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作为一种具有神经毒性的污染物,汞可以在生物体内累积并产生毒性,且能够长距离迁移[1],因此备受人们关注。研究估算,全球每年约有2000–3000 Mg汞由人为源释放到环境中[2-3],造成汞污染问题。1956年发生在日本的水俣病事件,引发了全球对汞毒性及其生态健康风险的高度重视。随后,人们采取一系列措施限制和减少汞的人为使用和排放。但是,全球汞污染问题仍将长期存在。即使在鲜少受人为活动影响的偏远地区,生物体内仍检测到较高浓度的甲基汞[4]。
在诸多汞污染事件中,汞矿区的汞污染问题尤为突出。贵州万山汞矿是我国最大的汞矿区,其已于2001年政策性关闭。但采矿活动遗留的矿渣等污染物对生态环境造成持续性的影响[5]。已有多篇文献报道,万山汞矿区的植物存在明显的汞积累现象,多种植物组织中汞含量可达到33 mg·kg−1[6-9]。以往研究指出,植物既可以通过根系吸收土壤中的汞,又可以通过叶片累积大气汞[10]。大气汞通过干湿沉降被植物叶片截留在林冠层,使得植物叶片成为大气汞的重要受体[11-12]。大气汞被植物叶片固定后,可通过植物凋落物进入土壤,在大气汞沉降中起到重要作用[3, 13-14]。云南哀牢山、贵州雷公山和重庆铁山坪凋落物的汞沉降通量分别为1.32、0.120、0.291 mg·m−2·a−1[15-16]。作为生态系统中的初级生产者,植物体内累积的汞还可通过食物链进入到其他生物和人体。
因此,研究废弃汞矿区周围不同类型植物和不同植物组织中汞的蓄积能力和分布特征将有助于了解当地汞污染现状、迁移规律和生态风险。本研究对贵州万山废弃汞矿区采集的土壤和植物样品中汞的赋存特征进行研究,探究了不同种类植物对汞的累积能力,并比较了汞在不同植物组织中的分布特征.
贵州万山汞矿区植物中汞的累积特征
Bioaccumulation of mercury in plants collected from Wanshan mercury mining areas in Guizhou province
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摘要: 本研究对采集自贵州万山废弃汞冶炼作坊与废弃汞矿附近的土壤和植物样品进行总汞分析,旨在探究不同种类植物和植物组织中汞的蓄积能力和分布特征。本研究共采集菊科、禾本科和唇形科等植物77种,植物茎叶部分和根部样品共185个。结果表明,废弃汞冶炼作坊与废弃汞矿周围土壤汞浓度(1.8–224 mg·kg−1)显著高于贵阳市对照点(0.14–0.26 mg·kg−1);万山汞矿区采集的植物茎叶部分和根部总汞浓度范围分别为0.07–7.9 mg·kg−1和0.06–28 mg·kg−1,显著高于对照点的同种植物茎叶部分和根部样品中总汞浓度(P < 0.001)。另外,草本植物和木本植物,以及菊科、禾本科和唇形科植物对汞的累积水平无明显差异(P > 0.05)。通过对同株植物的不同组织进行分析,发现植物茎叶部分和根部累积汞的能力存在差异,二者总汞浓度水平显著相关(R ≥ 0.58,P < 0.001),推测其与不同组织中汞的来源不同及植物体内汞转运有关。这些结果表明废弃汞冶炼作坊和废弃汞矿对周边植物的汞累积能力有显著影响,需重视废弃汞矿区的潜在生态风险。Abstract: This study analyzed mercury (Hg) concentrations in soil and plant samples collected from one abandoned Hg smelting workshop and one abandoned Hg mine in Wanshan Hg mining areas, Guizhou province, aiming to investigate the Hg accumulation characteristics of different plants and the Hg distribution in plant tissues. A total of 185 plant samples (including shoots and roots) of 77 plant species were collected, such as Asteraceae, Poaceae, and Lamiaceae. Results showed that total Hg (THg) concentrations in soil collected from Wanshan Hg mining areas (1.8–224 mg·kg−1) were significantly higher than those in soil collected from the control site in Guiyang (0.14–0.26 mg·kg−1). THg concentrations in plant shoots and roots from Wanshan Hg mining areas were 0.07–7.9 mg·kg−1and 0.06–28 mg·kg−1, respectively, which were higher than those from the control site (P < 0.001). No significant THg concentration differences were observed between herbaceous and woody plants (P > 0.05), nor did among Asteraceae, Poaceae, and Lamiaceae species (P > 0.05). THg concentrations varied in the root and shoot for the same plant, and THg concentrations in these plant tissues were significantly correlated (R ≥ 0.58, P < 0.001), which may be due to the different origins for Hg in different tissues and Hg transport within plants. These results suggested that the abandoned Hg smelting workshop and abandoned Hg mine have a substantial influence on Hg accumulation in plants, and the potential ecological risks posed by abandoned Hg mining areas deserve further attention.
