园林木本植物对重金属的富集能力及机理研究——以北京地区为例

The soil heavy metal pollution problems have been in some of abandoned lands of mines, the factory, city traffic sites and park green space in Beijing, influence groundwater and human health. Plants accumulation of heavy metals is a friendly, sustainable effective method for environment, and is also a research hotspot in recent years, the research focused on herbaceous plants and crops, and landscape woody plants’ biomass are bigger, have important significance on accumulation of heavy metals. Using the literature research, field sampling measurement method, experimental method, landscape woody plants for heavy metal accumulation ability and its mechanism would be systematically studied in Beijing. First of all, summarized the literature for heavy metal accumulation capability of the landscape woody plant species in Beijing area; Second, to brown fields, urban roads and so on in Beijing and surrounding area, 50 kinds of landscape woody plants in the heavy metal contaminated sites for heavy metal accumulation ability would be evaluated; Again, 10 kinds of newly introduced landscape woody plants in Beijing would be taken in Pb and Cd pollution experiments to simulate its accumulation ability; Finally, two newly introduced landscape woody plants which accumulate Pb and Cd strongest would be preliminary researched its accumulation mechanism. About 60 kinds of landscape woody plants of heavy metal accumulation capability would be systemically evaluated in Beijing area, and the preliminary research on the accumulation mechanism, would be aimed for landscape woody plants selection on heavy metal contaminated sites and provided a scientific basis for its ecological benefits.

北京一些矿山废弃地、厂区、城市交通及公园绿地，存在土壤重金属污染问题，影响地下水及人类健康。植物富集重金属是环境友好、可持续的有效方法，也是近年的研究热点，但研究多集中于草本植物和农作物，而园林木本植物生物量更大，对重金属富集有重要意义。采用文献研究法、实地采样测评法、实验研究法对北京地区园林木本植物对重金属的富集能力及其机理进行系统研究。首先，总结文献中适于北京地区对重金属具富集能力的园林木本植物种类；其次，对北京及周边棕地、城市道路等重金属污染场地中生长的50种园林木本植物进行重金属富集能力测评；再次，对新引入北京的10种园林木本植物进行铅、镉富集能力模拟污染实验研究；最后，对铅、镉富集能力最强的2种新优园林木本植物进行富集机理的初步探索。实现北京地区约60种园林木本植物重金属富集能力的系统评价及富集机理的初步研究，旨为北京地区重金属污染场地的园林木本植物选择及其生态效益提供科学依据。

重金属污染威胁人类健康，成为全球关注的环境问题之一。以北京为例，主要受Cd、Pb、Zn、Cu 4种重金属污染。植物富集和修复重金属是一种环境友好、可持续的方法，植物修复重金属污染场地的重点是选择对重金属具较强富集力的植物种类。因此植物对重金属的富集能力及其富集机理是亟需研究的问题。而目前，国内外研究多侧重于草本植物和农作物，而对生物量大、应用广泛的园林木本植物则较少涉及。因此，本项目提出对适用于北京地区的园林木本植物的重金属富集能力及其机理进行研究。 . 主要研究内容为：（1）总结中外文献中适用于北京地区对重金属具富集能力的园林树种。（2）分析北京50种园林树种对Cd、Pb、Zn、Cu 4种重金属的富集水平。（3）探索北京2种新优树种以及3种园林树种对重金属的富集机理。. 研究结果表明：（1）文献筛选出适用于北京地区对Cd、Pb、Zn、Cu 4种重金属具富集能力的园林树种51种。（2）实地测评北京50种园林树种对Cd、Zn、Pb、Cu4种重金属的富集力，综合富集力排名前10的树种为紫丁香>小叶黄杨>金叶女贞>砂地柏>毛泡桐>油松>侧柏>月季=洋白蜡>国槐。（3）叶片分析中，Cd、Pb在2种新优木本植物叶细胞壁组分中含量最高。Cd均以NaCl提取态含量最高；Pb在‘小公主’绣线菊中以HCl提取态含量最高，在‘鲜红’绣线菊以残渣态含量最高。（4）Cd、Zn在栾树、臭椿、银杏3种乔木根系细胞壁中含量最高，在3种乔木叶片的可溶性组分含量最高，其次是细胞壁。氯化钠提取态和醋酸提取态是Cd、Zn在3种乔木根、叶细胞中的主要化学形态。低浓度Cd、Zn胁迫中，重金属大多附着在细胞壁内层，导致3种乔木叶片细胞壁结构受到破坏，叶绿体有絮状重金属络合物包裹；高浓度Cd、Zn胁迫导致叶绿体溃散，细胞器和液泡结构受损。研究对北京50种园林树种进行了重金属富集力评价，为北京及相似地区的重金属污染场地的树种选择提供参考。并对重金属在园林树种中的存在部位和化学形态做了深入研究，为园林树种对重金属的富集机理以及进一步调控研究奠定基础。