修復(fù)白洋淀鎘污染水體的沉水植物篩選試驗

王曉美 高培培 孫旭淏 孫迪 劉文菊 廖文華 薛培英

摘 要：為了篩選出適宜修復(fù)白洋淀鎘（Cd）污染水體的沉水植物，該研究通過室內(nèi)模擬試驗，分析了四種沉水植物黑藻、狐尾藻、金魚藻和菹草對Cd的耐受性及對底泥Cd的富集和遷移能力。結(jié)果表明：（1）通過毒性測試研究，Cd對黑藻、狐尾藻、金魚藻及菹草的4 d-EC50（半數(shù)抑制濃度）分別為0.51、0.81、0.03、0.12 mg·L-1，狐尾藻對Cd的耐性最強(qiáng)，黑藻次之，金魚藻對Cd的耐性最低;四種沉水植物對Cd的最大富集量分別為27.89、15.28、22.54、32.74 g·kg-1，菹草對Cd的富集能力最強(qiáng)，黑藻次之，狐尾藻對Cd的富集能力最低。（2）通過Cd污染底泥修復(fù)研究，黑藻、狐尾藻和菹草體內(nèi)Cd富集量整體表現(xiàn)為根>葉片和莖（P<0.05）;地上部、根對Cd的富集能力分別表現(xiàn)為黑藻>菹草>狐尾藻，菹草>黑藻>狐尾藻;三種沉水植物對Cd的遷移能力則表現(xiàn)為黑藻>狐尾藻>菹草?？傊谠鍖Φ啄嘀蠧d富集和遷移能力均較強(qiáng)，且耐性較高，是最適合修復(fù)白洋淀Cd污染水體的沉水植物。

關(guān)鍵詞：白洋淀，沉水植物，鎘，篩選，耐性，富集能力

中圖分類號：Q948，X824

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1000-3142（2018）10-1382-09

Abstract：In order to screen the suitable submerged macrophytes for phytoremediation of cadmium（Cd）-contaminated water in Baiyangdian Lake，which is the largest freshwater lake in North China，indoor simulation experiments were conducted to investigate the tolerance of Cd，and accumulation and transportation of Cd from contaminated sediment by four kinds of submerged macrophytes which were Hydrilla verticillata，Myriophyllum verticillatum，Ceratophyllum demersum and Potamogeton crispus. The results were as follows：（1） Results of the toxicity test showed that 4 d-EC50 of Cd for Hydrilla verticillata，Myriophyllum verticillatum，Ceratophyllum demersum and Potamogeton crispus were 0.51，0.81，0.03 and 0.12 mg·L-1，respectively. The tolerance for Cd from high to low was Myriophyllum verticillatum，Hydrilla verticillata，Potamogeton crispus and Ceratophyllum demersum. Myriophyllum verticillatum showed the strongest tolerance for Cd. In addition，the maximal concentrations of Cd for Hydrilla verticillata，Myriophyllum verticillatum，Ceratophyllum demersum and Potamogeton crispus were 27.89，15.28，22.54 and 32.74 g·kg-1，respectively. Potamogeton crispus had the strongest accumulation capability of Cd，followed by Hydrilla verticillata，and Myriophyllum verticillatum had the lowest.（2） The results of remediation Cd-contaminated sediment by Hydrilla verticillata，Myriophyllum verticillatum and Potamogeton crispus indicated that accumulation of Cd in roots was significantly higher than that in leaves and stems（P<0.05）. Furthermore，concentrations of Cd in shoots of submerged plants decreased in order of Hydrilla verticillata > Potamogeton crispus > Myriophyllum verticillatum，while contents of Cd in roots decreased in order of Potamogeton crispus > Hydrilla verticillata > Myriophyllum verticillatum. Moreover，the transportation capability of Cd from Cd-contaminated sediment to plants in the pattern of Hydrilla verticillata > Myriophyllum verticillatum > Potamogeton crispus. In summary，due to the higher tolerance，accumulation and transportation ability of Cd，Hydrilla verticillata is the most suitable submerged macrophyte for remediation of Cd-contaminated water in Baiyangdian Lake.