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Key words:
- mercury /
- mercury mining areas /
- soil /
- plant /
- bioaccumulation
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表 1 不同采样点植物样品名称、分类和采样时间
Table 1. Names, classification and sampling time of plant samples collected from different sampling sites
中文名
Chinese name拉丁名
Latin name属
Genus科
Family采样时间
Sampling time采样点A(废弃汞冶炼作坊) Site A (an abandoned mercury smelting workshop) 鼠李 Rhamnus davurica 鼠李属 鼠李科 2017-5 木贼 Equisetum hyemale 木贼属 木贼科 2017-5 车前 Plantago asiatica 车前属 车前科 2018-10 马桑 Coriaria nepalensis 马桑属 马桑科 2017-5 野百合 Lilium brownii 百合属 百合科 2018-10 十大功劳 Mahonia fortunei 十大功劳属 小檗科 2018-10 香椿 Toona sinensis 香椿属 楝科 2018-10 棕榈 Trachycarpus fortunei 棕榈属 棕榈科 2018-10 紫茉莉 Mirabilis jalapa 紫茉莉属 紫茉莉科 2018-10 樟 Cinnamomum camphora 樟属 樟科 2017-5 博落回 Macleaya cordata 博落回属 罂粟科 2017-5 鸢尾 Iris tectorum 鸢尾属 鸢尾科 2018-10 雾水葛 Pouzolzia zeylanica 雾水葛属 荨麻科 2018-10 紫麻 Oreocnide frutescens 紫麻属 荨麻科 2017-5、2018-10 打碗花 Calystegia hederacea 打碗花属 旋花科 2018-10 蜈蚣草 Pteris vittata L. 凤尾蕨属 凤尾蕨科 2017-5、2018-10 窃衣 Torilis scabra 窃衣属 伞形科 2017-5 野蔷薇 Rosa multiflora 蔷薇属 蔷薇科 2018-10 长鬃蓼 Polygonum longisetum 萹蓄属 蓼科 2018-10 酸模 Rumex acetosa 酸模属 蓼科 2017-5 臭牡丹 Clerodendrum bungei 大青属 唇形科 2017-5 小鱼仙草 Mosla dianthera 石荠苎属 唇形科 2018-10 薄荷 Mentha canadensis 薄荷属 唇形科 2017-5 雀稗 Paspalum thunbergii 雀稗属 禾本科 2018-10 荩草 Arthraxon hispidus 荩草属 禾本科 2017-5、2018-10 狼尾草 Pennisetum alopecuroides 狼尾草属 禾本科 2018-10 青蒿 Artemisia caruifolia 蒿属 菊科 2017-5 艾 Artemisia argyi 蒿属 菊科 2017-5、2018-10 一年蓬 Erigeron annuus 飞蓬属 菊科 2017-5 小蓬草 Erigeron canadensis 飞蓬属 菊科 2017-5 菊花 Chrysanthemum morifolium 菊属 菊科 2018-10 马兰 Aster indicus 紫菀属 菊科 2018-10 苍耳 Xanthium strumarium 苍耳属 菊科 2018-10 腺梗豨莶 Sigesbeckia pubescens 豨莶属 菊科 2018-10 野茼蒿 Crassocephalum crepidioides 野茼蒿属 菊科 2018-10 采样点B(废弃汞矿) Site B (an abandoned mercury mine) 木贼 Equisetum hyemale 木贼属 木贼科 2017-5 马桑 Coriaria nepalensis 马桑属 马桑科 2017-5、2018-10 蕨 Pteridium aquilinum var. latiusculum 蕨属 碗蕨科 2017-5 樟 Cinnamomum camphora 樟属 樟科 2017-5 博落回 Macleaya cordata 博落回属 罂粟科 2017-5 醉鱼草 Buddleja lindleyana 醉鱼草属 玄参科 2017-5、2018-10 猪毛菜 Salsola collina 猪毛菜属 藜科 2017-5 腺柳 Salix chaenomeloides 柳属 杨柳科 2018-10 云南木犀榄 Olea tsoongii 木樨榄属 木犀科 2018-10 盐肤木 Rhus chinensis 盐肤木属 漆树科 2018-10 梵天花 Urena procumbens 梵天花属 锦葵科 2018-10 土荆芥 Dysphania ambrosioides 腺毛藜属 苋科 2018-10 齿牙毛蕨 Cyclosorus dentatus 毛蕨属 金星蕨科 2017-5 渐尖毛蕨 Cyclosorus acuminatus 毛蕨属 金星蕨科 2018-10 忍冬 Lonicera japonica 忍冬属 忍冬科 2017-5 川续断 Dipsacus asper 川续断属 忍冬科 2018-10 败酱 Patrinia scabiosifolia 败酱属 忍冬科 2018-10 水芹 Oenanthe javanica 水芹属 伞形科 2017-5 窃衣 Torilis scabra 窃衣属 伞形科 2018-10 野蔷薇 Rosa multiflora 蔷薇属 