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重金属在生物体中毒性毒理作用一直是环境毒理学、植物生理学等多种学科的重要课题,探明重金属元素在植物中的迁移转化规律及其存在形态对重金属污染土壤的修复和植物的综合利用具有重要意义。本文系统研究了中江丹参超标重金属元素铅、镉、铜的分布规律和初级形态、次级形态、高级形态以及化学形态。首先利用石墨炉原子吸收和火焰原子吸收分别测定了铅、镉和铜三种元素在丹参根、茎、叶中的含量水平,结合土壤中铅、镉、铜的含量对这种元素在丹参植株中的富集系数和转移系数作了初步探讨。研究发现,丹参植株中铅、镉、铜的含量都呈现叶>茎>根的趋势,茎和叶中铅、镉的含量、叶中铜的含量超过《药用植物及制剂进出口绿色行业标准》的规定。这三种元素中铅的富集系数是最小的,为0.46,但是铅的转移系数能达到23；镉的富集系数是最大的,为1.88,达到了超富集植物的标准,显然丹参植株对镉有超强的富集能力。另外,丹参植株对这三种元素的转移系数均大于1,说明丹参植株能有效地将铅、镉、铜转移到茎叶中,通过落叶将这些的重金属元素排出体外而避免根系中毒。虽然茎和叶中铅、镉的含量、叶中铜的含量超标,但是其总量并不能决定其进入人体后的毒性作用,鉴于此,在测定丹参植株铅、镉、铜这三种元素的含量水平基础上,将丹参根、茎、叶样品的水煎液过0.45μm的滤膜,分离出铅、镉、铜三种元素的初级形态。用石墨炉原子吸收和火焰原子吸收测定铅、镉、铜在初级形态中的含量。实验结果显示,丹参根、茎、叶的物质总浸出率均在20%-28%之间；铅在根、茎、叶中的浸出率均在44%-50%之间,镉的浸出率在44%-59%之间,但是铜在丹参根、茎、叶中的浸出率相差较大,铜在根中的浸出率能达到65.8%,在茎中的浸出率就只有39.3%,在叶中的浸出率最少,只有13.4%。水煎液和残渣中铅、镉、铜三种元素的形态含量加和量在89%-105%之间,在形态分析允许的误差85%-110%之间,说明本实验在形态分离和测定过程中铅、镉、铜三种元素都没有显著的污染和损失,该形态分析数据可靠。将可溶态溶液分别通过Amberlite XAD-2大孔树脂、Chelex-100螯合树脂、强酸型阳离子交换树脂分离有机态和无机态、游离态和非游离态、稳定态和不稳定态。用石墨炉原子吸收和火焰原子吸收测定铅、镉、铜在次级形态中的含量,结果显示,根、茎、叶中的铅以无机态、不稳定态和游离态为主,相对于可溶态中铅的含量,无机态铅含量为56%-82%,不稳定态铅含量为45%-61%,游离态铅含量为49%-90%；镉在整个植株中以有机态、不稳定态和游离态为主,相对于可溶态中镉的含量,有机态镉的含量为46%-55%,不稳定态镉的含量为53%-71%,游离态镉的含量为56%-81%；铜在根和茎中有机态和无机态、稳定态和不稳定态、游离态和非游离态的含量相差不大,相对于可溶态中铜的含量,各种次级形态均在50%左右。但是叶中的铜明显以无机态、不稳定态和游离态为主,其无机态含量达到60.6%,不稳定态含量达到61.6%,游离态含量达到62.6%。根、茎、叶中铅的形态分析加和误差在-3.00%-14.6%之间,镉的加和误差在-9.30%-14.3%之间,铜的加和误差在7.6%-13.4%之间,实验中存在的正误差和负误差均属于痕量元素形态分析的正常范围。为了更深入的探讨铅、镉、铜三种元素的结合形式,用蒸馏水提取粗多糖、1mol/L的NaCl溶液提取粗蛋白并测定其中铅、镉、铜的含量。实验结果显示,多糖中铅的含量呈现茎>叶>根的趋势,多糖铅含量占总量的5%-30%。多糖中镉和铜的含量呈现茎>根>叶的趋势,分别占总量的8%-16%和3%-18%。叶子中蛋白态的铅含量比根、茎中的高,能达到总量的20%。蛋白态的镉在根、茎、叶中含量均较高,占总量的50%左右。铜在整个植株中的盐溶蛋白中含量相差不大,占总量的20%-34%。用乙醇、水、氯化钠、醋酸、盐酸等五种溶剂分别对丹参植株样品进行浸提,测定各提取物质中铅、镉、铜的含量。实验结果显示,丹参根和茎中的铅主要以醋酸提取态和盐酸提取态为主,根中醋酸提取态约占总量的40%,盐酸提取态约占总量的30%；茎中铅的醋酸提取态含量接近总铅的50%,盐酸提取态含量约为总铅的25%；叶中的铅则以盐酸提取态和氯化钠提取态为主,分别占总量的60%和20%。在根、茎、叶中氯化钠提取态中的镉占总量的43%-50%,醋酸提取态和乙醇提取态次之,根中醋酸提取态占32%,茎、叶中乙醇提取态分别占25%和30%。铜在根中主要以乙醇提取态和水提取态为主,分别占总量的45%和19%；在茎中以乙醇提取态和氯化钠提取态为主,分别占总量的40%和30%；在叶中则以水提取态和乙醇提取态为主,分别占总量的35%和28%。本文从铅、镉、铜化合物的溶解性、稳定性、疏水性差异及赋存物质等方面对丹参植株中铅、镉、铜的迁移转化规律和存在形态进行全面探讨,结果可深入认识铅、镉、铜在丹参植株中存在的物质形态,为丹参植株综合利用于生产中控制产品重金属含量工艺选择提供基础参考。