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简报
第４７卷第３期２００２年２月错掌五矗
砷超富集植物蜈蚣草及其对砷的富集特征
黑器巍坤黧黑研煮霎象室黄．ＪＬ启ｉ（Ｉ飞００鲁Ｅ－ｍ全ａｉＬｃｈｅ。。煮竺羔、两）Ａｎ【ｈ唾－Ｐ们Ｎ
Ｌ卜ｌ医科学院地坤利学与资源研究所环境修复室
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摘要通过野外调查和栽培实验，在中国境内发现砷超富集植物一——蜈蚣草（Ｐｔｅｒｉ¨ｉｔｔｔｚｔ“ＬＪ野卟调雪表明．蜈蚣草对砷具有很强的富集作用，其砷的分布规律与普通植物也明显不同蜈蚣革不匾目ｉ，王的含砷量为：班片＞叶柄＞根系；蜈蚣草地上部的生物富集系数随着土壤含砷量的增加面呈幂函数－ｎ降
在含砷９ｍｇ／ｋｇ的正常土壤中，蜈蚣草地下部釉地上部对砷的生物富集系数铲别高达７１和８０＝。５一医
采集砷污染土壤进行室内栽培实验发现，室内栽培时蜈蚣草羽片的含砷量比野外生长器件下ｆ唰一砷二壤）增加１倍多，其羽片含砷量可高达５０７０ｍｇ／ｋｇ；随着种植时间的延长，蜈蚣草，ｊ习片含釉量五睁增加
寰蚣草不仅对砷有很强的忍耐能力和富集能力，而且生长快、生物量大、地理分卉广、适应性强五止巴在砷：亏杂环境的修复方面具有良好的应用前景，对于研究植物中砷的吸收、运转和解毒饥理等土翠生也特性也具有重要学术价值．
关键词
超富集植物
螟蚣草
砷
生物富集系数
土壤重金属污染是国内外普遍关注的环境问题．目前．治理土壤重金属污染的方法主要有沉淀法、淋洗法、拮抗法、电化法和磁化法等…１９８３年．美国科学家提出利用”超富集植物（ｈｙｐｅｒａｃｃｕｍｕｌａｔｏｒ）”清除上壤污染的设想，即利用超富集植物从土壤中大量富集重金属，通过收割植物后从土壤中带走重金属．以达到清除土壤污染的目的．与传统方法相比．这种技术具有投八成本低、工程量小、没有二次污染．能减少土壤侵蚀、美化景观、提高土壤有机质和培肥地力等优点，因此被称为廉价的“绿色修复
技术””】
ｌ材料与方法
（ｉ）野外调查和采样
凋查区域为湖南省石门
县石门雄黄矿矿区，位于石门县西北４２ｋｍ‘ｊ慈利县交界该矿以蕴含丰富的雄黄（Ａｓ，Ｓ。Ｊ资源而闻名世界．为亚洲最大的雄黄矿，已有１５００多年开采历史，但１９５８年以后才开始大规模开采和冶炼堆黄矿开采冶炼排放的废气、废渣对当地大气、水体、Ｌ壤、牲畜、蔬菜和农作物等造成了长期、严重的污染
１９９９年６月，在石¨县雄黄矿高砷区采集土壤和植物样品．调查区域的而积约４ｋｍ‘调查时选取不同砷污染程度的调查点（含砷矿渣、砷污染上壤和正常土壤），分别采取蜈蚣草的不同部位（羽片、叶柄、根）和相应的土壤或矿渣样品．七壤和矿渣样品经过风干、粉碎、过１００目筛后进行化学分析先用大量自来水洗净附着在样品植物表面的尘土然后再用无离子水清洗通过室内的初步分析发现蜈蚣草制片的含砷量超过１０００
ｍｇ／ｋｇ１９９９年１１月
超富集植物是植物修复的基础国际上已报道４００多种超富集植物，但绝大部分都是关于镍的超富集植物（３１８种）．如香荠菜属（Ａｌｙｓｓｕｍ）植物的叶片含镍量可以高达３％口】．关于其他重金属超富集植物的报道较少，且没有一种足在我国首先发现的”“１９９７年，陈同斌”提出世界上存在砷超富集植物的可能性并开始进行砷超富集植物的筛选研究．１９９９年，陈同斌等人。在中国境内找剑砷的超富集植物，并于２０００年１０月的“土壤修复国际会议”上介绍这一发现２００１年３月，Ｍａ等人”１也报道发现了砷超富集植物本文报道在我国境内发现蜈蚣草（Ｐｔｅｒｂ量富集砷的研究结果
