1、精品文檔 五種重金屬在小麥植株不同器官中的分布特點 邵 云,姜麗娜, 李 向力,魯旭陽,李春喜 河南師范高校生命科學(xué)學(xué)院,河南 新鄉(xiāng) 453007 摘要：為爭辯 Cd,Pb, As, Cu,Zn 等 5 種重金屬在小麥植株不同器官的分布特點,以鄭州 9023 為供試品種,接受田間試 驗方法,應(yīng)用原子吸取分光光度法和電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ ICPS）分別測定了小麥植株不同器官的重金屬質(zhì) 量分?jǐn)?shù)并進行了分析；結(jié)果說明,小麥植株中較易富集 Cd 的器官是根,葉及廢棄物,較易富集 Pd, As 的器官是根,莖及 廢棄物,較易富集 Zn, Cu 的器官是根,莖和籽粒；在這 5 種重金屬中, Z

2、n 在小麥莖和籽粒中的富集系數(shù)最高, Cd 在地上 部分其他器官的富集系數(shù)最高,而 Pb 在這些器官中富集系數(shù)均為最低, Cu 和 As 就居中； 關(guān)鍵詞：小麥；重金屬；器官；分布 中圖分類號： 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： 1672-2175（2022） 02-0204-04 小麥?zhǔn)鞘澜缟献钪匾募Z食作物,全世界約有 表 1 田間試驗重金屬處理質(zhì)量分?jǐn)?shù) 一半以上的人口以小麥作為主要糧食；在我國,小 Table 1 Content of heavy metals treatments in field 麥又是僅次于水稻的其次大作物,其產(chǎn)量和品質(zhì)直 處理 wCd wPb wAs wCu wZn

3、/mg kg-1 /mg kg-1 /mg kg-1/mg kg-1 /mg kg-1 接影響我國人民飲食水平的提高；目前, “優(yōu)質(zhì),高 投放質(zhì)量分?jǐn)?shù) 600 30 100 250 產(chǎn), 高效, 生態(tài), 安全”和諧進展已成為小麥生產(chǎn)的 實測質(zhì)量分?jǐn)?shù) 目標(biāo)；而重金屬是涉及農(nóng)產(chǎn)品安全問題的主要污染 物之一；重金屬具有很強的蓄積性,隱匿性,不行 逆性和長期性 1,它性質(zhì)穩(wěn)固,難以降解,半衰期 2 所示,小區(qū)面積 24 m （ 12 m 2 m ）；小麥于 10 月 12 日播種,把握基本苗為 180 萬 /hm 2,人工打畦, 大多較長；同時重金屬在土壤中移動性相對較小, 條播,寬窄行種植,播深 5

4、 cm；其它治理同大田常 主要積存在 0 20 cm 的耕作層土壤中,很少遷移 規(guī)措施； 于小麥臘熟期采集各小區(qū)植株, 分別成根, 至 40 cm 以下,且只有很少一部分能隨作物地上部 分的收成而被移去 2 ,所以土壤或植物一旦遭受重 金屬污染,就會不斷積存,不易治理復(fù)原；假如重 金屬進一步通過食物鏈進行傳遞和富集,在人體內(nèi) 莖,葉,葉鞘,穗軸,穎片,籽粒和廢棄物（小麥 植株上已變黃的葉片,葉鞘和心葉已死的無效蘗 等）個不同器官,依次用自來水,蒸餾水,去離 子水反復(fù)沖洗,烘干,稱重,粉碎,過篩,接受 蓄積起來,就會對人體造成潛在性的危害,引起致 HNO 3-H2O2-HClO 4 酸消解法消解

5、； 同時在各小區(qū)內(nèi) 畸,致癌,致突變等疾??；本文就 5 種重金屬在小 用對角線法取 0 20 cm 的耕作層土壤,充分混合, 麥植株不同器官分布的情形進行爭辯,以期為小麥 安全生產(chǎn)中重金屬把握技術(shù)體系的建立供應(yīng)理論 依據(jù)； 1 材料與方法 試驗于 2022 2022 年在河南師范高校小麥試 驗田進行,試驗地土壤類型為兩合土, pH 為 風(fēng)干,粉碎,過篩, 接受王水 -HClO 4 酸消解法消解； 消 解 后 的 溶 液 用 原 子 吸 收 分 光 光 度 儀 （ 日 本 HITACHI 公司生產(chǎn), Z-5000 型）測定樣品中 Cd, Pb,Cu ,Zn 質(zhì)量分?jǐn)?shù) 3 ,用電感耦合等離子體原子

