一、背景与意义
研究背景有色金属采选加工业带来严重的复合重金属污染，本研究以某石煤钒矿采选、冶炼带来的周边重金属污染土壤和水体为对象，对V、Cd和Cr的复合污染展开研究
植物萃取是指在受重金属污染的土壤上连续的种植专性植物并收割植物茎叶作离地处理，以降低土壤中的重金属浓度的新兴技术。对污染土壤进行原位修复具有成本低、环境可持续性的优点。
研究意义为植物联合萃取技术修复复合重金属污染提供参考；构建陆生、水生植物生态缓冲屏障体系，治理矿区复合重金属污染土壤及水体。
二、内容与目标
研究内容以陆生植物对土壤中多种阴阳离子共存重金属（ V、Cr、Cd）的富集量为指标，对陆生草本植物进行筛选和联合种植模式进行优化研究，探寻在不同组合比例下对土壤重金属的萃取效果。
研究水生植物(挺水、沉水、浮水）对水体重金属的削减量以及联合种植模式，考察水生植物对重金属萃取能力，构建特征重金属削减生态缓冲屏障体系。
研究目标优选出富集能力强的陆生草本植物和水生植物；探寻陆生草本植物和水生植物联合种植的最佳组合比例；采用植物联合萃取技术缓解钒矿区的污染现状，构建植物修复带，并使其对特征重金属污染物削减量最大化。
三、方法与成果
• 试验区土壤和河道水体重金属污染浓度模拟• 陆生植物种类的筛选和联合种植比例优化• 水生植物的种类筛选和联合种植比例优化
室外温室实验基地
现场调研和采样
3.1试验区土壤和河道水体重金属污染浓度模拟
陆生植物组合模式萃取地表径流及土壤重金属的试验浓度
水生植物组合模式萃取河道重金属的试验浓度
3.2陆生草本植物种类的筛选
陆生草本植物的筛选研究以重金属富集量为主要评价指标，研究不同浓度复合重金属污染下植草本植物对重金属的富集能力，筛选出富集能力强，生物量大的草本植物3种。结合文献中重金属富集植物和钒矿区优势植物，选取植物。
试验方法
采用水培的试验方法，分别设置重金属浓度1HM（ ρ(V)、ρ(Cd)、ρ(Cr)为1.40、0.08、0.60mg/L）、5HM、10HM、20HM；设置3组平行，1组空白；试验周期依据相关文献确定为5周；试验周期末进行生物量、重金属含量的测定。
重金属浓度对植物生长量的影响试验组植物干重呈降低的趋势，高浓度重金属对植物生长有抑制作用；蒌蒿＞蜈蚣草＞紫花苜蓿＞鱼腥草＞白三叶草
不同植物对重金属V的富集能力蜈蚣草地上部分V含量显著高于其他植物，最高达到最大1908.19mg/kg；紫花苜蓿地上部分对V的富集量最小；富集能力排序为：蜈蚣草＞蒌蒿＞鱼腥草＞白三叶草＞紫花苜蓿
蜈蚣草地下部分V含量最高，为1436.31mg/kg；紫花苜蓿地下部分V含量最低；富集能力排序为：蜈蚣草＞蒌蒿＞白三叶草＞鱼腥草＞紫花苜蓿
不同植物对重金属Cr的富集能力蜈蚣草地上部分Cr含量最大，为2016.14mg/kg；紫花苜蓿地上部分对Cr的富集量最小；富集能力排行：蜈蚣草＞蒌蒿＞白三叶草＞鱼腥草＞紫花苜蓿
蜈蚣草地下部分Cr含量最大，为1917.98mg/kg；鱼腥草地下部分对Cr的富集量最小；富集能力排行：蜈蚣草＞白三叶草＞蒌蒿＞紫花苜蓿＞鱼腥草
不同植物对重金属Cd的富集能力鱼腥草地上部分Cd含量最大，为145.28mg/kg；蜈蚣草地上部分对Cd的富集量最小；富集能力排行：鱼腥草＞白三叶草＞紫花苜蓿＞蒌蒿＞蜈蚣草
白三叶草地下部分Cd含量最大，为241.61mg/kg；蜈蚣草地下部分对Cd富集量最小；富集能力排行：白三叶草＞紫花苜蓿＞鱼腥草＞蒌蒿＞蜈蚣草复合重金属污染下对单一重金属富集的绝对量
蒌蒿和蜈蚣草的土培验证试验以重金属富集量为主要评价指标，研究土培不同浓度复合重金属污染下蒌蒿和蜈蚣草对重金属的富集能力，验证土培条件下两种植物对重金属的富集能力。
