植物叶片对大气中重金属吸附能力的研究与环境意义及分析 第 0 页 共 20 页【摘要】：随着我国国民经济的迅速发展,对自然资源的利用也在不断增加,同时我们还持续性向环境中排放各种有毒有害的污染物，由此引起的环境污染和破坏也愈发严重。 1以大气污染为例，各种工厂排放的烟雾和汽车尾气等导致了空气中二氧化硫和氮氧化物的含量超标，空气中可吸入颗粒物和金属离子含量超标。这些问题严重威胁到了我们的身体健康，易引发各种身体疾病。为了减少大气污染对我们的危害，如何减缓环境污染就显得十分重要。本文旨在研究植物对空气中污染物的吸收情况，并对我市如何利用植物减少大气污染、保护大气环境提出科学性建议。文章分为四个部分:第一部分,主要了解我市现阶段的主要景观植物以及植物对环境治理的作用。第二部分,通过实验测量我市空气中金属离子含量及各种植物的吸收能力。第三部分,是对实验数据进行分析评价我市的空气污染状况，然后对如何减缓我市空气污染提出科学性建议。第四部分,了解本次工作的影响和意义。1 引言空气中的重金属是存在于大气颗粒物(TSP)当中的，其形态受颗粒物粒径、时空等因素影响,污染特征较为复杂。而粒径小于 10m 的大气颗粒物(可吸入颗粒物 PM10)更含有高含量的重金属。据报道，大约 75%90%的重金属分布在PM10 中，且粒径越小，重金属含量越高。 2这些可吸入颗粒物可通过皮肤和呼吸系统被人体吸收，从而在肝，肺，骨骼等器官中长期富集。严重的甚至能引起中毒。此外，大气中的重金属也会对动植物和各种材料造成危害。植物具有净化作用，可以对大气中的污染物进行不同程度地拦截、吸收和富集污染物质。有的污染物质被吸收后，经过植物代谢作用还能逐步解毒。叶片是植物净化大气的重要器官，植物净化大气污染环境的作用，主要就是通过叶片吸收大气中的有毒物质，减少大气中的有毒物质含量，同时还能使某些毒物在体内分解、转化为无毒物质，自行降解。 3植物叶片可以富集多种元素，其含量与所处的环境及植物种类有关,不同植物的不同部位对重金属的吸附能力不同，不同环境的植物中金属含量也不同，植物叶片吸收大气中的重金属物质量是相当大的，因此要使绿地发挥较大的净化效果，必须要选择吸收量较大的种类，如构树、海棠、加拿大杨、水曲柳、悬铃木、白蜡、水杉、女贞、栾树、柳杉、垂柳、合欢、夹竹桃、香樟树等。 3我市常见的景观植物有：女贞、悬铃木、银杏、植物叶片对大气中重金属吸附能力的研究与环境意义及分析 第 1 页 共 20 页杨树、栾树、枫树等。利用不同植物中的含污量可以评价环境质量，有研究成果表明利用树木叶片中的重金属含量可以指示大气铅污染状况。本课程设计主要目的是利用植物叶片为生物指示剂。通过测定不同植物叶片中的重金属含量，找出吸附能力最强的植物，以此来净化空气和土壤，为城市园林绿化提供环境依据，其二是通过不同地区重金属的含量大致了解本地区空气中重金属含量的状况。2 实验部分2.1 课程设计任务分配任务分配表采样 洗涤研磨 消解 标准曲线配制 测量园博园 张浩，汤加进 陈方伟，韩伟 陈丙法 韩宁，张浩 韩宁，陈丙法学校 韩宁，韩伟 陈丙法，张浩 汤加进 韩伟，陈方伟 韩宁，陈丙法坡子街 陈方伟，张浩 韩伟，韩宁 韩伟 汤加进，陈丙法 韩宁，陈丙法工业区 陈丙法，韩宁 汤加进，陈丙法 陈方伟 张浩，韩伟 韩宁，陈丙法2.2 实验仪器及试剂2.2.1 实验仪器名称 数量 名称 数量火焰原子吸收分光光度计 1 烧杯（500mL) 4电热板 1 烧杯（100mL) 5离心机 1 移液管（10mL) 1容量瓶（1000mL) 3 移液管（5mL) 1容量瓶（500mL） 3 移液管（1mL) 1容量瓶（100mL) 1 比色管（25mL) 23研钵 4 玻璃棒 1洗耳球 12.2.2 实验试剂Cu(NO3)2.3H2O(优级纯)， Cd(NO3)2.4H2O（优级纯） Pb(NO3)2（优级纯） ，蒸馏水，浓硫酸（优级纯） ，高氯酸（优级纯） ，浓硝酸（优级纯）2.3 实验方法2.3.1 标准曲线的制定植物叶片对大气中重金属吸附能力的研究与环境意义及分析 第 2 页 共 20 页（1）标准贮备液配制：1g/L 铜标准贮备液，1g/L 铅标准贮备液, 1g/L 镉标准贮备液，准确称取 3.7750gCu(NO3)2.3H2O, 2.7880Cd(NO3)2.4H2O，1.6000gPb(NO 3)2分别溶解于 100mL 烧杯中，溶解后转移至 1000mL 容量瓶中，定容至刻度线，摇匀，贴上标签，备用。