的分布特征及来源。结果表明，不同功能区桂花叶片中重金属含量均值存在差异，Cr、Cu、Zn、As和Cd含量分别在58.85～81.36、53.11～69.49、163.67～440.87、2.12～3.76、0.95～3.90 mg/kg，交通区和商业区的桂花叶片中多数重金属含量要高于风景区对桂花叶片内重金属元素进行相关性分析，得到叶片中Cd与Zn呈极显著正相关（P<0.01），Zn与Cr、Cd与Cu呈显著正相关（P<0.05）。Cr、Cu和Zn主要来自燃料燃烧、轮胎磨损和机动车零部件老化等因素产生的粉尘，表明桂花作为宿迁地区优良的行道树种，多种植在不同功能区的主次干道边，受到了大量的交通运输源的重金属影响。

关键词 桂花；重金属含量；城市污染；宿迁

中图分类号 X173；X53   文献标识号 A

文章编号 1007-7731（2023）08-0094-05

Distribution Characteristics of Heavy Metals in Osmanthus fragrans Leaves in Suqian City

HAN Jiayi1   LIU Yu1*   XU Qian2   LU Wanting1   WANG Ying1   YAN Huichun1   ZHOU Chenxi1   LI Jiali1

（1Architecture and Civil Engineering of Suqian College，Suqian Jiangsu 223800；

2Jiangsu Subei Flower Co.， Ltd.， Suqian Jiangsu 223600）

Abstract Taking the common evergreen small arbor Osmanthus fragrans in Suqian area as the research object， the leaves of Osmanthus fragrans planted in five different functional areas （residential area， commercial area， park green space， scenic area and traffic area） in the main urban area were collected， and the distribution characteristics and sources of Cr， Cu， Zn， As and Cd in the leaves were analyzed. The results showed that the mean values of heavy metals in the leaves of Osmanthus fragrans were different. The contents of Cr， Cu， Zn， As and Cd were 58.85～81.36， 53.11～69.49， 163.67～440.87， 2.12～3.76 and 0.95～3.90 mg/kg， respectively. The contents of most heavy metals in the leaves of traffic areas and commercial areas were higher than those of scenic spots and parks; Through the correlation analysis of heavy metal elements in the leaves of Osmanthus fragrans， it was found that there was a very significant positive correlation between Cd and Zn （P<0.01）， Zn and Cr， Cd and Cu （P<0.05）. Cr， Cu and Zn mainly come from dust generated by fuel burning， tire wear， aging of motor vehicle parts and other factors， which indicates that Osmanthus fragrans， as an excellent street tree species in Suqian， is mostly planted near the main and secondary roads in different functional areas， and is affected by a large number of transportation sources.

Keywords Osmanthus fragrans; heavy metal content; municipal pollution; Suqian

重金屬元素对植物生长发育具有潜在威胁[1]，且在环境中普遍存在，具有累积性强、难降解等特点[2-3]。园林植物通过吸收土壤中的重金属元素和吸附大气颗粒物中的重金属微粒，从而降低环境中重金属含量[4]，在城市环境保护中起着非常积极的作用。目前，国内外对许多城市植物叶片内重金属含量开展了相关研究，主要集中在污染评价[5-6]、来源解析[7-8]、植物差异[9-10]等方面，但针对单一树种叶片内重金属的空间分布特征的相关研究甚少。

桂花属木犀科，树形优美，喜阳耐阴、耐高温、耐寒，对土壤要求不高，是江苏北部地区常见的常绿小乔木。桂花叶片为革质，经冬不调，外形呈长椭圆，两面均无毛，具向叶脉内凹结构，中脉在上面凹入，下面凸起，能截留较多大气颗粒物中的重金属元素，相对于其他植物具有良好的生态效益。本研究以苏北地区常见的桂花叶片为研究对象，研究宿迁城区5个不同功能区桂花叶片内重金属的分布特征，进一步研究桂花叶片中重金属的来源，为改善宿迁市城市环境提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

本试验地点设在宿迁市主城区内（含宿城区、宿豫区、湖滨新区、经济开发区、苏宿工业园区）。宿迁市属于暖温带落叶阔叶林的过渡区，受季风影响，该区域易形成春旱、夏涝、秋冬干旱的气候。

