第6期2020年12月
No.6 December，2020
土壤不仅是农业生产的物质基础，还是植物生长发育的必要保障。中国正面临着土壤污染的巨大挑战[1]。依据2014年公布的《全国土壤污染状况调查公报》，土壤的总超标率为16.1%，其中重金属镉的点位超标率达到7.0%[2]。近年来，土壤重金属污染修复技术成为研究热点[3]，传统的物理和化学修复技术虽然见效快，但容易使土壤结构遭到破坏，还易造成二次污染；而单一的生物修复技术虽不会对土壤造成二次污染，对生态环境扰动也小，但修复时间长，见 效慢[4]
。因此，本研究分别采用吊兰、蚯蚓以及吊兰和蚯蚓的联合对土壤中的重金属镉进行修复，根据修复前后土壤镉质量分数变化的差值，检验联合修复与单一因素修复的差异，分析不同实验组的修复效果，以期为镉污染地区的治理与修复提供参考依据。1 材料与方法 1.1 实验条件与实验设计
从野外采回土壤后进行风干，挑出石头、根系等杂物，经3 mm 尼龙筛过滤后充分混匀备用。从吊兰母枝上剪下带有气生根的幼苗进行水培，等幼苗生根稳定后选取长势相近的幼苗进行盆栽实验。从市场买
回蚯蚓后，放入土壤培养，然后选大小相近的蚯蚓进行实验。本实验采用直径为8 cm 的水瓶，将其从中部横面切开并在底部烧孔，每瓶装
风干过筛土壤300 g 。实验设计处理质量分数（以Cd 2+
计）为50 mg/kg 的乙酸镉（C 4H 5CdO 4·2H 2O ）。吴丹等[5-6]在研究吊兰生长与土壤酶活性的影响时发现，土壤磷酸酶在镉的质量分数为50 mg/kg 时，酶活性达到最高值；而在镉的质量分数高于50 mg/kg 之后，随着镉质量分数的上升，酶活性下降。因此，为保障吊兰和蚯蚓有适宜的生长环境，本实验选择添加质量分数为50 mg/kg 的镉来进行实验，验证吊兰、蚯蚓及两者联合对土壤重金属镉修复的效果。2019年10月26日开始进
行盆栽实验。整个实验分为加镉组和不加镉的原土两大组共同进行。每大组内均设置吊兰（1株）、蚯蚓（3条）、吊兰-蚯蚓联合的实验组（1株吊兰、3条蚯蚓）和空白对照组，以上每组处理均设置3次重复。每7 d 给所有盆栽浇水，室内保持通风有光照。
1.2 实验数据测定、分析和处理
xv-851实验盆栽于173 d 后结束实验。实验结束后将吊兰取出，把蚯蚓捡出，盆栽土壤铺在硬质牛皮纸上自然风干后磨细，过0.2 mm 孔径的尼龙筛，将筛好的土样装入密封袋保存，并用标签标记。本实验用E
XPLORER 9000手持式土壤重金属分析仪测试土壤镉质量分数，每袋土样测试及记录3次数值。运用Excel 2019对实验数据进行分析，数据均为平均值±标准误差，采用单因素方差分析（Analysis of Variance ，ANOVA ）和最小显著性差异法（Least Significant Difference ，LSD ）进行多重比较，检验不同处理下土壤的镉质量分数变化的显著性和各变量间差异的显著性。同时使用SPSS 24.0对各组数据进行组间多重比较，进行相关性分析和回归分析。2 结果与分析2.1 加镉胁迫下土壤重金属镉修复效果分析
在质量分数为50 mg/kg 的镉胁迫下，处理各组修复镉污染土壤的效果如表1所示。实验测得空白组土壤镉的质量分数平均为1.946 mg/kg ，吊兰组平均为1.476 mg/kg ，蚯蚓组平均为1.678 mg/kg ，吊兰-蚯蚓联合组平均为1.406 mg/kg 。吊兰组、蚯蚓组和吊兰-蚯蚓联合组的修复率分别达到24.2%、13.8%和27.8%。由此可见，相对于单一的植物或动物修复，植物-动物联合修复的效果最好，而且单一的吊兰修复效果优于单
基金项目：河北省大学生创新训练项目（201951721009）
作者简介：杨扬（1998— ），女，重庆人，本科；研究方向：环境生态工程。
重金属镉污染土壤的动植物联合修复
—以吊兰-蚯蚓为例
杨 扬，赵美微，苗利军
（河北环境工程学院 生态学系，河北 秦皇岛 066102）
摘 要：重金属镉（Cd ）污染土壤的修复是国内外关注的热点问题之一。植物修复是土壤重金属修复最热门的技术。选取观
赏性植物吊兰和动物蚯蚓，在有镉胁迫下和无镉胁迫下进行盆栽实验，研究单一的吊兰修复和蚯蚓修复以及吊兰-蚯蚓联合修复对土壤重金属镉修复效果的变化情况。结果表明，植物吊兰-动物蚯蚓联合修复的效果优于单一的植物吊兰修复和动物蚯蚓修复的效果，其中，植物吊兰的修复效果优于动物蚯蚓。关键词：土壤污染；重金属镉；吊兰；蚯蚓；修复
现代盐化工
Modern Salt and Chemical Industry
一蚯蚓的修复效果。