试验方法
采用土培的试验方法，分别设置重金属浓度1HM（ ρ(V)、ρ(Cr)、ρ(Cd)为70、30、4mg/kg）、5HM、10HM；设置1组空白对照；试验周期依据相关文献确定为5周；试验周期末进行生物量、重金属含量的测定。蒌蒿和蜈蚣草地上部分对重金属V、Cr、Cd富集的绝对量
蒌蒿和蜈蚣草地上部分对重金属V积累的绝对量最大值分别为5048.1和6001.1μg；蒌蒿和蜈蚣草地上部分对重金属Cr积累的绝对量最大值分别为5403.6和11786.8μg；
蒌蒿和蜈蚣草地上部分对重金属Cd积累的绝对量最大值分别为417.1和316.9μg；
两种培养条件下蒌蒿和蜈蚣草对重金属富集量的对比
蒌蒿土培对重金属的富集量地上部分均优于水培
蜈蚣草土培验证试验可证实蒌蒿和蜈蚣草两种植物对重金属V、Cr、Cd具有显著的富集能力。
3.3陆生草本植物联合种植比例优化（搭配）
试验方法
选择草本植物为蒌蒿、三叶草、鱼腥草和紫花苜蓿；设计8种组合比例，选择长势均基本一致的植物，在水培条件下进行试验，历时5周，每组的初始总生物量设为40g；
试验结束后洗净烘干植物，测定植物地上部分和根部的重金属含量、生物量，计算不同组合模式的重金属提取量，优选出最佳组合比例。
不同组合模式下组合模式对4种重金属的总富集量
3号搭配模式对4种重金属的吸收总量均最高，其中鱼腥草和三叶草的根部的吸收量所占的比例最大。3号模式（蒌蒿：三叶草：鱼腥草：紫花苜蓿=2:2:4:2）的总提取量最大，地上部分单位质量植物对Cd、Cr和V的提取量分别为14.28、110.67和196.79g/kg。
3.4水生植物的筛选
3.4.1挺水植物的筛选
3.4.2浮水植物的筛选
3.4.3沉水植物的筛选
3.5沉水植物搭配模式对复合重金属削减效果的影响
3.6浮水植物搭配模式对复合重金属削减效果的影响
试验方法：浮水植物组合实验选择的植物是：睡莲、菱、凤眼莲。每箱（水量10L）的植物数量为4棵，按照表6-2（棵数比），进行试验，设置平行两组，空白一组。试验周期为三周，每4天取一次水样。
3.7挺水植物搭配模式对复合重金属削减效果的影响
试验方法：挺水植物组合实验选择的植物是：菖蒲、芦苇、空心莲子草。每箱（水量10L）的植物数量为20棵，按照表6-3（棵数比），进行试验，设置平行两组，空白一组。试验周期为三周，每4天取一次水样。
3.8水生植物垂直搭配最佳比例研究
试验方法：按照挺水、浮水、沉水植物组合最佳组合方式配置实验组，另外挺水植物种植密度为20棵/10L，浮水植物种植密度为4棵/10L，沉水植物种植密度为40g/10L；具体搭配比例如表所示 。
四、结论与展望
生态缓冲屏障体系的建立基于草本植物和水生植物的筛选和联合种植模式的优选两个方面；
陆生草本植物蒌蒿、三叶草、鱼腥草和紫花苜蓿在组合比例为2：2：4：2时的总富集量最高，为17.80mg，其中V、Cd和Cr的富集量分别为8.09、0.46和3.74 mg；
沉水、浮水和挺水植物的最佳筛选对象及组合比例分别为黑藻：伊乐藻：狐尾藻：田字草=1:2:1:1（质量比）、凤眼莲:菱=1:1（水面面积比）、芦苇:菖蒲:空心莲子草=2:1:1（株数比）；最佳水生植物组合比例为沉水植物:浮水植物:挺水植物=3:2:1（面积比）。
对于复合（多种）重金属污染的水体和土壤修复，重点研究多种水生和草本植物如何搭配萃取。
搭配除考虑每种植物富集特种重金属外，应重点考虑季节因素，以保证常年具有萃取效果。
重点研究本土植物的重金属萃取能力，开发新的重金属萃取植物是今后的方向。
原标题：林海：复合重金属污染土壤和水体植物萃取研究