（2） 标准使用液配制：移取 12.50mLCu 标准贮备液，15.00mLPb 标准贮备液，10.00mLCd 标准贮备液分别至 500mL 容量瓶中，定容至刻度线，摇匀。 3 种重金属的浓度分别为 Cu25mg/L，Pb30mg/L，Cd20mg/L。（3）标准曲线的制定分别准确移取0. 00,0. 50, 1. 00, 1. 50, 2. 00, 3. 00, 5. 00 mL Cu 标准使用液于25mL容量瓶中，用蒸馏水定容至刻度线,摇匀，此即为0.00，0.50， 1.00，1.50，2.00，3.00,5.00mg/L浓度曲线，用火焰原子吸收分光光 度计测定溶液吸光度值, 绘Cu制标准曲线.。分别准确移取0. 00,0. 50, 1. 00, 1. 50, 2. 00, 3. 00, 5. 00 ,10.00mLPb金属标准使用液于25mL容量瓶中。用蒸馏水定容至刻度线，摇匀。此即为0.00，0.60，1.20，1.80，2.40，3.60，6.00，12.00mg/L浓度曲线，用火 焰原子吸收分光光度计测定溶液吸光度值, 绘制Pb标准曲线.。分别准确移取0. 00,0. 50, 1. 00, 1. 50, 2. 00, 3. 00, 5. 00 mL Cd 标准使用液于25mL容量瓶中，用蒸馏水定容至刻度线,摇匀，此即为 0.00，0.40，0.80，1.20，1.60，2.40,4.00mg/L浓度曲线，用火焰原子吸收分光 光度计测定溶液吸光度值, 绘制Cd标准曲线.。2.3.2 植物样品的采集与处理（1）样品的采集选择泰州市区交通流量相对大的区域西北片工业区，商业区（坡子街）文教生活区( 学校)，以相对清洁的郊区（园博园）作为对照。采集四个常见 园林树种的叶片，采集范围在公路两旁 30m 以内， 四个绿化树种为悬铃木， 女贞，香樟，栾树。（2）样品的预处理把采集的植物叶片用自来水冲洗干净，再用蒸馏水漂洗，烘干粉碎后，放入清洁密封袋中备用。称取2.5000g样品于烧杯中，加入硝酸和高氯酸（4:1）混合酸25mL在通风柜中用电热板消煮至溶液澄清，加人10mL稀硝酸(浓硝酸和水1:1)消煮至白烟冒尽。若仍有不容物质，则用离心机过滤。将澄清的溶液移到25mL容量瓶定容。 4植物叶片对大气中重金属吸附能力的研究与环境意义及分析 第 3 页 共 20 页2.3.3样品的测定用火焰原子吸收分光光度计分别在铜、铅、镉空心阴极灯下测定溶液的吸光度值,用各自标准曲线回归方程计算样品中3种重金属含量.火焰原子吸收分光光度法测定3种元素的工作条件元素 工作电流（mA）光谱带宽（nm）负高压（V）燃气流量（mL/min）燃烧器高度燃烧器位置波长Cu 3.0 0.4 300 2000 6.0 0 325.30Pb 2.0 0.4 300 2500 5.0 0 283.80Cd 3.0 0.4 300 2000 5.0 0 229.203 实验结果与讨论3.1按地区讨论3.1.1园博园(参照区)植物叶片对重金属吸附能力比较园博园样品的吸光度值及质量含量比较吸光度值 Cu Pb Cd女贞 0.074 0.01 0.012悬铃木 0.048 0.007 0.01香樟 0.011 0.013 0.008栾树 0.084 0.006 0.007含量值（mg/kg) Cu Pb Cd女贞 