ｖｉｔｔａｔａ
阿次进行
实地考察．并采集蜈蚣草活体植物进行室内栽培实验，以便在室内条件下进一步确认上述发现
（ｉｉ）温室栽培实验
为了研究在室内生长条件
下蜈蚣草对砷的吸收和富集特点，分别采片Ｊ砷污染土壤和没有受到砷污染的正常土壤进行栽培实验（１）砷污染土壤的栽培实骑从石ｆＪ雄黄矿高砷区采
Ｌ）大
ｌ，昧同硬柏物耐砷毒能力基田型差异的牛恋目ｌ理（国家自然科学基金项Ｈ串ｊ青拈Ｊ】９９７
２
ＣｈｅｎＴＢ
ＷｅｉＣＹ２０００
Ａｒｓｅｎｉｃ
ｈｙｐｅ¨…ｍｕｌａ【ｌ…ｉｎⅢｐｌａｎｔ
ｓｐｅｃｉｅｓｉｎｓｏｕｔｈ
ＣｈｉｎａＩｎ
Ｐｒｏｃｅｅ‘ｌｉｎｇｓ
Ｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ
Ｈａｎｇｚｈｏｕ
１９４—１９５
ｗｖＭ．ｓｃＩｃｈｉｒｔａ．ＣＯｒｎ
，Ｏｒ辛屯扭第４７卷第３期２００２年２月
集蜈蚣草活体植物和当地的砷污染土壤，带１１３】实验室旨将植物种植在原来的砷污染ｔ壤中．为，尽量保持土壤原有的特性，室内栽培实验所用的土壤从野外采『ｑ以后没有进行风干、粉碎、施肥等任何物理或，ｔ学处理该土壤的含砷鼍为６６０栽培植物的窬器为４２
ｃｍ×６０
简报
质十、丌缝或墙壁上分布住海拔２０００ｍ以ｒ，为钙士硬石灰岩的指不植物从植物形态来看，丰要分为羽片、叶俩和根系等部分野外凋杏结肥鑫明．蜈蚣草羽片、叶柄和根的含砷量分别为１２０、Ｉ
５１０
７０～
ｍｇ／ｋｇ、ｐＨ７３８
９００和８０～９００ｍｇ／ｋｇ（干物量，下同）其中ｓＭ０４
ｃｍ×３０
ｃｍ的大塑料
ＳＭＯｌ，ＳＭ０６和ＳＭ０９凋查点的蜈蚣草羽片岔砷量超
过１０００ｍｇ／ｋｇ（表１）从羽片对砷的生物富集系数来
筐当移栽的植物成活后剪去地上部，待长出新叶后分别于２０００年２月、３月和４月采集植物样品进行分析栽培时间共６个月，每天光照时间约为】０
ｈ，
看，除含砷量非常高的ＳＭ０１．ＳＭ０６，ＳＭ０９和ＳＭｌ３四个凋杏点（主要是砷矿渣汐｝，其余地点的生物富集系数均大于ｌ因此，在一般的污染ｔ：壤中．蜈蚣草对砷的牛物富集系数均大于１．砷容易在该植物中
富集
栽培期间定期浇无离子水（２）正常土壤的栽培实验为ｒ研究蜈蚣草在没有受到砷污染的正常上壤中对砷的富集作用．用取自北京昌平的竭土（含砷９ｍｇ／ｋｇｐＨ７８２）进行盆栽实验盆栽实验设置２个处理：不
加砷的对照和加４００ｍｇ／ｋｇ砷处理（Ｎａｉｌ！ＡｓＯ４，施砷
在普通植物中，砷的分布规律为根系最高．茎叶较少”１然而．从螟蚣草不同部位的含砷量来看，砷的分市情况完伞相反，在各植物样品中砷的含量均为：羽片，叶柄＞根系．这说明砷在该植物体中容易向上运输和富集，显示出蜈蚣草对砷有极强的耐性和独特的富集能力从植物体中的含砷量．生物富集系数和地上／地下部含砷量的比值来看．蜈蚣草符合目前国际ｊ二公认的“超富集植物“定义”】Ｍａ等人ｍ’与我们同时得到类似的发现他们的研究指出．欧洲蕨对砷具有很强的超富集能力种植在受木村防护ＮＩ（ＣＣＡ）污染的土壤ｆ含砷９７ｍｇ／ｋｇ）中，其叶片最大含砷量达ｉ４４２～７５２６ｍｇ／ｋｇ，乍物富集系数可
达１４．９～７７
６…
昏平衡二周Ｊ．用新苗移栽＋每盆移栽２株蜈蚣草苗种植２个月后收获地Ｌ部和地下部，洗净．测定其含砷量各处理重复３次
（ｉｉｉ）分析方法
土壤或矿渣样品经风十、研磨、
