水葫芦中重金属含量的测定与生态应用

水葫芦中重金属含量的测定与生态应用
作者：张劲松
来源：《中学生物学》2008年第04期
摘要介绍如何指导学生进行课外实践活动，从定量分析的角度测定了水葫芦对重金属元素(以pb计)的吸收情况，并应用统计分析的方法确，认了水葫芦在污染的水体中能大量吸收Pb，从而确认了水葫芦在环境污染治理中的应用价值。

关键词水葫芦 Pb含量测定生态应用
中图分类号G633.91文献标识码Q
新课标更多要求教师更新教育理念：重视理论和实际的结合，体现学科的应用价值，开展相应的课外探究活动。

如何指导学生进行活动并撰写相关实验报告也是必须研究的问题。

下面是学生的一个研究报’告：
1课题背景
现如今水污染已成为热点问题，特别在经济比较发达的地区由于大量加工工业的出现，相伴随的污染问题也日渐突出。

大量文献报道可利用植物进行水污染的治理，如果这样，首先得对植物在水体中对重金属元素能否吸收以及吸收量的多少进行研究，并分析这种吸收是否具有应用价值，由此选择了这样一个课题。

2课题展开
如何进行测量呢?首先要选择合适的被测材料。

2．1材料的选择
本实验中选择了水葫芦。

该植物是一种外来植物，当初被引进的理由是这种植物繁殖速度快，对环境要求不高，可作为饲料应用于家畜的养殖。

但没有被人们意料的是，正是这种快速
的繁殖，对环境造成了一定的破坏：成为本地水生植物的优势种，影响了其它水生植物的生长和繁殖，大量繁殖的水葫芦还阻塞了航道等。

我们能否化害为利呢?比如应用其对环境要求不高及快速繁殖的特点，若同时能大量吸收水体中的重金属，不是很好的水体“植物清洁32"吗?因此决定选择这种植物为研究对象。

2．2材料的处理
取样：选择一个污染较严重的湖泊，用烧杯取水灌注于水瓶中带回。

另外随机选大小生长状态完全一样的水葫芦植株100株。

100株植物平均分为2大组，一组培养于清水中，另一组培养于污水中。

每大组再均分为10小组。

在培养前每组选取2株植物测量其中的Pb含量，作为前测数据。

其它植株培养7 d 左右，每天观察它的生长状态，并做记录。

7 d后同时采摘两组中相应组别植物叶片若干，进行Pb也含量分析。

测量共进行10个组次。

同时对水体中的Pb进行含量测定。

在培养过程中注意：两组培养液的量相等，而且每天要向培养装置中补足相应的培养液，放置于阳光充足的地方。

2．3水葫芦体内重金属含量的测定
测量仪器与试剂：
测量仪器：台式干燥箱、箱式电阻炉、分析天平、紫外可见光分光光度仪等。

试剂：铅贮备液、硫化钠溶液、醋酸盐缓冲液(PH3.5)。

测量方法
标准品液和样品液的制备
标准品液的制备：分别在50 mL容量瓶中，加入标准铅溶液0、0.5、1.0、1.5、2.0 mL，编号为1～5，备用。

另取空坩埚5只，550℃，恒重，冷却。

分别加入硫酸1.0mL，使恰湿润，用低温加热至硫酸除尽后，加硝酸0.5 mL蒸干至氧化氮蒸气除尽后，放冷，加盐酸2 mL 置水浴上蒸，后加水15 mL，滴加氨试液至对酚酞指示液显中性，再加缓冲液(pH=3.5)2 mL，微热溶解后，定量转移至已备好的50 mL容量瓶中，并稀释至刻度。

样品液的制备：
取置于清水中的干净叶片，置50～60℃烘干，粉碎，于燥至恒重，精称1.4892 g至坩埚中缓缓灼烧，加硫酸1 mL，加热至硫酸除尽，550℃炽灼至完全灰化，加硝酸0.5 mLl，其余操作同标准液的制备。

另取置于污水中的叶片按上述方法处理后，精密称取1.4740 g同上法操作。

重金属含量的测定：
最大吸收波长的确定：取标准品1、5号，样品液1(清水中)、样品液2(污水中)各2.5 mL，用pH3.5的缓冲液稀释至10mL，4个瓶中加10mL Na2S溶液摇匀，静置5min后，以标准品1号为空白，在紫外可见光分光光度仪上显示标准品和样品均在214 nm处有最大吸收，确定214 nm为测定波长。

标准品和样品中重金属含量的测定：精密取标准品溶液、样品液2.5 mL，加pH3.5缓冲液5 mL，各加10 mL Na2试液，再加pH3.5缓冲液至10 mL，摇匀后静置5 min，在214 nm处依次测定吸光度。

根据标准品的吸收度和样品的吸收度计算样品Pb含量。

3实验结果与分析
3．1实验结果
实验过程中发现，在污水中培养的植物叶片中有少量散状分布的浅黄斑，说明污水对植物的生长有不良影响。

实测样品Pb含量：(单位：ug/g)
3．2对结果进行相关性检测
为准确分析水葫芦在生长过程中对重金属(本次探究中以Pb为例)的吸收状况，对上述数据进行统计学分析，寻找内在规律。

参考数据为清水中培养的水葫芦和污水中培养的水葫芦。

分析方法主要是单因素方差分析。

结果如表2。

数据显示，实验组与对照组有显著性差异，说明水葫芦能有效吸收水体中的重金属。

3．3结果分析与探讨
应用紫外分光光度法可快速精确测量生物体内重金属的含量，在本探究中利用待测样品的吸收度与标准品吸收度的比较能简化计算过程，回避回归方程的确定等需要较高要求知识背景的困难，更能够为中学生所接受应用。

若按植物体内能富集9.0 ppm，以2.kg/m2(水葫芦分布量)为标准计算，可吸收Pb的量为2mg/m2、周吸收量相当可观。

由此可见，水葫芦可有效吸收水体中的Pb。

获取的吸收过污染物的水葫芦不能再作为饲养家畜的饲料，而应进行无害化处理。

但能否进行生物冶金，将其中的重金属提炼出来，关于这方面的研究应有一定的实用价值。

水葫芦作为一种外来生物对环境构成了较严重的威胁，若能将其在环境保护方面的作用开发出来，对这种有争议的生物而言无异是一种福音。

通过本次的调查研究，确实发现了它在吸收重金属污染物方面在重要作用。

在环境污染严重的地区适当地培养一些水葫芦类的植物可以减轻环境的污染。