Key words：Baiyangdian Lake，submerged macrophytes，cadmium，screening，tolerance，accumulation capability

湖泊具有調(diào)節(jié)區(qū)域水量、繁衍水生動植物等自然功能，也具備灌溉、運輸?shù)壬鐣δ?，對人類的生存和發(fā)展意義重大。但是，隨著工業(yè)的發(fā)展和人類活動的加劇，重金屬污染成為湖泊污染的關(guān)鍵問題（曲久輝，2000）。白洋淀被譽(yù)為華北明珠，是華北地區(qū)最大的淡水湖，具有緩洪滯瀝、調(diào)節(jié)雨量、凈化水體以及維持生物多樣性等生態(tài)功能。近年來，由于入淀污水的增多，農(nóng)業(yè)面源污染的加劇，以及淀區(qū)養(yǎng)殖業(yè)和旅游業(yè)的迅速發(fā)展，白洋淀水體重金屬污染日益嚴(yán)重。張笑歸等（2006）研究表明，白洋淀的燒車淀、王家寨等多個淀區(qū)的水體中鎘（Cd）含量普遍高于其它重金屬。白洋淀湖泊底泥均遭受Cd、砷（As）、鉛（Pb）、銅（Cu）、鋅（Zn）等重金屬不同程度的污染，其中Cd超標(biāo)程度最高（5～10 mg·kg-1），達(dá)到重度污染（楊卓等，2005;白軍紅等，2013）。Cd是毒性最高的金屬元素之一，污染水體后很容易向食物鏈傳遞（Li H et al，2017; Li LZ et al，2017）。因此，解決白洋淀水體特別是底泥中Cd污染問題迫在眉睫。

沉水植物由于整株處于水體中，其根和莖、葉均具有吸收功能，可以分別從底泥和水中吸收營養(yǎng)物質(zhì)包括污染物。沉水植物對重金屬有較強(qiáng)的富集能力，其富集能力高于其它大型水生植物（Demirezen & Akso，2004;Mazej & Germ，2009;潘義宏等，2010）。Xing et al（2013）對中國中部和東部24個湖泊的沉水植物進(jìn)行調(diào)查，結(jié)果表明沉水植物對重金屬有很強(qiáng)的富集能力，其中一些沉水植物可以作為重金屬超富集植物，如大茨藻（Najas marina）可以作為As、Cd的超富集植物，金魚藻（Ceratophyllum demersum）可以作為鈷（Co）、鉻（Cr）和鐵（Fe）的超富集植物。此外，應(yīng)用沉水植物修復(fù)污染水體與其他物理、化學(xué)及其工程的方法相比，具有成本低、能耗小、易操作、效果好、污染小的優(yōu)點，有利于生態(tài)環(huán)境的整體改善（任文君等，2011）。對于包括我國在內(nèi)的發(fā)展中國家，環(huán)境污染和生態(tài)破壞嚴(yán)重，加上環(huán)保投入有限，在這種情況下，沉水植物的凈化技術(shù)提供了一種高效、低廉的治理手段，因此具有廣闊的市場和應(yīng)用前景。然而，目前沉水植物修復(fù)重金屬污染水體研究尚不深入，大多僅限于沉水植物對水體重金屬的富集效果研究（Bunluesin et al，2007;陳國梁和林清，2009;Sivaci et al，2008），物種篩選研究也大多針對南方湖泊（Peng et al，2008;黃亮等，2002;喬云蕾等，2016），而對白洋淀乃至北方湖泊沉水植物重金屬修復(fù)研究較少（朱陽春等，2011;潘保原等，2015）。此外，由于沉水植物同時處于底泥和水兩相系統(tǒng)中，其富集的重金屬可以通過體內(nèi)遷移進(jìn)而向外釋放而影響重金屬在整個水體系統(tǒng)中的循環(huán)。因此，在明確沉水植物對重金屬的耐受和富集能力基礎(chǔ)上研究其對重金屬的遷移、釋放能力尤為重要。