过１００目筛后供分析用植物样品先用自来水冲洗附着在叶或根表面的土壤，然后用ｊ己离子水洗净，将缦、叶柄、荆片分开，杀青、烘干、粉碎后备用土壤和植物样品采用下灰化法消解”１、原子荧光光谱仪ｆ海光ＡＦＳ一２２０２）铷０定待测液中砷的浓度．分析中所咐斌剂均为优级纯，而且采用国家标准参比物质（土壤ＧＢＷ一０７４０１，植物：ＢＷ．０７６０３）进行土壤和植物分析的质量控制，分析误差均控制在允许的误差范围
在野外自然生长条件下，蜈蚣草一般生长在含
砷５０～４０３０ｍｇ／ｋｇ的土壤中．但在含砷量高达２３４００
２结果
２．１野外条件Ｆ蜈蚣革对砷的富集
蜈蚣草属风尾蕨科凤尾蕨属，生长在石灰岩、钙
表１
ｍｇ／ｋｇ的含砷矿渣中也能正常生长（丧ＩＩ．显示其对砷毒具有极强的耐眭随着土壤或矿渣中禽砷量的
野外条件下上壤千【Ｉ蜈蚣草的古砷量
ａ・咱｛｝］制‘：禽砷基匕土壤占砷量之土
ｗｗｗ．ｓｅｉｅｈｉｎａ．ｃｏｍ
简报
增加．尽管蜈蚣草羽片的含砷量血不断增加，但其生物富集系数呈幂函数下降（图１）这说明．“生物富集系数”虽然是评价超富集植物的一项重要指标，但由于受土壤或矿渣中全砷含量及植物形态差异等凼素的影响，在实际使崩中往往存在一定的局限
菇《媸御星刊
土毒｛砷量／ｍｇｋ９１
图１土壤含砷量与蜈蚣草对砷的生物富集系数的关系
２．２矿区砷污染土壤中蜈蚣草对砷的富集动态
为了研究蜈蚣草对砷的富集动态．从石门雄黄矿区采集砷污染上壤（含砷６６０ｍｇ／ｋｇ）进行室内人工栽培实验实验表明：种植前ｆ即１９９９年１１月野外采集的样品Ｉ．蜈蚣草羽片的含砷量为１８５０ｍｇ／ｋｇ；种植６个月舌．其羽片的含砷量升高到５０７０ｒｎｇ／ｋｇ（图２Ｊ随着种植时间的延长．蜈蚣草羽片的含砷量不断增长经过统｝｜分析表明．荆片的含砷量与叶柄含砷量之间
存在显著正相关（月２＝０．８６７，Ｈ＝１４）
对人工栽培与野外自然条件下的对比研究表明Ｉ图２）虽然人Ｔ栽培时所采用的土壤与野外调查时的土壤均来自同一地点．但是在室内栽培时蜈蚣草羽片的含砷量高达４３８４ｍｇ／ｋｇ，ｆＩｆｉ野外自然生长条
件下捌片的含砷量仅为１８５０ｍｇ／ｋｇ，即室内栽培时
比野外生长时的含砷量提高１倍多在６个』Ｊ的人工栽培过程中．蜈蚣草羽片的含砷量随种植时间的延长而呈线性增长（只：＝Ｏ．９９９．Ｐ＜０．０１）．这表明、人工栽培会使羽片的含砷量增加，且随着种植时间的延长ｍ增加这此特点有利于利用蜈蚣草进行砷污染土壤的修复
ｗｗｗ．ｓｃｉｃｈｉｎａ．ｃｏｍ
第４７卷第３期２００２年２月斟学血矗
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图２人１栽培过程中蜈蚣草地｜？部含砷量的动态堂比
２．３正常土壤中蜈蚣草对砷的富集
图３列出正常土壤（北京褐ｆ：，岔砷９ｍｇ／ｋｇ）中
蜈蚣草从土壤中富集砷的实验结果在该土壤中、不施砷时蜈蚣草地上部和地Ｆ部的含砷量分别为ｈ９９
和７８５ｍｇ／ｋｇ．其相应的乍物富集系数分别为７Ｉ和８０而从施４００ｍｇ／ｋｇ砷的处理来看其地上＿－部和地
下部含砷量分别高达４３８４和４０２２ｍｇ／ｋｇ．丰｝Ｉ应的富集系数为ｌ（）７和９８同样，在人丁栽培条什下蜈蚣草地上部的最高含砷量（４３８４ｍｇ／ｋｇ、施砷处珲）也明显高于野外｛‘染条件下蜈蚣草地ｒ邵的最高禽砷
量（１５４０ｍｇ／ｋｇ，表Ｉ）从牛物量来看．施４００ｍｇ／ｋｇ砷
的处理中．地上部和地下部生物量分别为５０４和二２【ｒａｇ／盆，与对照处理的地上部（５
０１
ｎａｇ／禽）和地下部生
物量（２
３４
ｍｇ／盆Ｊ没有显著差异由此可见上壤禽砷
量增加到４００ｍｇ／ｋｇ时．砷对蜈蚣草没有造成毒害
』
∞Ｅ
●札
图３正常上壤（含砷９
ｍ叶ｇ）中蜈蚣革Ｉ＿ｊ砷＾：吸收
２０９
一圣戮黼藏一蒌燮
