一种盐渍化-石油-重金属复合污染土壤质量的植物评价方法

摘要

本发明涉及一种盐渍化-石油-重金属复合污染土壤质量的植物评价方法，包括步骤如下：（1）选定评价因子，（2）确定评价因子权重，（3）确定评价因子的评价指数，（4）确定土壤环境质量级别。本发明利用耐盐植物的生理指标评价盐渍化-石油-重金属复合污染土壤质量，步骤简单，经济，生态环保；实现了对盐渍化-石油-重金属复合污染土壤的质量评价，拓展了复合污染土壤的质量评价空间；所选评价因子对盐渍化-石油-重金属复合污染足够灵敏和可靠,同时也较其他评价因子更加稳定。

说明书

技术领域

本发明涉及一种运用耐盐植物的生理指标评价盐渍化-石油-重金属复合污染土壤质量的评价方法，属于环境评价技术领域。 

背景技术

环境质量评价可以确定某一区域环境的污染程度，从而为制定环境标准，以及对区域环境污染进行综合防治提供可靠的科学依据。环境质量评价涉及的参数和因子较多，造成评价难度大，准确度低。土壤是污染物在各自然要素间迁移、转化的重要环节，也是污染物聚集的地球化学汇，并且土壤环境污染具有隐蔽性、滞后性、积累性、地域性等特点，因此土壤环境质量评价难度更大。目前，土壤环境质量评价方法有单因子指数法、模糊综合评价法、灰色集类法、综合指数法等。虽然这些传统的土壤质量评价方法能够在一定程度上表征土壤的污染情况，但由于没有考虑与土壤直接接触的生物体的响应，因而很难反映土壤污染的生态意义。 

生长在土壤中的植物会受到土壤环境的直接影响，土壤中存在的超标污染物，最直接的受害者就是植物，从种子的萌发到根系的形成再到养分的吸收，都会受到污染物的影响，或刺激或抑制，使植物的某些生理指标发生变化，最终导致植物生长受阻，产量下降甚至造成植物死亡。因此，可以利用土壤中植物某些指标的变化，来评价土壤的污染情况。 

我国盐渍土化土壤的分布范围广、面积大、类型多，并且盐渍化面积和程度有逐渐增加的趋势。近几十年来，石油的大规模开采，对土壤造成了一定的污染，而传统的土壤重金属污染问题也有逐渐加重的趋势，所以对盐渍化石油重金属污染土壤进行质量评价就成为了一个重要的课题。 

翅碱蓬是一种在盐碱地区非常常见的土著植物，以耐盐性强、容易繁殖、种植寿命长等特点受到许多研究者的关注。植物的生长情况虽然不能精确的反映土壤中污染物的具体浓度，但是却能够整体反应土壤对植物的影响情况，从而判断土壤污染的生态风险。因此，利用污染条件下植物生理生化指标的变化来表征土壤的整体污染情况具有较多的优势。 

目前，运用耐盐植物的生理指标评价盐渍化-石油-重金属复合污染土壤质量的评价方法未见报道。 

发明内容

针对目前传统土壤污染评价方法的缺点和不足，本发明提出了一种盐渍化-石油-重金属 复合污染土壤质量的植物评价方法。 

本发明的技术方案如下： 

一种盐渍化-石油-重金属复合污染土壤质量的植物评价方法，包括步骤如下： 

（1）选定评价因子 

以翅碱蓬的干重、翅碱蓬的叶绿素含量、翅碱蓬的可溶性蛋白含量作为评价因子； 

（2）确定评价因子权重（W_j） 

确定评价因子翅碱蓬的干重、翅碱蓬的叶绿素含量、翅碱蓬的可溶性蛋白含量的权重分别0.412、0.275、0.313； 

（3）确定评价因子的评价指数（P_Nj） 

将翅碱蓬种子用清水浸泡15～30h后分别盆栽于待测土壤和对照土壤中，所述的对照土壤的含盐量≤0.3%，镍含量≤60mg.kg^-1、镉含量≤0.25mg.kg^-1、钒含量≤130mg.kg^-1，石油烃总量含量≤100mg.kg^-1； 