本研究針對白洋淀水體Cd污染問題，首先通過毒性測試，明確白洋淀常見的四種沉水植物黑藻（Hydrilla verticillata）、狐尾藻（Myriophyllum verticillatum）、金魚藻及菹草（Potamogeton crispus）對Cd的耐受性;其次通過對黑藻、狐尾藻、菹草三種有根沉水植物對底泥中Cd富集，遷移和釋放能力的研究;最后篩選出適宜白洋淀乃至華北地區(qū)淡水湖泊Cd污染修復(fù)的沉水植物，為應(yīng)用沉水植物凈化重金屬污染水體提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 鎘對沉水植物的毒性研究

1.1.1 植物材料與培養(yǎng) 黑藻、狐尾藻、金魚藻及菹草取自白洋淀寨南村。取回后用自來水清洗干凈，選取10 cm左右頂枝栽種于塑料桶中（直徑55.5 cm，高57.5 cm，含9 cm土層和0.5 cm石英砂），加入自來水，于實驗室中培養(yǎng)。在對植物進(jìn)行處理前，取生長一致的頂枝于人工淡水中馴化7 d，人工淡水配方參見Xue & Yan（2011）。植物馴化在人工氣候培養(yǎng)箱（BIC-400型）中進(jìn)行，溫度為（20±2）℃，光照為12 h，光照強(qiáng)度為115 μmol·m-2·s-1。

1.1.2 試驗方法 Cd對四種沉水植物的毒性測試參照Markich et al（2006）的方法。將生長一致的健康頂枝（約3.5 cm）轉(zhuǎn)移到聚乙烯塑料瓶（直徑9 cm，深9 cm）中，進(jìn)行一系列Cd濃度處理，依次為0、0.05、0.5、1.0、2.0、4.0、8.0 mg·L-1，每處理3個重復(fù)，Cd2+從CdCl2中提供。每個塑料瓶用尼龍網(wǎng)隔成4個室，每室置1個頂枝，每瓶4個，以防止植物間競爭抑制生長。每2 d更換1次溶液，每天按稱重法補(bǔ)充蒸發(fā)損失的溶液保持體積為450 mL，并隨機(jī)更換塑料瓶位置。培養(yǎng)4 d后取樣，用超純水沖洗植物，拭干后測其莖伸長，70 ℃烘干至恒重，消煮后測定植物體內(nèi)Cd含量。

1.2 沉水植物對底泥鎘修復(fù)研究

1.2.1 植物材料與培養(yǎng) 沉水植物取樣和培養(yǎng)方法同1.1.1。底泥取自白洋淀入淀口河道，取樣深度為 0～20 cm，取回后風(fēng)干去雜過2 mm篩，備用于培養(yǎng)沉水植物。供底底泥基本化學(xué)性質(zhì)：pH7.97，總氮1 800 mg·kg-1，總磷690? mg·kg-1，有機(jī)質(zhì)45 450 mg·kg-1，速效磷19.62 mg·kg-1，速效鉀32.8 mg·kg-1，鎘23.82 mg·kg-1。底泥pH用酸度計測定，TN用混合催化劑消化-凱氏定氮儀蒸餾-標(biāo)準(zhǔn)硫酸滴定法測定，TP用HClO4-H2SO4消化-鉬銻抗比色法測定，有機(jī)質(zhì)用重鉻酸鉀外加熱法測定，速效磷用鉬銻抗比色法測定，速效鉀用火焰光度計測定，Cd用原子吸收光譜儀（AASZEEnit700P）測定。具體分析測定方法參考《環(huán)境科學(xué)與工程實驗教程》（鐘文輝，2013）和《土壤農(nóng)化分析》（鮑士旦，2000）。

1.2.2 試驗方法 先將每種沉水植物3株置于塑料杯中（直徑7 cm，高9.5 cm，含9 cm底泥和0.5 cm石英砂），再將其至于塑料桶中（直徑55.5 cm，高57.5 cm），每桶12個塑料杯，自來水培養(yǎng)。每種植物種植1桶，另設(shè)1桶不種植物作為對照，共4桶。每隔2 d補(bǔ)充自來水保持水面距離植物頂端約10 cm（以長勢最高的植物為準(zhǔn)補(bǔ)充水以保證所有處理水體積一致）。隨機(jī)取3株植物分別于第0天、第4天、第7天、第14天、第30天測量植物伸長（精確到0.1 cm），并用取水器采集地表水（水面下20 cm）和上覆水（水和底泥交界面）。30 d后取植物樣（地上部和根），另將一部分植物地上部從中間剪斷分為上葉、下葉、上莖、下莖以考察Cd在莖葉不同部位的富集情況。將植物樣品用超純水清洗干凈后分別裝入牛皮紙袋，于70 ℃烘干至恒重，消煮后測定植物中Cd含量。