讲＿：爹屯曩第４７卷第３期２００２年２月
２．４研究结果的意义
超富集植物对污染土壤的修复效果主璺取决于植物地上部隹物量、植物生长速度、植物地上部对污染元素的生物富集系数及植物对土壤中污染元素的耐惟等因素尽管目前发现的多数超富集植物对重台属的富集能力很强．但其地上部生物量小、生长慢、繁殖困难，因此目前还难以大规模ｊ：程化应用…】蜈蚣草地ｒ部不仅能够富集大量的砷．且生长速度映、乍物量足．株高可达２ｍ．野外调查表明，地卜部鲜重呵达３６ｔ／ｈａ．而蜈蚣草在含砷量＜１０００］ａｇ／ｇ的ｔ壤ｈ的生物富集系数可达７～８０。尤其是在人工栽培环境中砷更容易富集到地卜部即使在含砷量很低的正常土壤中蜈蚣草也能大量富集砷，因此它也可以用于修复轻度砷污染的土壤
蜈蚣草在我国热带、亚热带地区分布很广，在欧美大陆等均有分布，因此对气候的适应性较广
《中
国植物志》”…指出：蜈蚣草是钙质土及石灰岩的指示植物，从不生长在酸性土壤上但是，我们的盆栽实
验发现它在ｐＨ４．５～８．５的土壤范围内均能正常生
长：无论是在南方的红壤中，还是北方的褐土中．生长状态都非常好（详细数据略）．因此，蜈蚣草对土壤的适应范围较广这些都表明螟蚣草在植物修复方
面有巨大的应用潜力．
砷污染是一个非常普遍和非常严重的环境问题．我国湖南郴州地区等许多矿区和内蒙古、贵州等西部高砷地区存在大面积的砷污染和砷中毒问题．蜈蚣草超富集功能的发现，无疑为解决我国砷污染的修复问题提供ｒ一条良好的技术途径
据国际上的报道，在正常土壤中普通植物的含砷量一般不超过３ｍｇ／ｋｇ…Ｊ．我国谷类作物的含砷背景值为０．０７～Ｏ．８３ｍｇ／ｋｇ，豆类为ｏ０２一ｏ．５６
１１１３９／ｋｇ，
蔬菜类为Ｏ．ＯＯｌ～ｏ
０３９
ｍｇ／ｋｇ，木本植物＜０
７８
ｍｇ／ｋｇ［”、阁此，蜈蚣草的最大含砷量约相当于普通植物体中大量元素磷的含量，比普通植物的含砷量高数万倍、甚至数十万倍从生物学角度考虑，砷并非碹物生长的必需元素，而且砷过量时对植物的毒性极强．但蜈蚣草却能够吸收并忍耐如此高浓度的砷蜈蚣草的这一特性，对于研究植物中砷的吸收、运转、耐性和解毒机理等生理、生化特点均有重要的学术价值
简报
３结论
本研究发现并证明蜈蚣单是・种砷的超富集植物蜈蚣草对砷的耐陛和富集能力傲强ｉ十￡其足人工栽培时其富集能山更强）．而且所吸收的砷很容易转移到地上部．同时它还具有生长『妾、生物培大、地殚分布』‘和适应性强等特点，罔此在砷污染土壤的修复和植物学研究中具有重要价值
致谢
中舌科学院桓≈研览昕张≠春珥霉气ｆ＝胡南．ｆ范
大学场一光教授坼助植物鉴定工７ｔ在．・Ｌ最示露１舭丰工作为国家自然科学基金ｆ批准号：４９９４１００３．ｍｌ【Ｊ７１０７５）、中匡科学院知识刨新工程重要方司（专题号ＫＺＣＸ２
４０１
０２）和匡
家重点基础研览发展规划ｆ批准号：Ｇ１９９９０１１８０８ｌ资鼬再三
参考文献
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砷超富集植物蜈蚣草及其对砷的富集特征
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
陈同斌， 韦朝阳， 黄泽春， 黄启飞， 鲁全国， 范稚莲中国科学院地理科学与资源研究所环境修复室,北京,100101科学通报
CHINESE SCIENCE BULLETIN2002,47(3)286次
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本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_kxtb200203011.aspx