在光暗比14h：10h、光强8000～9000lx、白天温度20～25℃、夜晚温度15～20℃、每千克土壤加入复合肥0.5～1.5克、每千克土壤每两天加入自来水80～120克，培养30～50天；测量在待测土壤中和对照土壤中生长的翅碱蓬的干重、翅碱蓬的叶绿素含量和翅碱蓬的可溶性蛋白含量，按公式计算评价指数P_Nj； 

（4）确定土壤环境质量级别 

按公式计算评价指标值PI，公式中：P_Nj、W_j分别为评价因子的评价指数和权重,m表示评价因子的种类； 

当PI＞0.92时，土壤质量为清洁， 

当0.84<PI≤0.92时，土壤质量为尚清洁， 

当0.75<PI≤0.84时，土壤质量为轻度污染， 

当0.54<PI≤0.75时，土壤质量为中度污染， 

当PI≤0.54时，土壤质量为严重污染。 

根据本发明，步骤（3）中，翅碱蓬的干重、翅碱蓬的叶绿素含量、翅碱蓬的可溶性蛋白含量的测量方法可用现有技术； 

优选的，翅碱蓬的干重的测量方法为低温烘干法，步骤如下： 

自根和茎的分离处收割翅碱蓬的植株，用清水将植株冲洗干净，擦干植株表面的水分； 将植株于105℃烘箱中处理10分钟，于80℃烘干至恒重，用电子天平称量干重，单位g； 

重复上述步骤，测得对照组翅碱蓬的干重。 

根据本发明，优选的，步骤（3）中所述的翅碱蓬的叶绿素含量的测量方法为乙醇提取法，步骤如下： 

取植物叶片，擦净表面污物，去掉叶片中脉并剪碎叶片，混匀；称取0.2g剪碎的叶片，放入研钵中，加石英砂、碳酸钙粉和2～3ml95%乙醇，研成匀浆，再加乙醇10ml，继续研磨至组织变白，静置3～5min得提取液；取滤纸1张，置漏斗中，用乙醇湿润，沿玻璃棒把提取液倒入漏斗中，过滤到25ml棕色容量瓶中，用乙醇冲洗研钵、研棒及残渣，并连同残渣一起倒入漏斗中；用滴管吸取乙醇，将滤纸上的叶绿体色素全部洗入容量瓶中直至滤纸和残渣中无绿色为止；最后用乙醇定容至25ml，摇匀后把叶绿体色素提取液倒入光径为1cm的比色杯内，以95%乙醇为空白，在波长663nm和645nm下测定吸光度；在波长663nm和645nm下测定的吸光度分别为OD₆₆₃和OD₆₄₅， 

叶绿素a、b的总含量=8.02×OD₆₆₃+20.20×OD₆₄₅，单位mg·g^-1； 

重复上述步骤，测得对照组翅碱蓬的叶绿素含量。 

根据本发明，优选的，步骤（3）中所述的翅碱蓬的可溶性蛋白含量的测量方法为考马斯亮蓝G250法，步骤如下： 

A、标准曲线的绘制 

取6支试管，按表1数据配制0～100μg/ml血清白蛋白液各1ml；准确吸取所配各试管溶液0.1ml，分别放入10ml具塞试管中，加入5ml考马斯亮蓝G-250试剂，盖塞，反转混合，放置2min后，在595nm下测定吸光度值；以蛋白质含量为横坐标，以吸光度值为纵坐标，绘制0～100μg/ml标准曲线； 

表1配制0～100μg/ml血清白蛋白液 

另取6支试管，按表2数据配制0～1000μg/ml牛血清白蛋白溶液各1ml；按上述步骤，以蛋白质含量为横坐标，以吸光度值为纵坐标，绘制0～1000μg/ml的标准曲线； 

表2配制0～1000μg/ml血清蛋白血液 

B、样品提取液中蛋白质浓度的测定 

称取新鲜翅碱蓬样品0.2g，用5ml蒸馏水研磨成匀浆后，定容25ml，过滤，滤液即为样品提取液； 

吸取样品提取液0.1ml，放入具塞刻度试管中，加入5ml考马斯亮蓝G-250试剂，充分混合，放置2min后在595nm下比色，记录吸光度值，通过标准曲线查得蛋白质含量。 

