螯合劑對(duì)鉛鋅尾礦廢棄地植物富集鉛鋅的誘導(dǎo)作用.pdf

1、有色金屬礦產(chǎn)資源的開(kāi)采和冶煉產(chǎn)生了大量的尾礦。尾礦堆存形成大片尾礦廢棄地，不僅占用大量土地資源，而且容易對(duì)周?chē)h(huán)境造成二次污染。植物修復(fù)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)多種目的，如穩(wěn)定尾礦、控制污染、美化環(huán)境;而在尾礦廢棄地上種植具有多種用途、經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的植物正逐漸成為一種新興的尾礦復(fù)墾趨勢(shì)。近年來(lái)，螯合劑在重金屬污染土壤植物修復(fù)中的應(yīng)用得到了普遍的關(guān)注。大量研究表明，螯合劑不僅能夠提高污染土壤中重金屬的生物有效性，而且能提高植物對(duì)重金屬的積累。因此，基

2、于以上研究背景設(shè)計(jì)了一系列試驗(yàn)，主要研究:(1)乙二胺二琥珀酸(EDDS)和乙二胺四乙酸(EDTA)對(duì)不同年代尾礦和礦區(qū)附近污染土壤中重金屬和礦質(zhì)元素的浸提;(2)以尾礦與土壤按0∶100、25∶75、50∶50、75∶25、100∶0比例混合作為栽培基質(zhì)，研究添加EDTA對(duì)鉛鋅尾礦廢棄地玉米生長(zhǎng)及Pb、Zn積累的影響;(3)在上述試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以尾礦與土壤按1∶1比例混合作為培養(yǎng)基質(zhì)，研究單獨(dú)添加NTA、EDTA以及二者復(fù)合添加對(duì)蓖麻

3、幼苗生長(zhǎng)及Pb、Zn積累的影響;(4)以尾礦與土壤按1∶1比例混合作為培養(yǎng)基質(zhì)，研究單獨(dú)添加NTA、EDTA以及二者復(fù)合添加對(duì)Pb、Zn在蓖麻根、莖、葉亞細(xì)胞中分布的影響;(5)對(duì)覆土鉛鋅尾礦庫(kù)中生長(zhǎng)的植物重金屬含量進(jìn)行了研究。試圖揭示螯合劑提高土壤重金屬生物有效性，促進(jìn)植物對(duì)重金屬吸收及向地上部運(yùn)輸?shù)淖饔脵C(jī)理，為螯合劑在植物修復(fù)鉛鋅尾礦廢棄地中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。主要結(jié)果如下:
　　 (1)浸提實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，兩種螯合劑對(duì)兩尾礦

4、樣品中Pb的浸提率為EDDS大于EDTA;二者對(duì)Cu和Zn的浸提率都比較低。兩種螯合劑對(duì)土壤樣品中Cu和Zn的提取效率高于Pb。對(duì)礦質(zhì)元素來(lái)說(shuō)，螯合劑的存在明顯增加Mn的提取率，F(xiàn)e的提取率也有所增加;
　　 (2)玉米盆栽實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:抑制玉米生長(zhǎng)的主要因素是尾礦極端貧瘠，Pb、Zn含量過(guò)高。添加EDTA前，玉米在所有處理中都能正常生長(zhǎng)，植株沒(méi)有出現(xiàn)明顯的毒害癥狀。添加EDTA后玉米生物量顯著下降，并且在改良基質(zhì)中尾礦所占比例

5、越高，下降幅度越大。EDTA可以顯著提高玉米對(duì)Pb、Zn的積累能力，其中對(duì)Pb的積累能力大于Zn?；|(zhì)比例為50∶50時(shí)，添加EDTA后玉米對(duì)Pb、Zn的積累量雖然比基質(zhì)100∶0低，但是玉米的生物量、株高和根系各指標(biāo)都比基質(zhì)100∶0下降幅度小。故尾礦和土壤比例為50∶50的基質(zhì)改良方式比較合理，可用于鉛鋅尾礦廢棄地的復(fù)墾;
　　 (3)蓖麻盆栽實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:添加螯合劑后蓖麻生物量和根系形態(tài)參數(shù)均顯著下降，并且EDTA添加比例