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简报
第４７卷第３期２００２年２月错掌五矗
砷超富集植物蜈蚣草及其对砷的富集特征
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Ｌ卜ｌ医科学院地坤利学与资源研究所环境修复室
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摘要通过野外调查和栽培实验，在中国境内发现砷超富集植物一——蜈蚣草（Ｐｔｅｒｉ¨ｉｔｔｔｚｔ“ＬＪ野卟调雪表明．蜈蚣草对砷具有很强的富集作用，其砷的分布规律与普通植物也明显不同蜈蚣革不匾目ｉ，王的含砷量为：班片＞叶柄＞根系；蜈蚣草地上部的生物富集系数随着土壤含砷量的增加面呈幂函数－ｎ降
在含砷９ｍｇ／ｋｇ的正常土壤中，蜈蚣草地下部釉地上部对砷的生物富集系数铲别高达７１和８０＝。５一医
采集砷污染土壤进行室内栽培实验发现，室内栽培时蜈蚣草羽片的含砷量比野外生长器件下ｆ唰一砷二壤）增加１倍多，其羽片含砷量可高达５０７０ｍｇ／ｋｇ；随着种植时间的延长，蜈蚣草，ｊ习片含釉量五睁增加
寰蚣草不仅对砷有很强的忍耐能力和富集能力，而且生长快、生物量大、地理分卉广、适应性强五止巴在砷：亏杂环境的修复方面具有良好的应用前景，对于研究植物中砷的吸收、运转和解毒饥理等土翠生也特性也具有重要学术价值．
关键词
超富集植物
螟蚣草
砷
生物富集系数
土壤重金属污染是国内外普遍关注的环境问题．目前．治理土壤重金属污染的方法主要有沉淀法、淋洗法、拮抗法、电化法和磁化法等…１９８３年．美国科学家提出利用”超富集植物（ｈｙｐｅｒａｃｃｕｍｕｌａｔｏｒ）”清除上壤污染的设想，即利用超富集植物从土壤中大量富集重金属，通过收割植物后从土壤中带走重金属．以达到清除土壤污染的目的．与传统方法相比．这种技术具有投八成本低、工程量小、没有二次污染．能减少土壤侵蚀、美化景观、提高土壤有机质和培肥地力等优点，因此被称为廉价的“绿色修复
技术””】
ｌ材料与方法
（ｉ）野外调查和采样
凋查区域为湖南省石门
县石门雄黄矿矿区，位于石门县西北４２ｋｍ‘ｊ慈利县交界该矿以蕴含丰富的雄黄（Ａｓ，Ｓ。Ｊ资源而闻名世界．为亚洲最大的雄黄矿，已有１５００多年开采历史，但１９５８年以后才开始大规模开采和冶炼堆黄矿开采冶炼排放的废气、废渣对当地大气、水体、Ｌ壤、牲畜、蔬菜和农作物等造成了长期、严重的污染
１９９９年６月，在石¨县雄黄矿高砷区采集土壤和植物样品．调查区域的而积约４ｋｍ‘调查时选取不同砷污染程度的调查点（含砷矿渣、砷污染上壤和正常土壤），分别采取蜈蚣草的不同部位（羽片、叶柄、根）和相应的土壤或矿渣样品．七壤和矿渣样品经过风干、粉碎、过１００目筛后进行化学分析先用大量自来水洗净附着在样品植物表面的尘土然后再用无离子水清洗通过室内的初步分析发现蜈蚣草制片的含砷量超过１０００
ｍｇ／ｋｇ１９９９年１１月
超富集植物是植物修复的基础国际上已报道４００多种超富集植物，但绝大部分都是关于镍的超富集植物（３１８种）．如香荠菜属（Ａｌｙｓｓｕｍ）植物的叶片含镍量可以高达３％口】．关于其他重金属超富集植物的报道较少，且没有一种足在我国首先发现的”“１９９７年，陈同斌”提出世界上存在砷超富集植物的可能性并开始进行砷超富集植物的筛选研究．１９９９年，陈同斌等人。在中国境内找剑砷的超富集植物，并于２０００年１０月的“土壤修复国际会议”上介绍这一发现２００１年３月，Ｍａ等人”１也报道发现了砷超富集植物本文报道在我国境内发现蜈蚣草（Ｐｔｅｒｂ量富集砷的研究结果
