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抗生素解离形态对其植物富集及人体暴露的影响

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生态毒理学报 2022年第5期17卷 43-53页

作者：王浩楠李烨傅志强乔显亮大连理工大学环境学院工业生态与环境工程教育部重点实验室大连116000

抗生素通过畜禽有机肥、灌溉用水等途径进入土壤,被植物吸收后会进入食物链,可能引起人体的被动暴露。研究植物对抗生素的富集规律可以为评价人体健康风险提供参考。很多抗生素属于可解离有机物,在不同pH下会呈现出不同的解离形态,这导... 详细信息

抗生素通过畜禽有机肥、灌溉用水等途径进入土壤,被植物吸收后会进入食物链,可能引起人体的被动暴露。研究植物对抗生素的富集规律可以为评价人体健康风险提供参考。很多抗生素属于可解离有机物,在不同pH下会呈现出不同的解离形态,这导致其植物吸收富集机制非常复杂。目前,关于植物对不同形态抗生素吸收的研究还比较缺失。本研究选取磺胺嘧啶(SDZ)、磺胺甲恶唑(SMX)、甲氧苄啶(TRM)、氯霉素(CAP)、克拉霉素(CLA)和恩诺沙星(ENR)作为目标抗生素,分别在pH 6.5和pH 5~9条件下进行了水培暴露实验,研究了抗生素在小麦和生菜中的富集规律。结果表明,50μg·L^(-1)抗生素暴露下,6种抗生素在小麦和生菜根部的富集大致表现为ENR>TRM>CAP>CLA>SMX>SDZ。在生菜对抗生素的根部吸收中,随着pH升高,SDZ和SMX的吸收呈显著下降趋势,而其他4种抗生素随着pH变化吸收差异不显著。通过分析抗生素形态与其吸收的关系发现,SDZ、SMX和CLA在生菜中的富集与其中性形态比例成正相关关系,R 2分别为0.931、0.926和0.751,表明中性形态对其植物吸收具有比较重要的贡献。在本研究暴露水平下,生菜可食用部分中目标抗生素的人体每日预估摄入量(EDI)均低于每日允许摄入量(ADI);但是,在pH 5~9之间同种抗生素的EDI存在16倍的差异,抗生素通过植物富集可能产生的人体健康风险仍需进一步研究。

关键词：抗生素植物富集健康风险解离形态人体暴露

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哈尔滨市区绿地土壤重金属污染特征及植物富集

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林业科学 2012年第8期48卷 16-24页

作者：卢德亮乔璐陈立新胡斌周健平王展超王燕东北林业大学林学院哈尔滨150040

采用野外调查与室内试验分析相结合的方法,研究哈尔滨市区不同绿地功能区土壤重金属( Zn,Cu,Cd,Pb) 污染状况和重金属在旱柳等 7 种植物体内富集特征,并进行综合评价。结果表明: 哈尔滨市区绿地土壤 4 种重金属存在不同程度污染,其中以... 详细信息

采用野外调查与室内试验分析相结合的方法,研究哈尔滨市区不同绿地功能区土壤重金属( Zn,Cu,Cd,Pb) 污染状况和重金属在旱柳等 7 种植物体内富集特征,并进行综合评价。结果表明: 哈尔滨市区绿地土壤 4 种重金属存在不同程度污染,其中以镉污染最为严重,达到了重污染。工业区排放的含锌、铜、镉、铅的废弃物,机动车辆尾气的排放以及轮胎橡胶的磨损等是造成哈尔滨市区土壤重金属污染的主要来源。哈尔滨市区不同绿地功能区土壤重金属污染由重到轻的顺序为工业区绿地 > 市区公路两旁绿地 > 松花江沿岸绿地 > 城市公园绿地 > 农业用地 > 森林与苗圃绿地; 哈尔滨市区主要绿化树种中,小叶杨对锌、铜、镉 3 种重金属富集系数较大,可作为哈尔滨市区土壤重金属污染修复的重点选用树种,红松、旱柳、花盖梨对锌、铜、镉 3 种重金属富集系数其次,可作为备选树种。