1.3 樣品消煮及測定

準(zhǔn)確稱取植物樣品（精確至0.000 1 g）置于聚四氟乙烯內(nèi)膽中，加入硝酸3 mL放置過夜，次日加入雙氧水1.5 mL，蓋上內(nèi)蓋放入不銹鋼外套中，旋緊密封，置于烘箱中，于140 ℃消化4 h，冷至室溫后取出，于電熱板上趕酸至1 mL后轉(zhuǎn)移置10 mL比色管中，用超純水定容即為消解原液。空白和標(biāo)準(zhǔn)樣品同樣操作。

消煮液和水溶液中Cd均采用ICP-MS（Agilent7700X）測定，并以國家一級標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW 07604）進(jìn)行準(zhǔn)確度和精密度監(jiān)控，回收率為80%～90%，同時做標(biāo)準(zhǔn)曲線及空白。按比例隨機(jī)抽查進(jìn)行樣品分析質(zhì)量監(jiān)控，以重復(fù)采樣、重復(fù)分析來評定采樣和分析誤差。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Sigmaplot10.0、Microsoft Excel 2010和SPSS19.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及差異顯著性檢驗。

1.4.1 EC50 EC50是指能引起50%最大效應(yīng)的濃度。本文指能抑制沉水植物半數(shù)生長的外部Cd濃度。毒性測試中，選取莖伸長作為毒性測試終點指標(biāo)，以莖伸長占對照的百分比（%）作為生長率，將外部Cd濃度-生長率數(shù)據(jù)擬合log-logistic方程，得到生長EC50。EC50值越大，說明沉水植物對Cd的耐受性越強(qiáng)。

1.4.2 富集系數(shù) 植物對重金屬富集能力的大小一般采用富集系數(shù)（bioconcentration factor，BCF）來評價。富集系數(shù)指某種化學(xué)物質(zhì)在生物體內(nèi)積累達(dá)到平衡時的濃度與生物所處環(huán)境介質(zhì)中該物質(zhì)濃度的比值，是一個無量綱的數(shù)值（廖啟林等，2013）。本文涉及的富集系數(shù)為沉水植物地上部、根對底泥中Cd的富集系數(shù)。富集系數(shù)的數(shù)值越高表示地上部、根對底泥中Cd吸收積累能力越大。

1.4.3 遷移系數(shù) 遷移系數(shù)（TF）為地上部Cd含量與根中Cd含量的比值（Turgut et al，2004）。

2 結(jié)果與分析

2.1 鎘對沉水植物的毒性研究

2.1.1 鎘對沉水植物的毒性 Cd對四種沉水植物的毒性試驗發(fā)現(xiàn)，金魚藻在0.05 mg·L-1溶液中暴露4 d后，葉片均脫落且呈黃綠色，生長受到明顯抑制。菹草在0.5 mg·L-1溶液中暴露4 d后，葉片腐爛發(fā)黑，生長受到明顯抑制。黑藻在1 mg·L-1溶液中暴露4 d后，黑藻頂枝綠色，下枝呈黃色，葉片上出現(xiàn)明顯黑點，生長受到明顯抑制。狐尾藻在1 mg·L-1溶液中暴露4 d后，葉片、莖顏色開始發(fā)黃，且出現(xiàn)葉脫落現(xiàn)象，生長受到明顯抑制。