ｖｉｔｔａｔａ
阿次进行
实地考察．并采集蜈蚣草活体植物进行室内栽培实验，以便在室内条件下进一步确认上述发现
（ｉｉ）温室栽培实验
为了研究在室内生长条件
下蜈蚣草对砷的吸收和富集特点，分别采片Ｊ砷污染土壤和没有受到砷污染的正常土壤进行栽培实验（１）砷污染土壤的栽培实骑从石ｆＪ雄黄矿高砷区采
Ｌ）大
ｌ，昧同硬柏物耐砷毒能力基田型差异的牛恋目ｌ理（国家自然科学基金项Ｈ串ｊ青拈Ｊ】９９７
２
ＣｈｅｎＴＢ
ＷｅｉＣＹ２０００
Ａｒｓｅｎｉｃ
ｈｙｐｅ¨…ｍｕｌａ【ｌ…ｉｎⅢｐｌａｎｔ
ｓｐｅｃｉｅｓｉｎｓｏｕｔｈ
ＣｈｉｎａＩｎ
Ｐｒｏｃｅｅ‘ｌｉｎｇｓ
Ｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ
Ｈａｎｇｚｈｏｕ
１９４—１９５
ｗｖＭ．ｓｃＩｃｈｉｒｔａ．ＣＯｒｎ
，Ｏｒ辛屯扭第４７卷第３期２００２年２月
集蜈蚣草活体植物和当地的砷污染土壤，带１１３】实验室旨将植物种植在原来的砷污染ｔ壤中．为，尽量保持土壤原有的特性，室内栽培实验所用的土壤从野外采『ｑ以后没有进行风干、粉碎、施肥等任何物理或，ｔ学处理该土壤的含砷鼍为６６０栽培植物的窬器为４２
ｃｍ×６０
简报
质十、丌缝或墙壁上分布住海拔２０００ｍ以ｒ，为钙士硬石灰岩的指不植物从植物形态来看，丰要分为羽片、叶俩和根系等部分野外凋杏结肥鑫明．蜈蚣草羽片、叶柄和根的含砷量分别为１２０、Ｉ
５１０
７０～
ｍｇ／ｋｇ、ｐＨ７３８
９００和８０～９００ｍｇ／ｋｇ（干物量，下同）其中ｓＭ０４
ｃｍ×３０
ｃｍ的大塑料
ＳＭＯｌ，ＳＭ０６和ＳＭ０９凋查点的蜈蚣草羽片岔砷量超
过１０００ｍｇ／ｋｇ（表１）从羽片对砷的生物富集系数来
筐当移栽的植物成活后剪去地上部，待长出新叶后分别于２０００年２月、３月和４月采集植物样品进行分析栽培时间共６个月，每天光照时间约为】０
ｈ，
看，除含砷量非常高的ＳＭ０１．ＳＭ０６，ＳＭ０９和ＳＭｌ３四个凋杏点（主要是砷矿渣汐｝，其余地点的生物富集系数均大于ｌ因此，在一般的污染ｔ：壤中．蜈蚣草对砷的牛物富集系数均大于１．砷容易在该植物中
富集
栽培期间定期浇无离子水（２）正常土壤的栽培实验为ｒ研究蜈蚣草在没有受到砷污染的正常上壤中对砷的富集作用．用取自北京昌平的竭土（含砷９ｍｇ／ｋｇｐＨ７８２）进行盆栽实验盆栽实验设置２个处理：不
加砷的对照和加４００ｍｇ／ｋｇ砷处理（Ｎａｉｌ！ＡｓＯ４，施砷
在普通植物中，砷的分布规律为根系最高．茎叶较少”１然而．从螟蚣草不同部位的含砷量来看，砷的分市情况完伞相反，在各植物样品中砷的含量均为：羽片，叶柄＞根系．这说明砷在该植物体中容易向上运输和富集，显示出蜈蚣草对砷有极强的耐性和独特的富集能力从植物体中的含砷量．生物富集系数和地上／地下部含砷量的比值来看．蜈蚣草符合目前国际ｊ二公认的“超富集植物“定义”】Ｍａ等人ｍ’与我们同时得到类似的发现他们的研究指出．欧洲蕨对砷具有很强的超富集能力种植在受木村防护ＮＩ（ＣＣＡ）污染的土壤ｆ含砷９７ｍｇ／ｋｇ）中，其叶片最大含砷量达ｉ４４２～７５２６ｍｇ／ｋｇ，乍物富集系数可
达１４．９～７７
６…
昏平衡二周Ｊ．用新苗移栽＋每盆移栽２株蜈蚣草苗种植２个月后收获地Ｌ部和地下部，洗净．测定其含砷量各处理重复３次
（ｉｉｉ）分析方法
土壤或矿渣样品经风十、研磨、
