红树林重金属污染的研究进展

红树林重金属污染的研究进展

摘要：红树林湿地，因其固有的一些特性，能够净化来自潮汐、河水、地表径流所携带的重金属污染物。近年来红树林湿地重金属污染问题已引起了国内外学者们的极大关注,并对此进行了大量的研究。本文重点对红树林沉积物中的重金属的分布，迁移与释放以及其对红金属污染的净化机制进行了综述；此外还对不同的重金属污染进行评价方面的研究进展进行了归纳介绍。最后,对今后红树林的研究趋势提出了一些看法。

关键词：红树林沉积物；重金属；分布；净化机制；污染评价

随着人口膨胀、城市化和工业化的急速发展，再加上飞速发展的海洋船泊运输业、农业和渔业等人为活动的影响，大量的污染物被排放到江河湖海中，这样就会给环境带来沉重的生态恢复的压力［1］。尤其是重金属污染物，因不能被生物降解、残留时间长，而且通过食物链富集等特性，受到我们越来越多的关注。

如何处理受重金属污染的水体和土壤日益受到环境和生态学家们的重视。传统的重金属处理方法,如物理、化学方法，都存在价格昂贵、易造成二次污染等缺陷。由于植物除重金属具有成本低、易操作、无副作用等特点，得到迅猛发展，而其中最为重要的便是湿地中生长的红树林植物群落了。红树林湿地是分布于热带、亚热带海湾、河口潮间带重要的植被类型，对维护海湾河口地区的生态平衡起这重要的作用。现在将红树林湿地作为废物，污水处理厂已引起关注［2］。

1 在红树林沉积物中重金属分布特征的研究

1.1 在红树林沉积物中重金属分布和迁移

近些年来，随着环境污染的加剧和各国对红树林湿地保护的重视，有关红树林湿地沉积物中重金属污染物的富集及其与沉积物理化性状关系的研究得到了较多的开展. 从近年来国内外一些红树林湿地沉积物中几种主要重金属含量的测定结果，可以看出，红树林沉积物重金属含量大体上表现为：Mn> Zn> Cu、Pb> Ni> Cd［3］。

植物吸收重金属取决于环境中重金属的种类、数量以及植物的种类和特性。在红树林群落里，不同的物种对不同重金属离子的吸收也不相同。植物对不同的

重金属吸收能力不同。红树林对Cu、Pb、Zn、Cd的吸收累积能力有显著差异：Cu、Pb、Zn含量在叶中为：白骨壤叶>秋茄叶>桐花树叶，Cd含量为白骨壤叶>桐花树叶>秋茄叶［1］。

不同的植物对重金属吸收的能力不同。Del Rio等人[4]曾对99种湿地植物对重金属Pb、Cu、Zn、Cd、Sb、As的吸收情况进行了比较，结果表明：A.azurea，B.vulgaris，C.fuscaturm，C.arvensis，C.dactylon等植物对重金属有较高的吸收性能。

植物的不同部位的吸收重金属能力也不同。一般植物地下部分重金属的含量比地上部分高很多倍。郑文教等研究表明，红树林细根是吸收重金属的主要器官，元素含量显著高于其他部位，地上部茎、枝、叶、花各元素中，Cu仅为细根中含量的26%-48%（茎皮最低），Pb仅为细根的12-22%，Zn为18-22%，Mn叶中含量较高，仅比细根低10.3%，其余部位为细根的7-20%；地下各部分的重金属含量顺序为：细根>中根>大根［5,6］。而且缪绅裕对植物各器官中Ni 、Cu 含量进行测定（详见见表1）也表明：植株Ni 含量基本为根> 叶> 茎> 原胚轴;Cu 含量,C0 组和C1 组为根> 茎>叶> 原胚轴,C5 和C10组为根、茎> 原胚轴> 叶. 随着污水处理浓度的增大,各器官的重金属含量均增大,其中以叶中的Ni 和原胚轴中的Cu 增加最为显著。与背景值比较,C0 组累积系数变大，各污水处理组均变小。同一处理组中植株对Cu的累积系数平均大于Ni ,但随着污水处理浓度的上升,二者差异越来越小。累积系数平均值大小排列有一定差异，Ni 为根> 叶> 原胚轴、茎，而Cu 为根> 茎> 原胚轴和叶。不同处理组植株的不同器官对Ni 、Cu 的富集作用差异较大. 各器官的累积系数随污水处理浓度的上升而下降[7]。

表1 植物体各器官中Ni、Cu 含量

1.2 重金属元素在沉积物中存在形态

土壤和沉积物中的重金属不是简单地以某一离子或基团存在，而是以各种不同的结合形态存在的，不同形态的金属具有不同的化学活性和生物有效性，单纯地测定重金属污染物的总浓度不足以说明水体沉积物复杂的地球化学过程和确切表征其污染特性和对生物的危害性。重金属在沉积物中的存在方式主要有4 种，即吸附、与铁锰的水合氧化物共沉淀、被有机分子络合、结合于矿物晶格中，据此可以将沉积物重金属的形态划分为：可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态、残渣态[8]。

刘景春[9]的研究表明：东寨港红树林沉积物中Cr 以硫化物及有机结合态和残渣态存在；Cu 以硫化物及有机结合态为主；Zn 主要以硫化物及有机结合态和可交换离子态存在；Cd 以残渣态为主；Pb 基本上以残渣态和硫化物及有机结合态存在。其通过对中国主要红树林地区沉积物研究得出这样的结论：Cr、Cu、As、Pb 形态中有机质- 硫化物结合态含量相对较高，这可能是由于红树林沉积物中高有机质含量和高硫含量所致。

重金属污染物在沉积物中具有不同的存在形态就涉及到不同的研究方法。对于重金属污染物在土壤或沉积物颗粒物上结合形态的的分布可直接用 X 射线衍射法（XRD）、傅立叶变换红外光谱法（FT－IR）和质子诱导 X 射线发射分析法（PIXE）等方法测定[10]。

沉积物中重金属元素总是在不断地发生时空的迁移和价态、形态的转化，这一过程极其复杂多样；归纳为四个主要物理化学作用，即：溶解-沉淀作用、离子交换与吸附作用、络合-离解作用、氧化还原作用[11]。这些作用过程受到沉积物的酸碱度(pH)、氧化还原电位（Eh）、温度、盐度、有机质含量、植物根系及微生物生活能力等多种环境、生物因素的综合制约，进而影响着重金属在沉积物中存在的形态和分布[3]。

2 红树植物抗重金属污染的机制

红树林湿地系统具有独特而复杂的净化机理，能够利用植物-土壤的共同作用，通过过滤、吸附、离子交换、植物吸收来实现对重金属离子的净化作用。2.1 吸收到体内的重金属重新排出体外

这种降解重金属毒害的方式是生物界最为常见的植物应对环境的毒害时，自我的排斥现象。在重金属胁迫红树植物时，由于红树群落里的乔木或者灌木通过