C、实验结果 

式中：C－查标准曲线所得每管蛋白质含量（mg）；V－提取液总体积（ml）；a－测定所取提取液体积（ml）；W－新鲜翅碱蓬样品的取样量（g）。 

本发明所述的盐渍化-石油-重金属复合污染土壤是指，0.3%≤盐渍化≤0.8%，100mg.kg^-1≤石油烃含量≤1500mg.kg^-1，60mg.kg^-1≤重金属中镍含量≤150mg.kg^-1、0.25mg.kg^-1≤镉含量≤15mg.kg^-1、90mg.kg^-1≤钒含量≤180mg.kg^-1的复合污染土壤。 

本发明的有益效果是： 

1、本发明利用耐盐植物的生理指标评价盐渍化-石油-重金属复合污染土壤质量，步骤简单，经济，生态环保。 

2、本发明实现了对盐渍化-石油-重金属复合污染土壤的质量评价，拓展了复合污染土壤的质量评价空间。 

3、本发明所选评价因子对盐渍化-石油-重金属复合污染足够灵敏和可靠,同时也较其他评价因子更加稳定。 

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。 

实施例1、东营孤岛油区盐渍化-石油-重金属复合污染土壤的环境质量评价，待测土壤 取自东营市孤岛镇（测量点一），步骤如下： 

（1）选定评价因子 

以翅碱蓬的干重、翅碱蓬的叶绿素含量、翅碱蓬的可溶性蛋白含量作为评价因子； 

（2）确定评价因子权重（W_j） 

确定评价因子翅碱蓬的干重、翅碱蓬的叶绿素含量、翅碱蓬的可溶性蛋白含量的权重分别0.412、0.275、0.313； 

（3）确定评价因子的评价指数（P_Nj） 

将翅碱蓬种子用清水浸泡15～30h后分别盆栽于待测土壤和对照土壤中； 

对照土壤取自东营市孤岛镇郊区基本未受人类活动影响区域，经测量其土壤含盐量为0.18%，总石油烃未检出，总Cd含量、总Ni含量、总V含量分别为0.13mg·kg^-1、43.5mg·kg^-1、63.4mg·kg^-1； 

将翅碱蓬种子用清水浸泡24h后分别盆栽于待测土壤和对照土壤中，每个栽盆（直径10cm）装入0.5kg土壤，在光暗比14h：10h、光强8800lx、白天温度22℃、夜晚温度18℃、每千克土壤加入复合肥1克、每千克土壤每两天加入自来水100克，培养30天；测量在待测土壤中和对照土壤中生长的翅碱蓬的干重、翅碱蓬的叶绿素含量和翅碱蓬的可溶性蛋白含量；其中，翅碱蓬的干重的测量方法为低温烘干法，具体步骤如下： 

自根和茎的分离处收割翅碱蓬的植株，用清水将植株冲洗干净，擦干植株表面的水分；将植株于105℃烘箱中处理10分钟，于80℃烘干至恒重，用电子天平称量干重，单位g； 

重复上述步骤，测得对照组翅碱蓬的干重。 

翅碱蓬的叶绿素含量的测量方法为乙醇提取法，步骤为： 

取植物叶片，擦净表面污物，去掉叶片中脉并剪碎叶片，混匀；称取0.2g剪碎的叶片，放入研钵中，加石英砂、碳酸钙粉和2～3ml95%乙醇，研成匀浆，再加乙醇10ml，继续研磨至组织变白，静置3～5min得提取液；取滤纸1张，置漏斗中，用乙醇湿润，沿玻璃棒把提取液倒入漏斗中，过滤到25ml棕色容量瓶中，用乙醇冲洗研钵、研棒及残渣，并连同残渣一起倒入漏斗中；用滴管吸取乙醇，将滤纸上的叶绿体色素全部洗入容量瓶中直至滤纸和残渣中无绿色为止；最后用乙醇定容至25ml，摇匀后把叶绿体色素提取液倒入光径为1cm的比色杯内，以95%乙醇为空白，在波长663nm和645nm下测定吸光度；在波长663nm和645nm下测定的吸光度分别为OD₆₆₃和OD₆₄₅， 