6、 發(fā)射光譜儀（美國 TJA 公司生產(chǎn), IRIS Advantage 型）測定樣品中 As 質(zhì)量分?jǐn)?shù) 4 ； ,土壤肥力水平較高：有機質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù) , 試驗結(jié)果應(yīng)用 Excel 和 SPSS 統(tǒng)計軟件進行 全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù) ,速效氮質(zhì)量分?jǐn)?shù) g/g, 分析； 速效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù) g/g ,速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù) 2 結(jié)果與分析 g/g；播種前分別將 CdCl2,PbCH3COO 2,NaAsO 2, CuSO4, ZnSO 4（均為 AR ） 5 種重金屬鹽均勻添加 到 0 10 cm 耕作層的土壤中, 添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)如表 1精品文檔 5 種重金屬在小麥植株不同器官的分布 從試驗結(jié)果（表 2,表 3）可知,在臘熟

7、期, 小麥不同器官 Cd 質(zhì)量分?jǐn)?shù)從大到小依次為：廢棄 第 1 頁,共 4 頁精品文檔 表 2 5 種重金屬在小麥植株不同器官的質(zhì)量分?jǐn)?shù) Table 2 Content of five heavy metals in different organs of wheat 器官 wCd/mg-1 kg -1 wPb/mg kg -1 wAs/mg kg -1 wCu/mg kg -1 wZn/mg kg 根 表 3 葉 葉5鞘 廢070棄物 莖 514穗軸 033.510-4穎片 387.210-4籽粒 02.910-55 種重金屬在小麥植株地上部分不同器官的累積量及其分布系數(shù) 1 Table 3

8、 Accumulation and distribution coefficients of five heavy metals in different above-ground organs of wheat 器官 Cd 分布系數(shù) Pb 分布系數(shù) 累積量 As 分布系數(shù) 累積量 Cu 分布系數(shù) 累積量 Zn 分布系數(shù) 累積量 累積量 / g株 -1 / g株 -1 / g株 -1 / g株 -1/ g株 -1葉 葉鞘 廢棄物 莖 穗 軸 穎 片 籽 粒 1 分布系數(shù),即植株某器官某種重金屬累積量占地上部分該重金屬總累積量的百分比 物 葉 根 葉鞘 穎片 穗軸 莖籽粒；Cd 累積量大 小依次

9、為：廢棄物 葉 穎片 葉鞘 籽粒 莖 穗軸； 廢棄物 葉鞘 葉 穗軸；所以,小麥植株中較易富 集 Cu 的器官是根, 莖和籽粒； 不同器官 Zn 質(zhì)量分 可見,小麥植株中較易富集 Cd 的器官是根,葉及 數(shù)依次為：根 莖 籽粒 廢棄物 穎片 穗軸 葉鞘 廢棄物； 不同器官 Pd 質(zhì)量分?jǐn)?shù)依次為： 根 廢棄物 葉； Zn 累積量依次為：籽粒 莖 穎片 廢棄物 葉 葉 莖 葉鞘 穎片 穗軸 籽粒； Pd 累積量依次為： 鞘 葉 穗軸,即小麥植株中較易富集 Zn 的器官是 廢棄物 莖葉鞘 穎片 葉 籽粒 穗軸； 可見, 小麥 根,莖和籽粒；由此可見,臘熟期小麥植株不同器 植株中較易富集 Pd 的器官

10、是根,莖及廢棄物；不 官重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)和累積量大相徑庭； 同器官 As 質(zhì)量分?jǐn)?shù)依次為：根 廢棄物 葉 莖葉 5 種重金屬在小麥不同器官富集才能的比較 鞘 穗軸 穎片 籽粒； As 累積量依次為：廢棄物 富集系數(shù)（又稱吸取系數(shù)） ,即植株某器官的 莖 葉 籽粒 葉鞘 穎片 穗軸；可見,小麥植株中 重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)占土壤相應(yīng)重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)（實測 較易富集 As 的器官是根,莖及廢棄物；不同器官 值）的百分比 5 ；不同重金屬在小麥臘熟期不同器 Cu 質(zhì)量分?jǐn)?shù)依次為：根 葉 廢棄物和穎片 葉鞘 官的富集系數(shù)如表 4 所示；小麥根和葉的重金屬富 籽粒 莖和穗軸； Cu 累積量依次為： 籽粒 莖 穎片

11、集系數(shù)從大到小依次為 CdAsZnCuPb ,葉鞘, 表 4 5 種重金屬在小麥不同器官的富集系數(shù) Table 4 Enrichment coefficients of five heavy metals in different organs of wheat 器官 CdPb富集系數(shù) /% CuCdPb排序位次 CuZn As 根 1 5 2 4 3 葉 葉15243鞘 廢15432棄物 15342莖 穗25431軸 穎15432片 15432籽粒 25431精品文檔 第 2 頁,共 4 頁精品文檔 穗軸和穎片的富集系數(shù)為 CdZnCuAsPb ,廢棄 和 As 就居中；這一結(jié)果與其他爭辯者

