薰衣草对城市污染沉积物中重金属的富集特性及其在温和修复策略中的应用评估

《Discover Plants》：Assessment of heavy metal uptake in lavender (Lavandula angustifolia Mill.) from contaminated urban sediment

本研究针对城市污染沉积物中重金属的环境风险问题，通过评估薰衣草(Lavandula angustifolia)对重金属的富集能力，发现其地上部对Cd、Zn的富集系数(BCF)>1，且Pb在地上部的转运能力显著高于根部，表明薰衣草可作为温和修复选项(GRO)的潜在植物材料，为污染沉积物的植物修复管理提供了新思路。

　　

随着城市化进程加快，港口、海湾等水域沉积物中的重金属污染已成为不容忽视的环境问题。这些被镉(Cd)、铅(Pb)、锌(Zn)等有毒金属污染的沉积物，不仅威胁水生生态系统，还可能通过食物链危害人类健康。传统的沉积物处理方式成本高昂且易造成二次污染，因此迫切需要开发环境友好型的修复技术。在这种背景下，植物修复技术——利用植物提取、固定或降解污染物——逐渐成为研究热点。而薰衣草这种常见芳香植物，因其对重金属具有一定的耐受性和富集能力，开始受到环境科学家的关注。

近期发表在《Discover Plants》的一项研究中，由瑞典林奈大学Ulyana Munoz Acuna领衔的国际团队开展了一项探索性研究，评估薰衣草从污染城市沉积物中吸收重金属的能力及其在温和修复选项(GRO)中的应用潜力。研究人员选择薰衣草(Lavandula angustifolia cv. Hidcote Blue)作为实验材料，因其在以往研究中显示出对Pb、Zn和Cd的高吸收特性。

研究选取瑞典卡尔马尔市马尔姆菲登湾的污染沉积物作为研究对象。该水域因历史上城市和工业排放、车辆运输以及电池和电子设备残留物等因素，沉积物中含有中度重金属污染。研究人员将这些沉积物与农田土壤按30:70的比例混合制成生长基质，与纯土壤对照组进行对比，进行为期八周的薰衣草栽培实验。

研究团队采用的关键技术方法包括：通过机器人 dredging 技术采集沉积物样本，确保无颗粒再悬浮；使用电感耦合等离子体质谱(ICP-SFMS)分析植物和沉积物中的重金属含量；计算生物富集系数(BCF)评估植物对重金属的富集能力；采用配对t检验进行统计学分析，显著性水平设定为p<0.05。

重金属含量在沉积物中的分布

分析显示，马尔姆菲登湾沉积物中Cd、Pb和Zn的含量均超过瑞典环境保护局(Swe EPA)制定的敏感用地指导值，分别高出164%、39%和3%。而生长基质(沉积物+土壤)中的重金属含量则低于指导值，这为植物生长提供了相对安全的环境。

重金属浓度与生物富集系数

研究发现，在沉积物+土壤混合物中生长的薰衣草，其根和地上部中的Zn浓度最高，分别为192±50 mg/kg和188±11 mg/kg。与对照组相比，混合基质中薰衣草根和地上部对所有重金属和类金属的吸收均较高。特别值得注意的是，薰衣草地上部对Cd、V和Cu的积累浓度高于根部。

生物富集系数分析显示，大多数重金属和类金属的根和地上部BCF值均小于1，而Cd和Zn则例外。Pb的地上部BCF值是根部BCF值的四倍，且差异具有统计学显著性。根部BCF值顺序为：Zn>Cd>Cu>Ni>As>Co>Pb>Cr>V；而地上部BCF值顺序为：Zn>Cd>Cu>Pb>Ni>As>Co>Cr>V。

讨论与结论

本研究证实薰衣草能够从污染沉积物中积累重金属，特别是Cd、Zn和Pb。高BCF值表明薰衣草对Cd和Zn具有强富集能力，符合重金属积累植物(BCF>1)的标准。研究结果与先前研究一致，均发现薰衣草地上部对Cd、Pb和Zn有较高积累能力。

薰衣草对重金属的耐受性可能源于以下因素：生长基质中仅含30%沉积物，降低了重金属对植物的毒性效应；八周的暴露时间可能不足以对植物生长产生负面影响，但足以引发植物的积累反应。这些条件共同促使薰衣草对重金属产生了耐受性，进而影响了Cd、Pb和Zn的积累模式。

研究表明，在中等污染水平下，薰衣草能够维持生理完整性并优化金属的转运。因此，在类似气候条件下，种植薰衣草可作为污染城市沉积物GRO管理的潜在选择。然而，研究者也指出，在将薰衣草大规模应用于实地修复前，需要进行长期多因素研究，包括不同沉积物比例处理、薰衣草品种和生长条件等变量的系统评估。

该研究的创新之处在于首次系统评估了薰衣草对城市污染沉积物中重金属的富集特性，为植物修复技术提供了新的候选物种。研究结果对城市污染水体的生态修复和沉积物资源化利用具有重要指导意义，为实现"基于自然的解决方案"提供了科学依据。随着未来进一步研究的深入，薰衣草有望成为城市环境修复中的一道亮丽风景线，既美化环境，又净化土壤。