6、越高，下降幅度越大。其中，根系形態(tài)參數(shù)中根尖數(shù)下降最明顯，與對(duì)照相比差異極顯著(P＜0.01)。各螯合處理蓖麻葉綠素a、b和葉綠素a+b與對(duì)照相比均顯著下降(P＜0.05)，且葉綠素b比葉綠素a下降幅度略大。蓖麻葉片中SOD、CAT和POD三種酶活性均隨螯合處理中EDTA添加量的增加先上升后下降。添加螯合劑后蓖麻各部位Pb、Zn含量明顯增加，且Pb的增幅比Zn大。添加螯合劑顯著提高了蓖麻對(duì)Pb、Zn的積累能力，其中蓖麻對(duì)Pb的積累能力大

7、于Zn。添加螯合劑明顯促進(jìn)了Pb、Zn從根部向地上部的轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移系數(shù)在添加3mmol/kg EDTA和3 mmol/kg NTA處理時(shí)達(dá)最大值。蓖麻對(duì)Pb和Zn有較強(qiáng)的耐性和積累能力，可用于鉛鋅尾礦廢棄地植物修復(fù)的進(jìn)一步研究;
　　 (4)蓖麻中鉛鋅的亞細(xì)胞分布實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:Pb、Zn在蓖麻細(xì)胞內(nèi)的分布特征與其吸收和積累Pb、Zn的能力密切相關(guān)，施加NTA和EDTA能顯著促進(jìn)Pb、Zn在蓖麻體內(nèi)的積累并且影響其在各亞細(xì)胞組分中的

8、分布。在蓖麻根部，細(xì)胞壁是Pb、Zn的主要結(jié)合位點(diǎn)，其次為細(xì)胞質(zhì)部分（除單獨(dú)添加NTA處理外）;在莖、葉中，細(xì)胞質(zhì)部分是Pb、Zn的主要結(jié)合位點(diǎn)，其次為細(xì)胞壁部分。三種螯合處理下，蓖麻根中Pb、Zn在細(xì)胞壁的分布呈加強(qiáng)趨勢(shì)，有從細(xì)胞器向細(xì)胞壁轉(zhuǎn)移的趨勢(shì);蓖麻莖和葉中Pb、Zn在細(xì)胞質(zhì)的分布呈加強(qiáng)趨勢(shì)，添加螯合劑促進(jìn)了Pb、Zn在莖、葉細(xì)胞中的區(qū)室化;
　　 (5)對(duì)覆土鉛鋅尾礦庫(kù)上隨表土引入并成功定居的鄉(xiāng)土植物研究表明，10種優(yōu)

9、勢(shì)植物對(duì)Zn、Pb和Cu的富集系數(shù)均小于1，其地上部（莖、葉）Zn、Pb和Cu含量均未達(dá)到超富集植物的臨界含量標(biāo)準(zhǔn)。山油麻、黃毛楤木、商陸、山莓等植物從根部向地上部運(yùn)輸Zn、Cu的能力較強(qiáng)，但積累量較低，對(duì)三種金屬的吸收均表現(xiàn)為葉＞根＞莖的規(guī)律，是良好的Zn、Cu耐性植物。五節(jié)芒對(duì)Zn、Pb和Cu表現(xiàn)出一定的富集潛力，且適應(yīng)性強(qiáng)、生物量大，可用于鉛鋅尾礦廢棄地修復(fù)的進(jìn)一步研究。
　　 以上試驗(yàn)結(jié)果表明:(1)兩尾礦樣品中，EDD

10、S對(duì)Pb的浸提率均大于EDTA，二者對(duì)Cu、Zn的浸提率均較低;(2)尾礦和土壤混合比例為1∶1時(shí)，添加EDTA處理中玉米對(duì)Pb、Zn的提取效果最好;(3)添加3mmol/kg EDTA和3 mmol/kg NTA的處理中，蓖麻生長(zhǎng)所受抑制較小，Pb、Zn積累量較高，螯合提取Pb、Zn的效果最好;(4)螯合劑作用下，在蓖麻根部，細(xì)胞壁是Pb、Zn的主要結(jié)合位點(diǎn);在莖、葉中，細(xì)胞質(zhì)部分是Pb、Zn的主要結(jié)合位點(diǎn);(5)覆土鉛鋅尾礦庫(kù)定居植