12、得出的結(jié)論 物的富集系數(shù)為 CdZnAsCuPb ,而莖和籽粒的 富集系數(shù)就為 ZnCdCuAsPb ；從表 4 仍可以看 基本一樣 79 ； 小麥生產(chǎn)中把握重金屬污染的栽培措施 出, Cd 處理下小麥的根,葉,葉鞘,廢棄物和 As 在生產(chǎn)實踐上,把握小麥重金屬污染可以實行 處理下根的富集系數(shù)都超過了 100,即小麥植株 以下三項措施： （ 1）在重金屬污染的土壤上收割小 某些器官能夠富集較高質(zhì)量分?jǐn)?shù)的重金屬,其質(zhì)量 分?jǐn)?shù)甚至能超過土壤中相應(yīng)重金屬的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；而 麥時,最好將植株連根拔起,以防止根中含有大量 的重金屬殘留在土壤中； （ 2）莖葉和廢棄物等器官 Pb 處理下各器官富集系數(shù)都未超過

13、 26, Cu 處理 也不宜再用于飼料或者漚肥,可以用作造紙及編織 下各器官富集系數(shù)都未超過 34, Zn 都未超過 工藝品等,防止重金屬重新進入食物鏈中； （ 3）對 47%,結(jié)合 5 種重金屬元素各器官富集系數(shù)排序位 次可以看出, Cd 是最簡潔在小麥植株富集的元素； 于小麥籽粒而言, Cd,Pb,As 在籽粒中富集較少, 分布系數(shù)均小于 10,而 Cu,Zn 在籽粒中富集較 Zn 在小麥體內(nèi)富集才能僅次于 Cd,且在莖和籽粒 多,分布系數(shù)都大于 40,所以對待不同重金屬污 中的富集系數(shù)超過了 Cd,說明 Zn 特殊易于在小麥 染情形應(yīng)實行不同的措施,即假如在 Cd 或 Pb 或 的籽粒和

14、莖中富集, 在土壤 -小麥系統(tǒng)中遷移才能也 比較強； 相比之下, Pb 是這 5 種元素中最難于吸取 As 污染程度較輕的土壤上種植小麥,其可食部分 籽粒中相應(yīng)重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低,有可能低于 富集的重金屬元素,而 Cu 表現(xiàn)居中；至于 As,就 國家食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的答應(yīng)量（ Cd 為 0.1 mg/kg , Pd 顯示為在小麥地下部分富集較多,越向上部的器官 As 富集量就陡然削減的變化趨勢； 3 爭辯 為 mg/kg, As 為 0.7 mg/kg ）,不會超標(biāo)；但如 果在 Cu 或 Zn 污染的土壤上種植小麥, 籽粒中可能 富集較多的 Cu 或 Zn,甚至可能超出國家食品衛(wèi)生 3.1 小麥不

15、同器官富集重金屬才能不同 標(biāo)準(zhǔn)的答應(yīng)量（ Cu 為 10 mg/kg , Zn 為 50 mg/kg ）, 對人體造成危害,所以不能食用； 參考文獻： 1 陳懷滿 . 土壤 - 植物系統(tǒng)中的重金屬污染 M. 北京 : 科學(xué)出版社 , 1996: 1 2. CHEN H M. Pollution of heavy metals in soil-plant systemM. Bei-jing: Science Press, 1996: 1 2. 由試驗結(jié)果可知,小麥植株中較易富集 Cd 的 器官是根,葉及廢棄物,較易富集 Pd,As 的器官 是根,莖及廢棄物,較易富集 Zn,Cu 的器官是根, 莖

16、和籽粒；許多資料顯示小麥不同器官重金屬質(zhì)量 分?jǐn)?shù)從大到小為：根 莖籽粒 5, 6 ,而本試驗結(jié)果 顯示,小麥不同器官的 Cd, Pb,As , Zn 質(zhì)量分?jǐn)?shù) 依次為根 莖 籽粒, Cu 質(zhì)量分?jǐn)?shù)就為根 籽粒 莖, 與前人試驗結(jié)果并不完全相符；緣由可能是由于供 試小麥的品種,土壤類型及背景值,重金屬元素的 2 李海華 , 劉建武 , 李樹人 , 等. 土壤植物系統(tǒng)中重金屬污染及作 物富集爭辯進展 J. 河南農(nóng)業(yè)高校學(xué)報 , 2022, 341 : 30 34. LI H H, LIU J W, LI S R, et al. The present progress of research on