Cd對四種沉水植物的毒性-劑量效應(yīng)曲線如圖1所示。為了擬合log-logistic方程，對照Cd濃度由0變更為0.001 mg·L-1，以便進(jìn)行l(wèi)og換算。圖1顯示，四種沉水植物隨著Cd濃度的增加，生長率（為莖伸長量占對照的百分比）均呈現(xiàn)先緩慢降低后急劇下降的趨勢。毒性-劑量效應(yīng)數(shù)據(jù)通過擬合log-logistic方程得到半數(shù)生長抑制濃度（EC50），結(jié)果如表1所示，Cd對四種沉水植物的4d-EC50值大小為狐尾藻>黑藻>菹草>金魚藻，即狐尾藻對Cd的耐性最強(qiáng)，金魚藻對Cd的耐性最差，且對Cd耐性最強(qiáng)的狐尾藻4d-EC50值約是耐性最弱的金魚藻4d-EC50值的27倍。

2.1.2 沉水植物對鎘的富集 四種沉水植物對Cd的富集量均隨外界Cd濃度的增加而迅速增加（圖2）。當(dāng)外界Cd濃度為0.05 mg·L-1時，黑藻、狐尾藻、金魚藻和菹草對Cd的富集量分別為1.07、0.49、0.12、0.72 g·kg-1 DW（干物重），均高于Cd超富集植物的臨界含量值0.1 g·kg-1（Baker & Whiting，2002），且除金魚藻外，黑藻、狐尾藻和菹草生長均未受到明顯抑制，說明這三種沉水植物具備Cd超富集植物的潛力。四種植物相比，菹草體內(nèi)Cd富集量最高，比其它植物高17.39%～114.27%，其次為黑藻和金魚藻，狐尾藻對Cd的富集量最低。當(dāng)置于8.0 mg·L-1 Cd溶液處理4 d后，四種植物體內(nèi)Cd富集量均達(dá)到最高，表現(xiàn)為菹草>黑藻>金魚藻>狐尾藻。

在四種沉水植物對Cd的毒性測試中，狐尾藻對Cd的耐性最強(qiáng)，但體內(nèi)對Cd的富集量最低，說明狐尾藻可能通過抑制Cd的吸收富集來增加對Cd的耐性，同時觀測到狐尾藻在低濃度時葉片脫落，推測它可能通過合成脫落酸等物質(zhì)將葉片脫掉以降低Cd吸收面積來解毒;金魚藻對Cd耐受能力最低，其對Cd富集能力也較低;菹草和黑藻對溶液中Cd的富集能力均很強(qiáng)。

2.2 沉水植物對鎘污染底泥修復(fù)研究

由于金魚藻無根，且以上毒性測試結(jié)果表明金魚藻對Cd的耐性最小，所以，選取其中三種對Cd耐性較強(qiáng)且有根的常見沉水植物進(jìn)行Cd污染底泥修復(fù)研究。上覆水和地表水中Cd濃度測定結(jié)果表明，對照的地表水和上覆水中Cd均未檢出，說明無擾動情況下，底泥中Cd不存在向水體釋放現(xiàn)象。三種沉水植物處理30 d后，地表水和上覆水中的Cd也均未檢出，說明三種沉水植物均未將體內(nèi)富集的Cd釋放到外界水環(huán)境中。因此，在無外界擾動情況下，沉水植物不影響Cd由底泥向水體的遷移。

2.2.1 沉水植物生長情況 由圖3可知，黑藻第0天到第14天生長較為緩慢，第14天到第30天生長率（生長率為莖伸長量占0 d時莖長的百分比）迅速增加。狐尾藻30 d內(nèi)一直表現(xiàn)出較高的生長率，而菹草則30 d內(nèi)一直平緩生長。30 d后，黑藻、狐尾藻和菹草的生長率分別為75.96%、116.94%、15.75%。在植株整個生長過程中，生長率表現(xiàn)為狐尾藻>黑藻>菹草，說明狐尾藻對Cd的耐受能力最強(qiáng)，其次為黑藻，這與毒性測試研究結(jié)果一致。

2.2.2 沉水植物不同部位對鎘的富集 從圖4可以看出，在Cd污染底泥培養(yǎng)30 d后，三種沉水植物的Cd均主要分布在根，其次為葉片和莖，其中狐尾藻和菹草根部對Cd的富集量顯著高于葉片和莖（P<0.05）。除狐尾藻下葉Cd富集量顯著高于莖之外，其它植物葉片和莖中Cd富集量差異均不顯著（P>0.05），同種植物上葉與下葉、上莖與下莖之間Cd富集量差異也不顯著（P>0.05）。

