螯合劑對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，而且容易對周圍環(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)濟價值較高的植物正逐漸成為一種新興的尾礦復(fù)墾趨勢。近年來，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，而且能提高植物對重金屬的積累。因此，基

2、于以上研究背景設(shè)計了一系列試驗，主要研究:(1)乙二胺二琥珀酸(EDDS)和乙二胺四乙酸(EDTA)對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對鉛鋅尾礦廢棄地玉米生長及Pb、Zn積累的影響;(3)在上述試驗的基礎(chǔ)上，以尾礦與土壤按1∶1比例混合作為培養(yǎng)基質(zhì)，研究單獨添加NTA、EDTA以及二者復(fù)合添加對蓖麻

3、幼苗生長及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)，研究單獨添加NTA、EDTA以及二者復(fù)合添加對Pb、Zn在蓖麻根、莖、葉亞細胞中分布的影響;(5)對覆土鉛鋅尾礦庫中生長的植物重金屬含量進行了研究。試圖揭示螯合劑提高土壤重金屬生物有效性，促進植物對重金屬吸收及向地上部運輸?shù)淖饔脵C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)浸提實驗結(jié)果表明，兩種螯合劑對兩尾礦

4、樣品中Pb的浸提率為EDDS大于EDTA;二者對Cu和Zn的浸提率都比較低。兩種螯合劑對土壤樣品中Cu和Zn的提取效率高于Pb。對礦質(zhì)元素來說，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)玉米盆栽實驗結(jié)果表明:抑制玉米生長的主要因素是尾礦極端貧瘠，Pb、Zn含量過高。添加EDTA前，玉米在所有處理中都能正常生長，植株沒有出現(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Pb、Zn的積累能力，其中對Pb的積累能力大于Zn?；|(zhì)比例為50∶50時，添加EDTA后玉米對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)蓖麻盆栽實驗結(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Pb、Zn的積累能力，其中蓖麻對Pb的積累能力大

7、于Zn。添加螯合劑明顯促進了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處理時達最大值。蓖麻對Pb和Zn有較強的耐性和積累能力，可用于鉛鋅尾礦廢棄地植物修復(fù)的進一步研究;
　　 (4)蓖麻中鉛鋅的亞細胞分布實驗結(jié)果表明:Pb、Zn在蓖麻細胞內(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Pb、Zn在蓖麻體內(nèi)的積累并且影響其在各亞細胞組分中的

8、分布。在蓖麻根部，細胞壁是Pb、Zn的主要結(jié)合位點，其次為細胞質(zhì)部分（除單獨添加NTA處理外）;在莖、葉中，細胞質(zhì)部分是Pb、Zn的主要結(jié)合位點，其次為細胞壁部分。三種螯合處理下，蓖麻根中Pb、Zn在細胞壁的分布呈加強趨勢，有從細胞器向細胞壁轉(zhuǎn)移的趨勢;蓖麻莖和葉中Pb、Zn在細胞質(zhì)的分布呈加強趨勢，添加螯合劑促進了Pb、Zn在莖、葉細胞中的區(qū)室化;
　　 (5)對覆土鉛鋅尾礦庫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、勢植物對Zn、Pb和Cu的富集系數(shù)均小于1，其地上部（莖、葉）Zn、Pb和Cu含量均未達到超富集植物的臨界含量標準。山油麻、黃毛楤木、商陸、山莓等植物從根部向地上部運輸Zn、Cu的能力較強，但積累量較低，對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Zn、Pb和Cu表現(xiàn)出一定的富集潛力，且適應(yīng)性強、生物量大，可用于鉛鋅尾礦廢棄地修復(fù)的進一步研究。
　　 以上試驗結(jié)果表明:(1)兩尾礦樣品中，EDD

10、S對Pb的浸提率均大于EDTA，二者對Cu、Zn的浸提率均較低;(2)尾礦和土壤混合比例為1∶1時，添加EDTA處理中玉米對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，細胞壁是Pb、Zn的主要結(jié)合位點;在莖、葉中，細胞質(zhì)部分是Pb、Zn的主要結(jié)合位點;(5)覆土鉛鋅尾礦庫定居植