关键词：土壤重金属植物富集哈尔滨市区城市绿地

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鄱阳湖湿地重金属形态分布及植物富集研究

环境科学研究 2006年第3期19卷 34-40页

作者：弓晓峰黄志中张静简敏菲南昌大学教育部鄱阳湖湖泊生态与生物资源利用实验室江西南昌330047 江西应用技术职业学院江西赣州341000 南昌大学环境科学与工程学院江西南昌330029 江西师范大学地理与环境学院江西南昌330027

研究了鄱阳湖湿地土壤中Cu,Zn,Pb和Cd形态与植物富集的关系.结果表明:鄱阳湖土壤中Cu,Pb和Zn主要以有机态和残渣态为主,水溶态和离子交换态等生物有效性态含量很少;而Cd则主要以水溶态和离子交换态等生物有效性态为主,因此Cd的生态危害... 详细信息

研究了鄱阳湖湿地土壤中Cu,Zn,Pb和Cd形态与植物富集的关系.结果表明:鄱阳湖土壤中Cu,Pb和Zn主要以有机态和残渣态为主,水溶态和离子交换态等生物有效性态含量很少;而Cd则主要以水溶态和离子交换态等生物有效性态为主,因此Cd的生态危害较大.相关分析和偏相关分析均显示:植物中重金属含量与其生存环境中重金属水溶态或离子交换态含量直接相关,这与理论上植物只能吸收重金属水溶态相符.植物对重金属的富集能力表现出Zn>Cu>Cd>Pb的趋势.用重金属水溶态或离子交换态进行植物富集研究,更具有可比性和科学性.

关键词：鄱阳湖重金属形态植物富集湿地

生物可降解有机配体EDDS等对土壤外源重金属的植物富集效应研究

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农业环境科学学报 2007年第2期26卷 458-461页

作者：丁竹红胡忻南京工业大学城建与安全环境学院江苏南京210009 南京大学现代分析中心江苏南京210093

通过小麦的盆栽实验研究了生物可降解有机配体EDDS、柠檬酸和半胱氨酸在5mmol·kg-1浓度下对土壤中重金属Cu、Cd、Pb和Zn的植物富集的影响,同时采用0.1mol·L-1HAc提取元素可交换态含量与植物实验相对照。结果发现,在所试验的外源土壤... 详细信息

通过小麦的盆栽实验研究了生物可降解有机配体EDDS、柠檬酸和半胱氨酸在5mmol·kg-1浓度下对土壤中重金属Cu、Cd、Pb和Zn的植物富集的影响,同时采用0.1mol·L-1HAc提取元素可交换态含量与植物实验相对照。结果发现,在所试验的外源土壤金属浓度下,EDDS处理对所研究的金属在小麦幼苗体内的富集和它们在小麦幼苗体内的传输有明显的诱导作用。EDDS处理组的小麦根和茎叶金属含量均高于对照组。EDDS处理组Cd、Cu、Zn和Pb的茎叶富集系数(分别为0.209、0.640、0.339和0.726)远高于对照组Cd、Cu、Zn和Pb的茎叶富集系数(分别为0.059、0.071、0.046和0.353)。柠檬酸处理和半胱氨酸处理对Cu、Zn和Pb的茎叶富集系数影响不大,但明显提高了Cd的茎叶富集系数(分别为0.118和0.115)。添加EDDS后土壤中4种重金属的可交换态含量增加最明显,半胱氨酸对可交换态含量影响不明显,这与小麦体内富集的金属含量趋势相一致。对于不同的金属而言,Cd的根系相对富集量比较高,可达外源添加浓度的2.46倍(EDDS处理组),其可交换态的相对含量也最高,可达外源添加浓度的68.6%￣96.9%。Pb的植物富集效率和可交换态含量较低。

关键词：盆栽实验重金属有机配体 EDDS 植物富集

铜川市三里洞煤矸石堆积地风化土壤重金属污染及植物富集特征

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水土保持通报 2012年第3期32卷 47-50,122页

作者：闫宝环李凯荣时亚坤西北农林科技大学资源环境学院陕西杨凌712100

研究煤矿矸石地的土壤污染及植物对有毒元素的吸收可为污染治理和植被恢复提供科学依据。对铜川市三里洞煤矸石堆积地土壤污染和草本植物中重金属含量进行了研究。运用地质累积指数法和综合富集系数分别对土壤污染和草本植物富集重金属... 详细信息