三種沉水植物相比，根部對Cd的富集量表現(xiàn)為菹草>黑藻>狐尾藻，其中菹草根部對Cd的富集量顯著高于黑藻和狐尾藻（P<0.05），菹草根中Cd富集量是狐尾藻的7.44倍;地上部對Cd的富集量表現(xiàn)為黑藻>菹草>狐尾藻，其中黑藻地上部對Cd的富集量顯著高于菹草和狐尾藻（P<0.05），黑藻的葉片和莖對Cd的富集量分別比狐尾藻和菹草高3.04%～84.09%和19.46%～94.13%。

2.2.3 沉水植物鎘富集系數(shù)和遷移系數(shù) 由表2可知，三種沉水植物地上部對底泥中Cd的富集能力分別表現(xiàn)為黑藻>菹草>狐尾藻，其中黑藻地上部對Cd的富集系數(shù)是狐尾藻的6.6倍。三種沉水植物根部對底泥中Cd的富集能力分別表現(xiàn)為菹草>黑藻>狐尾藻，其中菹草根對Cd的富集系數(shù)是狐尾藻根的7.21倍。三種沉水植物對Cd由底泥向地上部的遷移能力則表現(xiàn)為黑藻>狐尾藻>菹草，其中黑藻對Cd的遷移系數(shù)（TF）為0.79，接近Cd超富集植物的臨界遷移系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)（TF=1）（Bernadette et al，2011），且對Cd遷移系數(shù)最高的黑藻是對Cd遷移系數(shù)最低的菹草的3.76倍。

3 討論

本研究毒性測試結(jié)果表明，Cd對四種沉水植物的4d-EC50值（0.03～0.81 mg·L-1）均超過了《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB3838-2002）》V類水Cd標(biāo)準(zhǔn)限值0.01 mg·L-1，也超過了白洋淀水環(huán)境中Cd濃度（0.18～0.91 μg·L-1）（齊麗艷，2011;溫春輝，2009）。這說明四種沉水植物均具有修復(fù)白洋淀乃至我國大部分Cd污染水體的潛力。四種沉水植物相比，黑藻對Cd的耐性較強(qiáng)，同時對Cd的富集量也較高，是最適宜修復(fù)Cd污染水體的物種。Min et al（2016）研究同樣表明，黑藻對Cd有很強(qiáng)的富集能力。這可能是由于植物對逆境的生理響應(yīng)與體內(nèi)保護(hù)酶系統(tǒng)的活性密切相關(guān)（劉鵬和楊玉愛，2000），保護(hù)酶體系SOD、POD、CAT是抗氧化酶防御系統(tǒng)中的重要保護(hù)酶，Cd2+脅迫下，黑藻可能通過提高SOD、CAT、APX活性，增加可溶性蛋白和脯氨酸含量，降低O2-·的產(chǎn)生速率，從而對重金屬Cd2+產(chǎn)生一定的抗性（焦軼男和朱宏，2014）。顏昌宙等（2006）研究表明黑藻體內(nèi)的粗纖維素占干物質(zhì)的比重很大（約為25.26%），而粗纖維素主要由多糖構(gòu)成，多糖的-OH和-CONH2可以與金屬離子進(jìn)行絡(luò)合作用而促進(jìn)細(xì)胞壁對Cd的吸附。菹草對Cd的富集量最高，但對Cd的耐性較差，本研究中觀測到菹草在低濃度（0.5 mg·L-1）時葉片出現(xiàn)腐爛發(fā)黑現(xiàn)象，說明該植物不適用于修復(fù)高濃度Cd污染水體，但對于濃度小于0.5 mg·L-1的Cd污染水體則具有很強(qiáng)的修復(fù)能力。