表1 加镉胁迫下各处理组土壤镉质量分数/（mg·kg﹣1）
实验组组1组2组3
空白 2.057±0.080 1.850±0.187 1.930±0.121
蚯蚓 1.637±0.025 1.677±0.025 1.720±0.070
吊兰 1.437±0.035 1.583±0.115 1.407±0.100吊兰-蚯蚓 1.450±0.056 1.390±0.046 1.377±0.042对表1作ANOVA并研究各组平均数的差异显著性，得到表2。如表2所示，与空白组比较，吊兰组、蚯蚓组和吊兰-蚯蚓组均显示极显著差异**（P<0.01）；与蚯蚓组比较，吊兰组显示显著差异*（P<0.05），吊兰-蚯蚓联合组呈现极显著差异性**（P<0.01）；而吊兰组和吊兰-蚯蚓组没有显著差异。综上可见，蚯蚓组、吊兰组和吊兰-蚯蚓联合组的修复效果非常好。各组修复效果从大到小依次为：吊兰-蚯蚓联合组、吊兰组、蚯蚓组。
表2 加镉胁迫下各处理组之间的相关性
变量M SD1234 1空白 1.9460.1041
2蚯蚓 1.4760.0950.003**1
3吊兰 1.6780.0420.000**0.011*1
4吊兰-蚯蚓 1.4060.0390.000**0.002**0.2911注：*P<0.05，**P<0.01。
2.2 不加镉胁迫下土壤重金属镉修复效果分析
在原土不加镉的情况下，土壤镉的质量分数变化趋势与有镉胁迫下的情况相似，各实验组修复原土的效果如表3所示。空白组土壤镉的质量分数平均为1.148 mg/kg，吊兰组平均为0.632 mg/kg，蚯蚓组平均为0.712 mg/kg，吊兰-蚯蚓联合组平均为0.542 mg/kg。在原土中吊兰组、蚯蚓组和吊兰-蚯蚓组修复率分别能达到44.9%，38.0%和52.8%。
表3 不加镉胁迫下各处理组土壤镉质量分数/（mg·kg﹣1）
实验组组1组2组3
空白0.987±0.0700.913±0.152 1.545±0.415
蚯蚓0.690±0.1990.637±0.0310.810±0.175
吊兰0.690±0.1060.613±0.0450.593±0.175吊兰-蚯蚓0.570±0.0610.433±0.1310.623±0.023
wcdl
对表3作ANOVA并研究各组平均数的差异显著性，得到表4。如表4所示，与空白组比较，吊兰组和吊兰-蚯蚓组均显示极显著差异**（P<0.01），而蚯蚓组呈现显著差异*（P<0.05）。蚯蚓组和吊兰组比较，各组间均不呈现显著差异。数据表明蚯蚓组、吊兰组和吊兰-蚯蚓联合组修复对于不加镉的土壤均
有显著甚至是极显著的修复效果。综上各组的修复效果从大到小依次为：吊兰-蚯蚓联合组、吊兰组、蚯蚓组。
表4 不加镉胁迫下各处理组之间的相关性变量M SD1234 1空白 1.1480.3451
2蚯蚓0.6320.0510.021*1
3吊兰0.7120.0890.01**0.6131
4吊兰-蚯蚓0.5420.0980.004**0.2960.5711注：*P<0.05，**P<0.01。2.3 土壤镉的质量分数对于修复效果的影响分析
对比加镉和不加镉的两大组数据，加镉的蚯蚓组的镉质量分数平均下降13.76％，不加镉的蚯蚓组的质量分数平均下降37.98％。对加镉组与不加镉组的镉质量分数下降的百分数进行T-检验，发现检验值达到5.228，显著性水平P=0.006 3，说明加镉组和不加镉组的蚯蚓修复使土壤重金属镉质量分数下降的百分数之间存在极显著差异（P＜0.01），即镉的质量分数会对蚯蚓生长和修复效果造成极显著的影响。因此，蚯蚓组在加镉时有极显著差异（P＜0.01），而不加镉时只有显著差异（P＜0.05）。钛合金型材
对于吊兰而言，加镉胁迫下吊兰组的镉质量分数平均下降24.16％，不加镉吊兰组镉的质量分数平均下降44.94％。对加镉组与不加镉组的镉质量分数下降的百分数进行T-检验，发现检验值达到5.468，显
著性水平P=0.005 4，说明吊兰在不同镉质量分数的情况下修复是具有极显著差异（P＜0.01）的，甚至在加镉胁迫下时，吊兰修复反而更好。这种现象的产生可能是因为吊兰的生长重新调节土壤中镉的化学变化过程，一方面，不仅促进了吊兰对土壤重金属镉的吸收和累积，重金属镉的活化还增强了镉的迁移能力，导致土壤镉的淋溶作用增强，加快了镉的流失。另一方面，不加镉实验组的镉质量分数较小，无法体现修复的效果。这两个方面造成加镉组比不加镉组的修复效果好。