研究煤矿矸石地的土壤污染及植物对有毒元素的吸收可为污染治理和植被恢复提供科学依据。对铜川市三里洞煤矸石堆积地土壤污染和草本植物中重金属含量进行了研究。运用地质累积指数法和综合富集系数分别对土壤污染和草本植物富集重金属元素的能力进行了分析评价。结果表明,该区土壤中和草本植物中Cu,Cd,Zn,Mn,Ni,Pb,Cr元素均明显高于背景值;草本植物中Cu,Cd,Ni元素超出正常范围。土壤中重金属元素Cd为强度污染,Ni,Cu,Zn,Pb,Cr元素为轻度污染。不同植物中小飞蓬、铁杆蒿和野艾蒿对重金属元素的富集能力最强,其次为猪毛蒿和曼陀罗,狗牙根最差。

关键词：煤矸石土壤重金属污染植物富集

城市污泥处置过程中重金属的二次污染和植物富集无害化初步探究

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城市污泥处置过程中重金属的二次污染和植物富集无害化初步探究

作者：赵录录沈阳师范大学

学位级别：硕士

本文的研究对象是沈阳北部污水处理厂产出的污泥。以实验室淋溶实验对污泥中重金属的溶出进行了初步模拟研究。探讨了淋溶液流量、淋溶时间和pH值等条件对重金属Cr、Cu、Zn、Cd、Pb、Hg的溶出影响。实验结果表明：污泥中重金属Zn的溶出... 详细信息

本文的研究对象是沈阳北部污水处理厂产出的污泥。以实验室淋溶实验对污泥中重金属的溶出进行了初步模拟研究。探讨了淋溶液流量、淋溶时间和pH值等条件对重金属Cr、Cu、Zn、Cd、Pb、Hg的溶出影响。实验结果表明：污泥中重金属Zn的溶出能力最强，而Cr、Pb、Cd、Hg则相对稳定。虽然Cu的溶出能力较弱，但由于在污泥中总含量相对较高，应注意其长期累积作用对环境和生态造成的污染。通过采用科学的采样方式对沈阳北部污水处理厂附近土壤和水源进行采集，用微波消解的方法处理土壤。以ICP-AES测定了土壤样品以及水源样品的重金属元素的含量，其中包括Cu、Zn、Cr、Pb、Hg和Cd。这种方法具有许多优点，它不仅快速、对于环境造成的污染少、灵敏度高、方法简单而且结果准确性好，最大的特点在于其能够同时准确地测定多种金属元素。与此同时，相对标准偏差全都小于3.01%，并且回收率在95.32～103.2%之间。根据本实验的结果发现污水处理厂附近的土地受污染情况较为严重，其中Pb、Cd含量较高，属于重点待整治的重金属种类。分析位于沈阳北部的污水处理厂所在河流的数据内容，发现通过污水处理厂处理后，污水中重金属含量很低，均可以达到国家标准，另外从测定结果中可以对比看出，四季变化，基本不影响对污水的处理结果。本实验对堆肥后的污泥上生长的六种农作物进行检测可知，在植株的成长过程中，土壤中存在重金属，重金属能够在植株体内积累。农作物对Zn、Cd的吸收量较大，其他四种元素吸收量较小，证明该地受Zn、Cd重金属元素的污染较为严重，需要重点治理;同等情况下，茄子对各元素的吸收能力均较强，大豆对各元素的吸收表现略弱;而农作物的叶片对重金属的吸附量大于果实、茎部以及根部的吸附量。通过考查其对重金属的吸收特性，一方面探索污泥重金属的迁移释放规律，另一方面开发适合富集污泥重金属的植物作物，以便实现污泥无害化、资源化、设计高效、绿色、低成本的生态型治理方案。

关键词：城市污泥重金属二次污染植物富集

典型农田有机磷酸酯和邻苯二甲酸酯的污染特征、植物富集和生态风险

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典型农田有机磷酸酯和邻苯二甲酸酯的污染特征、植物富集和生态风...