过１００目筛后供分析用植物样品先用自来水冲洗附着在叶或根表面的土壤，然后用ｊ己离子水洗净，将缦、叶柄、荆片分开，杀青、烘干、粉碎后备用土壤和植物样品采用下灰化法消解”１、原子荧光光谱仪ｆ海光ＡＦＳ一２２０２）铷０定待测液中砷的浓度．分析中所咐斌剂均为优级纯，而且采用国家标准参比物质（土壤ＧＢＷ一０７４０１，植物：ＢＷ．０７６０３）进行土壤和植物分析的质量控制，分析误差均控制在允许的误差范围
在野外自然生长条件下，蜈蚣草一般生长在含
砷５０～４０３０ｍｇ／ｋｇ的土壤中．但在含砷量高达２３４００
２结果
２．１野外条件Ｆ蜈蚣革对砷的富集
蜈蚣草属风尾蕨科凤尾蕨属，生长在石灰岩、钙
表１
ｍｇ／ｋｇ的含砷矿渣中也能正常生长（丧ＩＩ．显示其对砷毒具有极强的耐眭随着土壤或矿渣中禽砷量的
野外条件下上壤千【Ｉ蜈蚣草的古砷量
ａ・咱｛｝］制‘：禽砷基匕土壤占砷量之土
ｗｗｗ．ｓｅｉｅｈｉｎａ．ｃｏｍ
简报
增加．尽管蜈蚣草羽片的含砷量血不断增加，但其生物富集系数呈幂函数下降（图１）这说明．“生物富集系数”虽然是评价超富集植物的一项重要指标，但由于受土壤或矿渣中全砷含量及植物形态差异等凼素的影响，在实际使崩中往往存在一定的局限
菇《媸御星刊
土毒｛砷量／ｍｇｋ９１
图１土壤含砷量与蜈蚣草对砷的生物富集系数的关系
２．２矿区砷污染土壤中蜈蚣草对砷的富集动态
为了研究蜈蚣草对砷的富集动态．从石门雄黄矿区采集砷污染上壤（含砷６６０ｍｇ／ｋｇ）进行室内人工栽培实验实验表明：种植前ｆ即１９９９年１１月野外采集的样品Ｉ．蜈蚣草羽片的含砷量为１８５０ｍｇ／ｋｇ；种植６个月舌．其羽片的含砷量升高到５０７０ｒｎｇ／ｋｇ（图２Ｊ随着种植时间的延长．蜈蚣草羽片的含砷量不断增长经过统｝｜分析表明．荆片的含砷量与叶柄含砷量之间
存在显著正相关（月２＝０．８６７，Ｈ＝１４）
对人工栽培与野外自然条件下的对比研究表明Ｉ图２）虽然人Ｔ栽培时所采用的土壤与野外调查时的土壤均来自同一地点．但是在室内栽培时蜈蚣草羽片的含砷量高达４３８４ｍｇ／ｋｇ，ｆＩｆｉ野外自然生长条
件下捌片的含砷量仅为１８５０ｍｇ／ｋｇ，即室内栽培时
比野外生长时的含砷量提高１倍多在６个』Ｊ的人工栽培过程中．蜈蚣草羽片的含砷量随种植时间的延长而呈线性增长（只：＝Ｏ．９９９．Ｐ＜０．０１）．这表明、人工栽培会使羽片的含砷量增加，且随着种植时间的延长ｍ增加这此特点有利于利用蜈蚣草进行砷污染土壤的修复
ｗｗｗ．ｓｃｉｃｈｉｎａ．ｃｏｍ
第４７卷第３期２００２年２月斟学血矗
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图２人１栽培过程中蜈蚣草地｜？部含砷量的动态堂比
２．３正常土壤中蜈蚣草对砷的富集
图３列出正常土壤（北京褐ｆ：，岔砷９ｍｇ／ｋｇ）中
蜈蚣草从土壤中富集砷的实验结果在该土壤中、不施砷时蜈蚣草地上部和地Ｆ部的含砷量分别为ｈ９９
和７８５ｍｇ／ｋｇ．其相应的乍物富集系数分别为７Ｉ和８０而从施４００ｍｇ／ｋｇ砷的处理来看其地上＿－部和地
下部含砷量分别高达４３８４和４０２２ｍｇ／ｋｇ．丰｝Ｉ应的富集系数为ｌ（）７和９８同样，在人丁栽培条什下蜈蚣草地上部的最高含砷量（４３８４ｍｇ／ｋｇ、施砷处珲）也明显高于野外｛‘染条件下蜈蚣草地ｒ邵的最高禽砷
量（１５４０ｍｇ／ｋｇ，表Ｉ）从牛物量来看．施４００ｍｇ／ｋｇ砷
的处理中．地上部和地下部生物量分别为５０４和二２【ｒａｇ／盆，与对照处理的地上部（５
０１
ｎａｇ／禽）和地下部生
物量（２
３４
ｍｇ／盆Ｊ没有显著差异由此可见上壤禽砷
量增加到４００ｍｇ／ｋｇ时．砷对蜈蚣草没有造成毒害