蔷薇科 2017-5、2018-10 灰白毛莓 Rubus tephrodes 悬钩子属 蔷薇科 2017-5、2018-10 火棘 Pyracantha fortuneana 火棘属 蔷薇科 2018-10 何首乌 Fallopia multiflora 何首乌属 蓼科 2018-10 愉悦蓼 Polygonum jucundum 萹蓄属 蓼科 2018-10 小鱼仙草 Mosla dianthera 石荠苎属 唇形科 2018-10 薄荷 Mentha canadensis 薄荷属 唇形科 2017-5 紫苏 Perilla frutescens 紫苏属 唇形科 2018-10 荩草 Arthraxon hispidus 荩草属 禾本科 2017-5 狼尾草 Pennisetum alopecuroides 狼尾草属 禾本科 2018-10 野古草 Arundinella anomala 野古草属 禾本科 2017-5 芒 Miscanthus sinensis 芒属 禾本科 2018-10 艾 Artemisia argyi 蒿属 菊科 2017-5 一年蓬 Erigeron annuus 飞蓬属 菊科 2017-5 小蓬草 Erigeron canadensis 飞蓬属 菊科 2018-10 马兰 Aster indicus 紫菀属 菊科 2017-5、2018-10 蒌蒿 Artemisia selengensis 蒿属 菊科 2017-5 菊芋 Helianthus tuberosus 向日葵属 菊科 2018-10 千里光 Senecio scandens 千里光属 菊科 2018-10 蒙古蒿 Artemisia mongolica 蒿属 菊科 2018-10 风毛菊 Saussurea japonica 风毛菊属 菊科 2018-10 对照采样点C Site C (the control sampling site) 马桑 Coriaria nepalensis 马桑属 马桑科 2018-10 蕨 Pteridium aquilinum var. latiusculum 蕨属 碗蕨科 2017-5、2018-10 醉鱼草 Buddleja lindleyana 醉鱼草属 玄参科 2017-5、2018-10 灰莉 Fagraea ceilanica 灰莉属 马钱科 2017-5 紫薇 Lagerstroemia indica L. 紫薇属 千屈菜科 2017-5 构树 Broussonetia papyrifera 构属 桑科 2018-10 匙羹藤 Gymnema sylvestre 匙羹藤属 夹竹桃科 2018-10 龙葵 Solanum nigrum 茄属 茄科 2018-10 菊叶香藜 Dysphania schraderiana 腺毛藜属 苋科 2018-10 庭菖蒲 Sisyrinchium rosulatum 庭菖蒲属 鸢尾科 2018-10 欧旋花 Calystegia sepium subsp. Spectabilis 打碗花属 旋花科 2018-10 蜈蚣草 Pteris vittata L. 凤尾蕨属 凤尾蕨科 2017-5 狭叶凤尾 Pteris henryi 凤尾蕨属 凤尾蕨科 2017-5 扁豆 Lablab purpureus 扁豆属 豆科 2018-10 刺槐 Robinia pseudoacacia 刺槐属 豆科 2018-10 葛 Pueraria montana 葛属 豆科 2018-10 窃衣 Torilis scabra 窃衣属 伞形科 2017-5 胡萝卜 Daucus carota var. sativa 胡萝卜属 伞形科 2018-10 野蔷薇 Rosa multiflora 蔷薇属 蔷薇科 2017-5 火棘 Pyracantha fortuneana 火棘属 蔷薇科 2018-10 酸模 Rumex acetosa 酸模属 蓼科 2017-5 何首乌 Fallopia multiflora 何首乌属 蓼科 2017-5 紫苏 Perilla frutescens 紫苏属 唇形科 2017-5 荩草 Arthraxon hispidus 荩草属 禾本科 2018-10 竹叶草 Oplismenus compositus 求米草属 禾本科 2017-5 芒 Miscanthus sinensis 芒属 禾本科 2017-5 艾 Artemisia argyi 蒿属 菊科 2017-5、2018-10 小蓬草 Erigeron canadensis 飞蓬属 菊科 2017-5 马兰 Aster indicus 紫菀属 菊科 2017-5 腺梗豨莶 Sigesbeckia pubescens 豨莶属 菊科 2018-10 千里光 Senecio scandens 千里光属 菊科 2018-10 蒙古蒿 Artemisia mongolica 蒿属 菊科 2018-10 苣荬菜 Sonchus arvensis L. 苦苣菜属 菊科 2017-5、2018-10 香丝草 Erigeron bonariensis 飞蓬属 菊科 2018-10 牛膝菊 Galinsoga parviflora 牛膝菊属 菊科 2018-10 表 2 万山汞矿区和对照采样点土壤THg浓度
Table 2. THg concentrations in soil samples collected from Wanshan mercury mining areas and the control site
采样地点
Sampling locationTHg 含量/(mg·kg−1)
THg concentrations范围
Range中位数
Median几何平均数
Geometric mean四分位距
Interquartile range采样点A 1.8—21 3.4 4.0 3.4 采样点B 7.9—224 93 51 197 采样点C 0.14—0.26 0.17 0.18 0.81 -
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