作者：鲍美君大连理工大学

学位级别：硕士

有机磷酸酯(Organophosphate esters,OPEs)和邻苯二甲酸酯(Phthalates,PAEs)是环境中普遍存在的两种典型的半挥发性有机污染物。作为阻燃剂多溴联苯醚和多氯联苯的替代品,OPEs被大量应用于工业生产。PAEs作为塑化剂和添加剂被广泛用于... 详细信息

有机磷酸酯(Organophosphate esters,OPEs)和邻苯二甲酸酯(Phthalates,PAEs)是环境中普遍存在的两种典型的半挥发性有机污染物。作为阻燃剂多溴联苯醚和多氯联苯的替代品,OPEs被大量应用于工业生产。PAEs作为塑化剂和添加剂被广泛用于塑料制品的合成制备,包括农用地膜、大棚薄膜等,导致农田土壤中检出高浓度PAEs,引发世界范围内的广泛关注。水稻和玉米是我国两大主要农作物,其污染状况直接关键到粮食安全和人民生命健康,因此研究水稻和玉米对有机污染物的富集、迁移、转化和生态风险具有重要意义。本文以辽宁省本溪市城郊稻田和玉米田为研究对象,考察这两种作物完整生长期(以水稻为例:秧期、返青期、拔节期、分蘖期、抽穗期、灌浆期、成熟期和空闲期)内OPEs和PAEs在农田土壤和植株体内中的含量、组成、分布、植物富集、生长期变化规律及潜在的生态风险,探究水稻和玉米这两种作物对OPEs和PAEs环境行为和归趋的影响。研究结果如下:本文对辽宁省本溪市城郊水稻和玉米生长期内的15个稻田土壤(根际土壤/非根际土壤)、13个玉米田土壤(根际土壤/非根际土壤)、23个水稻样品(根/茎/叶/种)和18个玉米样品(根/茎/叶)进行了检测分析,研究结果显示:稻田土壤的总OPEs含量范围为197-440 ng/g dw;玉米田土壤的总OPEs含量范围为142-243 ng/g dw。稻田土壤的总PAEs含量范围为718-2240 ng/g dw;玉米田土壤的总PAEs含量范围为1270-2840 ng/g dw。水稻中OPEs含量范围为0.0580-0.180 mg/kg dw;水稻中PAEs含量范围为2.28-16.3 mg/kg dw。玉米中OPEs含量范围为0.165-0.695 mg/kg dw;玉米中PAEs含量范围为0.663-17.9 mg/kg dw。在稻田生态系统中,根际土壤中OPEs和PAEs的含量均显著高于非根际土壤,说明水稻根系可能对土壤中OPEs和PAEs有活化和富集作用。在玉米田生态系统中,根际土壤中PAEs的含量显著高于非根际土壤,根际与非根际土壤中OPEs的含量差异较小,不具备统计学意义的差异。本研究采用分步萃取的方法对土壤中OPEs和PAEs进行提取,分别获得活性吸附组分和稳定结合组分的污染物浓度水平。活性吸附组分可表征生物有效态含量,稳定结合组分可表征难以生物利用态。无论是OPEs还是PAEs,在它们活性组分萃取结果中都发现了根际土壤污染物浓度显著低于非根际土壤的结论,这表明水稻与玉米的根系可能对土壤中活性吸附的OPEs和PAEs有明显的吸收和降解作用。稻田剖面土壤表层的OPEs和PAEs浓度最高,随土壤深度增加,浓度逐渐降低。随着水稻生长,其体内OPEs和PAEs的含量均逐渐升高,OPEs含量以叶片中最高,其次为根部和茎部,籽粒里污染物含量相对较低,但也存在随生长季富集的现象;PAEs含量则以根部中最高,其次为叶片和茎部,可能与农用地膜的使用和残留有关。玉米OPEs和PAEs的含量随生长期变化波动较大,波动趋势与对应的根际土壤中OPEs与PAEs的含量变化规律相似,说明受污染来源影响较大。水稻和玉米中OPEs和PAEs的生物富集系数(log BCF)与其辛醇-水分配系数(log K)之间发现了显著的正相关关系;同时在两种作物的茎根转移系数(log TF)与其辛醇-空气分配系数(log K)之间也发现了显著的正相关关系。生态风险评估结果表明,磷酸三甲苯酯(TMPP)和邻苯二甲酸二正丁酯(DNBP)是本研究农田土壤中的高风险化合物,特别是TMPP,具有潜在的中度至高度风险;其他化合物风险较低。尽管根际土壤中的OPEs和PAEs的生态风险低于非根际土,但相关风险仍可能经由植物吸收再通过饮食摄入或食物链传递等过程最终危害人类健康。