17、 外形,水溫條件, 選取的生育期及器官不完全統(tǒng)一, 盆栽試驗或水培試驗條件與大田試驗條件也不能 達heavy metal pollution and plant enrichment in soil-plant system J. Journal of Henan Agricultural University, 2022, 341: 30 34. 到完全一樣所導(dǎo)致的；因此,對于重金屬在小麥 植 3 楊惠芬 , 明元 , 沈文 . 食品衛(wèi)生理化檢驗標(biāo)準(zhǔn)手冊 M. 北京 : 中 株體內(nèi)不同器官的分布不能一概而論,仍有待進 一步的試驗驗證和探討； 3.2 不同重金屬在小麥植株內(nèi)富集才能不同 不同的

18、重金屬元素在土壤 -植物系統(tǒng)中的背景 值,離子外形,遷移才能,吸附或絡(luò)合才能及對植 物的毒害作用總是不一樣的,元素在植株中的質(zhì)量 分?jǐn)?shù),累積量,分布系數(shù)等指標(biāo)都不能用于不同重 國標(biāo)準(zhǔn)出版社 , 1998: 101 132. YANG H F, MING Y, SHEN W. Standard manual of physics and chemistry test on foodM. Beijing: Standards Press of China, 1998: 101 132. 4 林維宣 , 王玉萍 , 張華一 . 電感耦合等離子體質(zhì)譜法 ICP-MS 測 定甜菜顆粒粕中的砷含量 J.

19、中國甜菜糖業(yè) , 20224: 19 20. LIN W X, W AGN Y P, ZHANG H Y . Determination of arsenic in beet grain pulp by ICP-MSJ. China Beet & Sugar, 20224: 1920.金屬元素間的相互比較,而富集系數(shù)就能夠表征土 5 吳燕玉 , 王新 , 梁仁祿 , 等 . 重金屬復(fù)合污染對土壤 -植物系統(tǒng)的 壤 -植物系統(tǒng)中不同重金屬遷移才能的大小, 是一個 表示不同元素間差異的較為合適的指標(biāo)；從試驗結(jié) 果可以看出,在土壤 -小麥系統(tǒng)中,表現(xiàn)為 Cd 在小 麥根,葉,葉鞘,穗軸,穎片和廢棄物

20、的富集系數(shù) 均為最高, Zn 在小麥籽粒和莖中富集系數(shù)最高, 而 生態(tài)效應(yīng) : . 對作物, 苜蓿, 樹木吸取元素的影響 J. 應(yīng)用生態(tài) 學(xué)報 , 1997, 85: 545 552. WU Y Y , WANG X, LIANG R L, et al . Ecological effect of com- pound pollution of heavy metals in soil-plant system: . Effect on element uptake by crops, alfalfa and tree J. Chinese Journal of Applied Ecology

21、, 1997, 85: 545 552. 地上部分全部器官中 Pb 的富集系數(shù)均為最低, Cu 6 馮紹元 , 邵洪波 , 黃冠華 . 重金屬在小麥作物體中殘留特點的田 精品文檔 第 3 頁,共 4 頁精品文檔 間試驗爭辯 J. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報 , 2022, 184: 113115. FENG S Y , SHAO H B, HUANG G H. Field experimental study on 態(tài)效應(yīng)的爭辯 J. 生態(tài)學(xué)雜志 , 2022, 194: 3842. WANG X, LIANG R L. Interaction and ecological effect of com- 7

22、 the residue of heavy metal in wheat cropJ. Transactions of the 9 bined pollution for heavy metals on soil-rice paddy system J. Chi-CSAE, 2022, 184: 113 115. nese Journal of Ecology, 2022, 194: 38 42. 徐紅寧 , 許嘉琳 . 土壤環(huán)境中重金屬復(fù)合污染對小麥的影響 J. 莫爭 , 王春霞 , 陳琴 , 等 . 重金屬 Cu,Pb, Zn, Cr, Cd 在水稻植 中國環(huán)境科學(xué) , 1993, 135

23、: 367 371. 株中的富集和分布 J. 環(huán)境化學(xué) , 2022, 212: 110 116. MO Z, WANG C X, CHEN Q, et al . Distribution and enrichment of XU H N, XU J L. The effect of complex pollution of heavy metals in soil environment on the growth of wheat J. China Environmental Science, 1993, 135: 367371. heavy metals of Cu, Pb, Zn, C

24、r and Cd in paddy plant J. Environ- mental Chemistry, 2022, 212: 110 116. 8 王新 , 梁仁祿 . 土壤 -水稻系統(tǒng)中重金屬復(fù)合污染物交互作用及生 Distribution of five heavy metals in different organs of wheatSHAO Yun, JING Li-na, LI Xiang-li, LU Xu-yang, LI Chun-xi College of Life Sciences, Henan Normal University, Xinxiang, Henan 453007, China Abstract: Distribution of heavy metals in different