试验材料为宿迁市5个不同功能区内（居住区、商业区、公园绿地、风景区、交通区）完整健康的桂花叶片。其中居住区包括宿院教师公寓、新宿中花园、中亚小区、朱瓦村、和谐家园、盛世景园、明州家园7个样点；商业区选择乐华超市、中央广场、宝龙广场3个样点；公园绿地选择双塔公园、新庄、千鸟园、鸣凤傅、东关口、下相公园6个样点；风景区选择威尼斯酒店、罗曼園、梨园湾、骆马湖4处样点；交通区选择洋河大道、上海路、高铁公园、迎宾大道。共计24个样点。

1.2 试验材料及样品采集

2021年1—3月，选择晴朗无风的天气采集样本。每个采样点选取20株完整健康的桂树，采用不锈钢剪刀均匀修剪叶片。为保证样品采集尽量一致，将树冠按上、中、下3部分和东西南北4个方向分层随机取样，每棵树采集30片，存放于实验袋中，并标注编号。

1.3 样品处理

将采摘的桂花叶片浸泡于纯水中约20 min，进行充分浸洗，然后用小刷子轻轻洗掉叶片附着物，用镊子小心夹出叶片，放在卫生纸上自然风干。再将叶片放进烘箱，在恒温下烘干。烘干后的每株叶片样品称量0.2 g，置于研钵中研磨至粉末状，倒入消解罐中，先滴入0.2 mL的HNO3，静置20 min，继续依次加入0.2 mL的HNO3和0.1 mL的H2O2，再放入微波消解仪消解30 min后再冷却30 min，将最终样品液体装入试剂管备用。样品采用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）测定桂花叶片内重金属锌（Zn）、铜（Cu）、铬（Cr）、砷（As）和镉（Cd）的含量。

1.4 数据处理

数据采用SPSS 21.0软件分析，并用最小显著差数法（LSD）检测数据之间的差异性，图表采用Excel 2010软件绘制。

2 结果与分析

2.1 桂花叶片内重金属含量分布

由表1可知，桂花叶片内重金属含量均值存在较大差异，含量由高到低依次为Zn>Cr>Cu>As>Cd。其中，Zn含量最高，达到243.180 mg/kg，Zn是植物必需的微量元素之一，影响植物生长素的合成，还可增强植物的抗逆性，改变籽实与茎杆的比率。Cd和As含量较低，分别为2.417、2.737 mg/kg，2者对植物都有较强的生理毒害作用，包括破坏植物叶绿素结构，促进细胞产生氧自由基，引起水分代谢以及必需元素代谢紊乱。Ｃr和Cu含量中等，平均含量为72.087、62.094 mg/kg。

2.2 不同功能区桂花叶片内重金属含量分布特征

对不同功能区桂花叶片内Cr含量的统计结果表明（图1），Cr含量由高到低依次为风景区>公园绿地>交通区>居住区>商业区。其中风景区北侧有化工厂，导致叶片内Cr含量较高，达到81.36 mg/kg；商业区的Cr含量较低，为58.85 mg/kg，这可能是商业区内的桂花栽植时间较短，叶片内Cr含量累积较少。

从图2可以看出，5个不同功能区桂花叶片内Cu含量差异较小，最高值风景区与次高值居住绿地Cu含量几乎相当，分别为69.49、69.37 mg/kg，交通绿地的Cu含量最低，为53.11 mg/kg，为风景区的76.42%；整体上叶片内Cu含量按高到低排序为：风景区>居住绿地>公园绿地>商业绿地>交通绿地。Cu的来源较为复杂多样，主要污染源是Cu冶炼厂和Cu矿开采以及Cu工业的“三废”排放。过量使用Cu肥和含Cu农药，也是造成土壤Cu污染的重要污染来源。此外，有机肥的施用也可使土壤的含Cu量大大升高。

从图3可以看出，5个功能区叶片内Zn含量在163.67～440.87 mg/kg，与Cu不同，功能区间Zn含量存在显著差异，含量由高到低依次为：交通区>公园绿地>风景区>居住区>商业区。交通区含量最高，达440.87 mg/kg，这可能与较为密集的车流量有关，其次为公园绿地，也达到232.22 mg/kg，居住绿地、风景区含量中等，分别为205.62、195.35 mg/kg，而商业绿地表现较好，为163.67 mg/kg。