关键词：有机磷酸酯邻苯二甲酸酯农田生态系统植物富集风险评价

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鄱阳湖湿地重金属形态分布及植物富集研究

鄱阳湖湿地重金属形态分布及植物富集研究

作者：黄志中南昌大学

学位级别：硕士

本课题分别于2003年丰水期(7-8月期间)和枯水期(10-11月期间)及2004年枯水期(2月)和丰水期(5月)四个不同时期对鄱阳湖6个样点的水生植物及其水体、底泥、草滩土壤等样品的重金属污染进行了调查与研究,采用原子吸收分光光度法(AAS)和石... 详细信息

本课题分别于2003年丰水期(7-8月期间)和枯水期(10-11月期间)及2004年枯水期(2月)和丰水期(5月)四个不同时期对鄱阳湖6个样点的水生植物及其水体、底泥、草滩土壤等样品的重金属污染进行了调查与研究,采用原子吸收分光光度法(AAS)和石墨炉原子吸收分光光度法(GFAAS)对所有样品的Cu、Zn、Pb、Cd等重金属元素及其形态进行了测定,并用SPSS统计软件对测定结果进行了分析与评价,研究结果表明: (1)鄱阳湖土壤中Cu、Pb、Zn主要以有机结合态和残渣态为主,水溶态和交换态等生物有效性态含量很少。Cd主要以水溶态和交换态等生物有效性态为主,因此Cd的生态危害较大。 (2)鄱阳湖区重金属污染主要为Cu污染。从地质累积指数和生态潜在危害指数评价来看,湖区Cu属中等到重度污染,饶河段属极重度污染,因此,湖区重金属污染防治应主要针对Cu污染。 (3)Cu、Zn、Cd污染源相同且来源于德兴铜矿,Pb表现为面源污染。湖区Cu、Zn、Cd分布均表现出从饶河段至湖口逐步降低的趋势,且Cu、Zn、Cd在土壤中的含量呈现显著的相关性和偏相关性,可以推论Cu、Zn、Cd污染源相同且来源于德兴铜矿。Pb在湖区均匀分布表现为面源污染,这可能与湖区Pb污染来源于船舶燃油有关。 (4)鄱阳湖湖区水体及土壤Cu、Zn、Cd沿水平方向扩散衰减分布可用指数函数c=be拟合。 (5)植物中重金属含量与其生存环境中重金属水溶态或交换态含量直接相关。相关分析和偏相关分析均显示植物中重金属含量与其生存环境中重金属水溶态或交换态含量直接相关,这与理论上植物只能吸收重金属水溶态相符。 (6)植物对水溶态、交换态重金属的富集能力表现出Zn>Cu>Cd>Pb的趋势。 (7)用重金属水溶态或交换态进行植物富集研究,结论更具有可比性和科学性。

关键词：鄱阳湖湿地植物富集重金属形态污染评价

南淝河河口湿地土壤重金属污染特征及植物富集研究

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南淝河河口湿地土壤重金属污染特征及植物富集研究

作者：尹昌琪安徽农业大学

学位级别：硕士

巢湖位于安徽省中部,是中国五大淡水湖之一,南淝河是巢湖的一条重要支流。随着合肥近年来的快速发展,城市建设、社会生活、工业生产以及农业面源污染等因素使巢湖及周边地地区受到重金属污染威胁,南淝河河口湿地是南淝河与巢湖的交汇区... 详细信息