本研究三種沉水植物對Cd污染底泥修復(fù)結(jié)果表明，不同部位相比，三種沉水植物的Cd均主要富集在根，其次為葉片和莖，這與其他研究結(jié)果一致。Cardwell et al（2002）對澳大利亞昆士蘭州污染河流的15種不同類型植物（包括沉水植物）調(diào)查結(jié)果顯示，植物體根系對Cd、Zn、Cu、Pb的富集能力高于地上部;Demirezen & Akso（2004）對Sultan濕地中的眼子菜進(jìn)行調(diào)查研究，結(jié)果同樣表明龍須眼子菜根中富集的鎳（Ni）、Pb高于葉片和莖;Mazej & Germ（2009）對人工湖中的沉水植物調(diào)查結(jié)果顯示，大茨藻和光葉眼子菜的根系對As、Cr、Pb、Ni的富集能力均高于葉片和莖。Jorge et al（2016）研究也表明將狐尾藻置于不同濃度Cu、Zn、Pb、Hg混合溶液中7 d，狐尾藻根部對重金屬的富集量均高于地上部。本研究中狐尾藻、黑藻體內(nèi)Cd含量是潘義宏等（2010）研究結(jié)果的5.81～18.96倍，這可能是由于本研究底泥中Cd的含量（23.82 mg·kg-1）高于他們研究中底泥Cd含量（0.05 mg·kg-1）。此外，本研究中三種沉水植物莖葉不同部位對Cd的富集情況相同，說明Cd由根系向地上部幼嫩組織和衰老組織的遷移不存在差異性。三種沉水植物對Cd富集能力相比，雖然黑藻根部Cd富集量比富集量最高的菹草低43.37%～64.37%，但是黑藻對Cd具有很強(qiáng)的向上遷移能力，其TF為0.79接近于1，而1為超富集植物的衡量標(biāo)準(zhǔn)（Bernadette et al，2011），導(dǎo)致黑藻地上部Cd富集能力最強(qiáng)，因此可以通過“植物提取”的方法，將底泥中的Cd富集在地上部，并通過收獲地上部來凈化Cd污染水體。Bunluesin et al（2004）和Lafabrie et al（2013）研究表明黑藻具有很強(qiáng)的Cd修復(fù)潛力。高海榮等（2016）通過鄭州河段的沉水植物進(jìn)行野外調(diào)查也發(fā)現(xiàn)黑藻對多種重金屬均有較強(qiáng)的富集能力，可作為復(fù)合重金屬污染水體修復(fù)的優(yōu)選物種。菹草對Cd的耐受能力最低，30 d生長率為15.75%，且地上部對Cd的富集系數(shù)也較低，其BCF為0.21，而根部對Cd的富集系數(shù)為1.01，大于1，說明菹草根部對Cd有很強(qiáng)的富集能力，可以通過“植物固定”來修復(fù)Cd污染底泥。狐尾藻雖然對Cd耐受能力最強(qiáng)，但是其對Cd富集能力最低，且遷移能力也較低（TF=0.34），因此不適用于修復(fù)該Cd污染底泥。本研究結(jié)果表明三種沉水植物均不會向水環(huán)境釋放Cd，不影響Cd由底泥向水體的遷移。

綜合毒性測試和Cd污染底泥修復(fù)研究結(jié)果，黑藻對白洋淀污染底泥中Cd富集和遷移能力均較強(qiáng)，且對Cd耐性較高，因此是最適合修復(fù)白洋淀Cd污染水體的沉水植物。需要注意的是，沉水植物需要及時刈割來達(dá)到修復(fù)水體污染的目的，否則會因為腐爛造成水體二次污染（雷婷文等，2015;謝佩君等，2016）。

4 結(jié)論

（1）四種沉水植物對Cd的耐受能力表現(xiàn)為狐尾藻>黑藻>菹草>金魚藻，對水中Cd的富集能力表現(xiàn)為菹草>黑藻>金魚藻>狐尾藻。（2）沉水植物對Cd污染底泥的修復(fù)研究表明，三種沉水植物體內(nèi)的Cd均主要分布在根，其次為葉片和莖;沉水植物地上部和根對底泥中Cd的富集能力分別表現(xiàn)為黑藻>菹草>狐尾藻，菹草>黑藻>狐尾藻;Cd由根系向地上部的遷移能力則表現(xiàn)為黑藻>狐尾藻>菹草。三種沉水植物均不影響Cd由底泥向水的釋放?？傊?，黑藻對底泥中Cd富集能力和遷移能力均較強(qiáng)，且耐性較高，是最適合修復(fù)白洋淀Cd污染水體的沉水植物。