As是植物生长过程中的有害元素，可导致叶片失绿发黄，植株长势弱，生长发育延迟，严重时不能开花结实，甚至死亡。由图4可知，桂花叶片中As含量分布表现为商业区最高，为3.76 mg/kg。公园区、居住区、风景区的As含量较为适中，分别为2.90、2.68、2.47 mg/kg。交通区As含量最低，为2.12 mg/kg。说明As受到商业区内人流量较大的影响更为明显。

如图5所示，不同功能区桂花叶片内Cd含量存在较大差异，含量由高到低依次为：交通绿地>公园绿地>居住绿地>商业绿地>风景区。其中，交通绿地桂花叶片内Cd含量最高，达到3.90 mg/kg。交通绿地周边为交通主干道，交通工具油料燃烧所排放的尾气含有Cd等污染物，污染物进入土壤后不能被土壤微生物降解，易被植物吸收和累积；风景区内主要是森林公园和骆马湖，交通运输和车流量较小，Cd含量较低，为0.95 mg/kg，与交通绿地相差4.11倍。

2.3 桂花叶片内重金属的相关性

日常生活中的重金屬主要来源于工业、交通排放和民用煤炭燃烧，地表灰尘来源的首要渠道是交通排放，其次可能是建筑物、公共设施磨损和土壤母质[11]。重金属的来源或其迁移途径可以通过重金属元素之间的相关性进行有效地说明。各功能区桂花叶片内重金属的Pearson相关系数矩阵见表2，其中Cd与Zn呈极显著相关（P<0.01），相关系数为0.598，Zn与Cr，Cd与Cu呈显著相关（P<0.05），相关系数分别为0.166、0.435。这表明这些重金属的来源存在着较大相似性。

3 结论与讨论

本研究对宿迁城区5个不同功能区桂花叶片内重金属含量进行了分析，结果表明，整体上Cr含量由高到低依次为风景区>公园绿地>交通区>居住区>商业区；Cu含量按高到低排序为风景区>居住绿地>公园绿地>商业绿地>交通绿地；Zn均值含量在163.67～440.87 mg/kg；As含量分布表现为商业区最高，达到3.76 mg/kg，交通区含量最低，为2.12 mg/kg；Cd含量存在较大差异，按高到低排序为交通绿地>公园绿地>居住绿地>商业绿地>风景区。这与张丹龙等[12]的研究结果基本一致。

宿迁是一个新兴城市，位于苏北重要交通枢纽位置，快速的城市化造成交通区和商业区中桂花叶片中多数重金属含量要高于风景区和公园绿地，交通绿地由于交通频繁成为经济和现代化发展的首要标志，城市居民选择机动车代替步行或者骑行，造成更多重金属的释放。商业区大多是位于城市的核心区，人流密集，且多临近主干道，汽车轮胎的磨损、尾气排放及发动机运转或者刹车都在释放Zn、As等重金属元素[13-14]，造成该区域的污染。

通过对桂花叶片内重金属元素的相关性分析，得出叶片内Cd与Zn呈极显著正相关（P<0.01），Zn与Cr、Cd与Cu呈显著正相关（P<0.05）。Cd、Cu和Zn主要来自交通运输，例如燃料燃烧、轮胎磨损、机动车零部件老化、车身的磨损掉漆及含重金属的发动机机油的泄漏等[15]。桂花作为苏北地区为数不多的常绿小乔木，多种植在不同功能区的主次干道边，受到大量的日常交通运输的影响。As元素的来源比较复杂，所以植物叶片As的空间分布无明显的相关性。此外，本试验的时间段为1—3月，并非全年时间段，试验结果存在一定局限性，还需要进行进一步的研究。

4 参考文献

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（责编：何 艳）

基金项目 宿迁市科技计划资助项目（S202002）；宿迁学院2022年校级大学生创新创业训练项目（2022XSJ088Y）；宿迁市园林植物与观赏园艺重点实验室资助项目（M202001）；宿迁学院学科建设资助项目（2021ZDJS04）；宿迁市科技计划项目（S202112）。

作者简介 韩佳怡（2002—），女，江苏人，本科。研究方向：园林生态。

收稿日期 2022-11-21