巢湖位于安徽省中部,是中国五大淡水湖之一,南淝河是巢湖的一条重要支流。随着合肥近年来的快速发展,城市建设、社会生活、工业生产以及农业面源污染等因素使巢湖及周边地地区受到重金属污染威胁,南淝河河口湿地是南淝河与巢湖的交汇区,也是重金属富集的主要场所。重金属具有隐蔽性、长期性、累积性、不可逆性等特点,导致土壤中重金属治理非常困难,传统的治理方法不仅成本高,而且存在治理面积小、破坏土壤结构等缺陷。利用植物富集土壤中的重金属是一种新型的生态处理方法,不仅成本低,还能保护生态环境,成为生态修复或治理的重要途径。本文以南淝河河口湿地为研究区域,以土壤和植物中Hg、As、Cd、Cr、Pb五种重金属元素为研究对象,分析评价湿地土壤重金属污染情况、分布特征与潜在生态危害。同时,选择长芒稗(Echinochloa caudata Roshev)、水蓼(Polygonum hydropiper)、芦苇(Phragmites australis)、香蒲(Typha orientalis)、水花生(Alternanthera philoxeroides)、条穗苔草(Carex nemostachys)及莎草(Cyperus rotundus)7种河口优势湿地植物,研究其对土壤重金属元素的富集能力以及重金属在植物地上部和根部的富集特点,探寻对巢湖湿地土壤重金属富集能力强的植物。研究结果可以为南淝河以及巢湖地区土壤重金属的污染防治、湿地建设中的植物品种选择提供参考。研究结论如下:(1)南淝河河口湿地土壤中5种重金属含量大小顺序表现为Cr>Pb>As>Cd>Hg,与安徽省江淮流域土壤元素背景值相比,湿地土壤对5种重金属元素有不同程度的富集,其中Hg的富集程度最高,平均含量为背景值的4.88倍,As、Cd、Cr、Pb的平均含量分别为背景值的1.42、3.1、1.07、1.25倍。除Cd有部分样点的含量略高于《土壤环境质量标准农用地土壤污染风险管控标准(GB15618—2018)》中的筛选值外,其余4种重金属的含量均在标准范围内。通过相关性分析表明,研究区域湿地土壤环境中的重金属Hg、As、Cd的相关关系较为显著,污染源相似,主要来源于电镀工业、杀虫剂的使用、交通运输、生活污水排放等,受人类活动明显。空间分布表明,靠近河流位置的采样点重金属含量较高。(2)采用单因子指数法、内梅罗综合指数法、地累积指数法和潜在生态风险指数法对南淝河河口湿地土壤重金属污染状况及潜在生态风险进行评价,结果显示,研究区域湿地土壤环境中Hg、As、Cd、Cr、Pb均存在一定程度的污染,其中Cr、Pb为轻度污染,As、Cd为中度污染,而Hg为重度污染。内梅罗综合指数法评价结果表明,南淝河河口湿地土壤整体处于重度污染等级,这主要是因为Hg的单项污染指数较高所导致。从潜在生态风险的角度来看,南淝河河口湿地土壤处于轻微生态危害水平,但Hg、Cd的单项潜在生态风险分别处于很强生态危害和强生态危害等级。(3)研究区不同湿地植物及植物不同部位重金属含量都存在差异,植物整株重金属含量大小顺序为Cr>As>Pb>Cd>Hg,植物根部重金属含量高于地上部的含量。不同湿地植物对重金属元素富集能力不同,条穗苔草对Cr富集能力最强,富集系数平均值为0.22;水花生对Hg、Cd富集能力最强,富集系数平均值分别为0.69和9.46;芦苇对As、Pb富集能力最强,富集系数平均值分别为0.63和0.44;莎草对As富集能力较强,富集系数平均值为0.61;长芒稗对Hg、Cd、Cr富集能力较强,富集系数平均值分别为0.62、4.17和0.20;水蓼对Cd的富集能力较强,富集系数平均值为4.94;香蒲对Hg、Cd的富集能力较强,富集系数平均值分别为0.62和2.44。总体上来看,芦苇、长芒稗、水花生对土壤重金属富集能力较好。(4)对研究区湿地植物地上部和根部重金属含量与土壤重金属含量相关性分析,植物根部5种重金属元素的含量与土壤重金属的含量均呈正相关关系,Cd在两者之间呈极显著相关,Hg、As、Cr为显著相关,而Pb元素在两者之间的相关性较差,说明Pb的毒性可能使湿地植物产生抗逆反应,难于富集Pb元素。湿地植物地上部5种重金属浓度与土壤中的浓度也均呈现正相关关系,但未能表现出显著相关性。

关键词：南淝河河口湿地土壤重金属植物富集