16.2979 9.3333 0.8674悬铃木 10.7660 2.6670 0.5401香樟 2.8936 160000 0.2127栾树 18.4255 0.4440 0.0049植物叶片对大气中重金属吸附能力的研究与环境意义及分析 第 4 页 共 20 页图 4 园 博 园 植 物 叶 片 对 重 金 属 吸 附 能 力 比 较 图05101520女 贞 悬 铃 木 香 樟 栾 树植 物 种 类质量含量（mg/kg）Cu Pb Cd园博园作为泰州市最大的公园，其绿化面积极大且植物种类繁多，所以其空气质量相对较其他地区要好，可视为无污染区域。通过对此地各种植物叶片中重金属含量的测定可以了解在无污染状况下植物生长其体内的重金属含量。测定结果表明植物体内Cu的含量较多，其次是Pb的含量， Cd的含量最少。图4中可以看出不受污染的植物中内CuPbCd。3.1.2文教生活区（学校）植物叶片对重金属吸附能力比较学校样品的吸光度值及质量含量比较吸光度值 Cu Pb Cd女贞 0.126 0.019 0.027悬铃木 0.066 0.012 0.004香樟 0.096 0.01 0.012栾树 0.085 0.007 0.025含量值（mg/kg) Cu Pb Cd女贞 17.0726 19.8095 0.9669悬铃木 10.3687 13.1429 0.1213香樟 13.7207 11.2381 0.4154栾树 12.4916 8.381 0.8964植物叶片对大气中重金属吸附能力的研究与环境意义及分析 第 5 页 共 20 页图 8 学 校 不 同 植 物 叶 片 对 不 同 重 金 属 吸 附 能 力 比 较图0510152025女 贞 悬 铃 木 香 樟 栾 树植 物 种 类质量含量（mg/kg）Cu Pb Cd我校紧靠主城区，它作为我们学生每天学习和生活的场所更应该重点关注，所以将其视作文教生活区加以测量，学校的重金属污染来源是机动车尾气排放，周围农田焚烧秸秆产生烟雾及空气流动带来的污染，其主要原因是机动车尾气排放。图8与图4进行对比可得，学校四种植物的Pb含量明显高于园博园地区，因为土壤中Pb含量较少故不考虑土壤因素。由此可得我校空气中的Pb含量高于园博园区。学校的Cd含量略高于园博园，这是因为汽车尾气中也含有少量的Cd5,学校的Cu含量与园博园区相当，说明学校未受Cu的污染。3.1.3商业区（坡子街）植物叶片对重金属吸附能力比较坡子街样品的吸光度值及质量含量比较吸光度值 Cu Pb Cd女贞 0.216 0.021 0.054悬铃木 0.03 0.017 0.027香樟 0.014 0.009 0.004栾树 0.111 0.012 0.035含量值（mg/kg) Cu Pb Cd女贞 20.2893 20.5988 7.7414悬铃木 4.9174 18.2036 3.3224香樟 3.595 13.4132 0栾树 11.6116 15.2096 4.6318植物叶片对大气中重金属吸附能力的研究与环境意义及分析 第 6 页 共 20 页图 12 坡 子 街 不 同 植 物 叶 片 对 不 同 重 金 属 吸 附 能 力 比 较0510152025女 贞 悬 铃 木 香 樟 栾 树植 物 种 类质量含量(mg/kg)CuPbCd坡子街是泰州城区的中心商业区，此地车流量最大，机动车排放的尾气也最多。已知汽油中Pb的含量约为0.08%0.13%，所以Pb的最大污染来源是机动车排放的尾气。 6坡子街植物叶片对Pb的富集量大，通过与园博园区和学校进行对比，坡子街Cd的含量也明显增大，总量高出园博园9.66倍，高出学校6.54倍。这些迹象说明坡子街的空气受Pb和Cd污染较为严重。3.1.4工业区（某化工厂附近）植物叶片对重金属吸附能力比较化工厂附近样品的吸光度值及质量含量比较吸光度值 Cu Pb Cd女贞 0.196 0.022