叶绿素a、b的总含量=8.02×OD₆₆₃+20.20×OD₆₄₅，单位mg·g^-1； 

重复上述步骤，测得对照组翅碱蓬的叶绿素含量。 

翅碱蓬的可溶性蛋白含量的测量方法为考马斯亮蓝G250法，步骤为： 

A、标准曲线的绘制 

取6支试管，按表3数据配制0～100μg/ml血清白蛋白液各1ml；准确吸取所配各试管溶液0.1ml，分别放入10ml具塞试管中，加入5ml考马斯亮蓝G-250试剂，盖塞，反转混合，放置2min后，在595nm下测定吸光度值；以蛋白质含量为横坐标，以吸光度值为纵坐标，绘制0～100μg/ml标准曲线； 

表3配制0～100μg/ml血清白蛋白液 

另取6支试管，按表4数据配制0～1000μg/ml牛血清白蛋白溶液各1ml；按上述步骤，以蛋白质含量为横坐标，以吸光度值为纵坐标，绘制0～1000μg/ml的标准曲线； 

表4配制0～1000μg/ml血清蛋白血液 

B、样品提取液中蛋白质浓度的测定 

称取新鲜翅碱蓬样品0.2g，用5ml蒸馏水研磨成匀浆后，定容25ml，过滤，滤液即为样品提取液； 

吸取样品提取液0.1ml，放入具塞刻度试管中，加入5ml考马斯亮蓝G-250试剂，充分混合，放置2min后在595nm下比色，记录吸光度值，通过标准曲线查得蛋白质含量。 

C、实验结果 

式中：C－查标准曲线所得每管蛋白质含量（mg）；V－提取液总体积（ml）；a－测定所取提取液体积（ml）；W－新鲜翅碱蓬样品的取样量（g）； 

按公式计算评价指数P_Nj；结果见表5； 

表5 

（4）确定土壤环境质量级别 

按公式计算评价指标值PI，公式中：P_Nj、W_j分别为评价因子的评价指数和权重,m表示评价因子的种类； 

PI=P₁×W₁+P₂×W₂+P₃×W₃=0.813×0.412＋0.605×0.275＋0.684×0.313=0.72。 

因为0.63<PI≤0.75，所以东营孤岛镇测量点一的盐渍化-石油-重金属复合污染土壤质量为轻度污染。 

实施例2、东营孤岛油区盐渍化-石油-重金属复合污染土壤的环境质量评价，待测土壤取自东营市孤岛镇（测量点二），步骤如下： 

（1）选定评价因子 

以翅碱蓬的干重、翅碱蓬的叶绿素含量、翅碱蓬的可溶性蛋白含量作为评价因子； 

（2）确定评价因子权重（W_j） 

确定评价因子翅碱蓬的干重、翅碱蓬的叶绿素含量、翅碱蓬的可溶性蛋白含量的权重分别0.412、0.275、0.313； 

（3）确定评价因子的评价指数（P_Nj） 

将翅碱蓬种子用清水浸泡15～30h后分别盆栽于待测土壤和对照土壤中； 

对照土壤取自东营市孤岛镇郊区基本未受人类活动影响区域，经测量其土壤含盐量为0.18%，总石油烃未检出，总Cd含量、总Ni含量、总V含量分别为0.13mg·kg^-1、43.5mg·kg^-1、63.4mg·kg^-1； 

将翅碱蓬种子用清水浸泡24h后分别盆栽于待测土壤和对照土壤中，每个栽盆（直径10cm）装入0.5kg土壤，在光暗比14h：10h、光强9000lx、白天温度25℃、夜晚温度20℃、每千克土壤加入复合肥1.5克、每千克土壤每两天加入自来水120克，培养40天；测量在待测土壤中和对照土壤中生长的翅碱蓬的干重、翅碱蓬的叶绿素含量和翅碱蓬的可溶性蛋白含量；其中，翅碱蓬的干重、翅碱蓬的叶绿素含量和翅碱蓬的可溶性蛋白含量的测量方法同实施例1； 

按公式计算评价指数P_Nj；结果见表6； 

表6 

（4）确定土壤环境质量级别 

按公式计算评价指标值PI，公式中：P_Nj、W_j分别为评价因子的评价指数和权重,m表示评价因子的种类； 

PI=P₁×W₁+P₂×W₂+P₃×W₃=0.573×0.412＋0.559×0.275＋0.570×0.313=0.57。 

因为0.54<PI≤0.75，所以东营孤岛镇测量点二的盐渍化-石油-重金属复合污染土壤质量为中度污染。