吊兰-蚯蚓联合组对于土壤重金属污染镉的修复效果最好，在加镉和不加镉情况下均具有极显著的差异性P＜0.01，且各组镉质量分数平均下降27.8%和52.8%。对加镉组与不加镉组的镉质量分数下降的百分数进行T-检验，发现检验值达到4.944，显著性水平P=0.007 8，说明镉的质量分数对于联合组的修复效果也具有显著差异，且在加镉时显著性更高。
根据分析可以得出，吊兰在修复中是主导因素，蚯蚓是次要因素。加镉实验组的修复效果大于不加镉实验组，其原因可能是吊兰生长受土壤酶活性的影响，因此，在添加质量分数为50 mg/kg的镉的土壤下生长的各组反而效果更明显。
3 结语
在有镉胁迫下和无镉胁迫下，吊兰均显示极显著的差异性，栽培吊兰的土壤中镉质量分数明显降低，说明吊兰具有很强的镉累积能力，在镉污染土壤治理方面有较大的应用价值。蚯蚓的生长活动对土壤
镉也具有很好的修复效果，与空白组相比，其显示显著甚至是极显著差异性，说明镉有很强的富集能力。吊兰-蚯蚓联合修复组的土壤镉的质量分数变化最为显著，无论是在加镉胁迫还是不加镉胁迫下，吊兰-蚯蚓联合修复组与空白组相比，均呈现极显著差别（P＜0.01）。在有镉胁迫下与蚯蚓组相比，吊兰-蚯蚓联合的效果也达到了极显著差别（P＜0.01）；与吊兰组相比，没有明显的差异性，但从数据可以看出吊兰-蚯蚓组的修复效率最高。由此可见，与单一的吊兰和蚯蚓修复技术相比，吊兰-蚯蚓联合修复技术效果更好，在吊兰修复中引入蚯蚓进行联
合土壤重金属镉污染修复，不但可以提升修复的效果，还能利用蚯蚓改善土壤的通气性和理化性质等。
研究目前仅处于初级实验阶段，除土壤镉的测定采用速测仪器有一定的误差外，还有考虑不周的因素，所以对于大规模的污染控制和环境治理的具体实际应用而言，还存在一定局限性。另外，对于土壤污染修复中所用的植物、动物，建议在选择时“因地制宜”，做好筛选，以取得更好的修复效果。
[参考文献]
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Determination of the mass fraction of caffeine in tea by high performance liquid
chromatography
Fu Yanzhen, Ren Jizhen
硬件监控
（School of Materials & Chemical Engineering, Xuzhou University of Technology, Xuzhou 221018, China）
Abstract：A simple high performance liquid chromatography method for the determination of the mass fraction of caffeine in tea was introduced. The sample analysis time was 9 min, ODS C18（5 μm, 150.0 mm×4.6 mm; USA）was used as the chromatographic column, acetonitrile-water （15∶85）was the mobile phase, the detection wavelength was 275 nm, the column temperature was 25 ℃, and the flow rate was 0.7 mL/min. The results showed that the linear range of the method was 20~100 μg/mL. The linear relationship between caffeine mass fraction and peak area was good（R2=0.999 9）. The recovery was 97.1%~106.7%, the average recovery was 100.7%, and the relative standard deviation was 1.28%. The method is simple and can be widely used for the determination of the mass fraction of caffeine in tea.
Key words：high performance liquid chromatography; tea; caffeine; acetonitrile
电子管功放电路（上接第43页）
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