』
∞Ｅ
●札
图３正常上壤（含砷９
ｍ叶ｇ）中蜈蚣革Ｉ＿ｊ砷＾：吸收
２０９
一圣戮黼藏一蒌燮
讲＿：爹屯曩第４７卷第３期２００２年２月
２．４研究结果的意义
超富集植物对污染土壤的修复效果主璺取决于植物地上部隹物量、植物生长速度、植物地上部对污染元素的生物富集系数及植物对土壤中污染元素的耐惟等因素尽管目前发现的多数超富集植物对重台属的富集能力很强．但其地上部生物量小、生长慢、繁殖困难，因此目前还难以大规模ｊ：程化应用…】蜈蚣草地ｒ部不仅能够富集大量的砷．且生长速度映、乍物量足．株高可达２ｍ．野外调查表明，地卜部鲜重呵达３６ｔ／ｈａ．而蜈蚣草在含砷量＜１０００］ａｇ／ｇ的ｔ壤ｈ的生物富集系数可达７～８０。尤其是在人工栽培环境中砷更容易富集到地卜部即使在含砷量很低的正常土壤中蜈蚣草也能大量富集砷，因此它也可以用于修复轻度砷污染的土壤
蜈蚣草在我国热带、亚热带地区分布很广，在欧美大陆等均有分布，因此对气候的适应性较广
《中
国植物志》”…指出：蜈蚣草是钙质土及石灰岩的指示植物，从不生长在酸性土壤上但是，我们的盆栽实
验发现它在ｐＨ４．５～８．５的土壤范围内均能正常生
长：无论是在南方的红壤中，还是北方的褐土中．生长状态都非常好（详细数据略）．因此，蜈蚣草对土壤的适应范围较广这些都表明螟蚣草在植物修复方
面有巨大的应用潜力．
砷污染是一个非常普遍和非常严重的环境问题．我国湖南郴州地区等许多矿区和内蒙古、贵州等西部高砷地区存在大面积的砷污染和砷中毒问题．蜈蚣草超富集功能的发现，无疑为解决我国砷污染的修复问题提供ｒ一条良好的技术途径
据国际上的报道，在正常土壤中普通植物的含砷量一般不超过３ｍｇ／ｋｇ…Ｊ．我国谷类作物的含砷背景值为０．０７～Ｏ．８３ｍｇ／ｋｇ，豆类为ｏ０２一ｏ．５６
１１１３９／ｋｇ，
蔬菜类为Ｏ．ＯＯｌ～ｏ
０３９
ｍｇ／ｋｇ，木本植物＜０
７８
ｍｇ／ｋｇ［”、阁此，蜈蚣草的最大含砷量约相当于普通植物体中大量元素磷的含量，比普通植物的含砷量高数万倍、甚至数十万倍从生物学角度考虑，砷并非碹物生长的必需元素，而且砷过量时对植物的毒性极强．但蜈蚣草却能够吸收并忍耐如此高浓度的砷蜈蚣草的这一特性，对于研究植物中砷的吸收、运转、耐性和解毒机理等生理、生化特点均有重要的学术价值
简报
３结论
本研究发现并证明蜈蚣单是・种砷的超富集植物蜈蚣草对砷的耐陛和富集能力傲强ｉ十￡其足人工栽培时其富集能山更强）．而且所吸收的砷很容易转移到地上部．同时它还具有生长『妾、生物培大、地殚分布』‘和适应性强等特点，罔此在砷污染土壤的修复和植物学研究中具有重要价值
致谢
中舌科学院桓≈研览昕张≠春珥霉气ｆ＝胡南．ｆ范
大学场一光教授坼助植物鉴定工７ｔ在．・Ｌ最示露１舭丰工作为国家自然科学基金ｆ批准号：４９９４１００３．ｍｌ【Ｊ７１０７５）、中匡科学院知识刨新工程重要方司（专题号ＫＺＣＸ２
４０１
０２）和匡
家重点基础研览发展规划ｆ批准号：Ｇ１９９９０１１８０８ｌ资鼬再三
参考文献
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篓聂篓一薹霸聂～。一黧黠一瓣焉＝一点一～睇～
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砷超富集植物蜈蚣草及其对砷的富集特征
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
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