鐵尾礦土壤化利用過程中重金屬污染的植物修復(fù)和土壤改良技術(shù).pdf

1、我國鐵礦采選業(yè)的快速發(fā)展，造成鐵尾礦和廢石的產(chǎn)排放量急劇增加，由于其綜合利用率低，導(dǎo)致鐵尾礦和廢石堆存量不斷增加，環(huán)境污染和生態(tài)破壞風(fēng)險(xiǎn)顯著增高。因此，鐵尾礦的大規(guī)模資源化利用以及污染控制對(duì)于突破行業(yè)技術(shù)瓶頸具有重要的意義。植物修復(fù)技術(shù)具有修復(fù)成本低、修復(fù)效果好、現(xiàn)場擾動(dòng)少、易與其它修復(fù)技術(shù)相結(jié)合等諸多優(yōu)點(diǎn)，是一項(xiàng)發(fā)展前景廣闊的修復(fù)技術(shù)。本研究在全面查閱和系統(tǒng)分析國內(nèi)外相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，以鞍山礦業(yè)集團(tuán)有限公司大孤山尾礦庫的選礦尾渣（鐵尾

2、礦）和采礦廢石（廢石）為研究對(duì)象，通過植物盆栽實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場應(yīng)用等手段，開展了鐵尾礦土壤化利用過程中的植物修復(fù)技術(shù)研究，一方面是改良鐵尾礦的理化性質(zhì)，破解其透氣保水性差、有機(jī)質(zhì)含量低、鹽堿度高等技術(shù)難題，另一方面是控制消除鐵尾礦土壤化過程中的重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)工程化應(yīng)用。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴通過全面調(diào)查鞍山地區(qū)植物資源的分布，結(jié)合國內(nèi)外植物修復(fù)的相關(guān)研究基礎(chǔ)，確定了紫花苜蓿（Medicago sativa L.），地膚(Ko

3、chia scoparia(L.)Schrad.）和堿蓬（Suaeda glauca）作為本次植物修復(fù)技術(shù)研究的典型實(shí)驗(yàn)植物。⑵在系統(tǒng)調(diào)查和現(xiàn)場監(jiān)測的基礎(chǔ)上，確定了Cd、Pb、Mn作為本次研究的目標(biāo)金屬元素。利用鐵尾礦（或廢石），通過添加重金屬配置一系列濃度梯度的Cd、Pb、Mn模擬污染土壤，采用盆栽實(shí)驗(yàn)方法，通過測定植物成熟后的地上生物量、葉綠素含量和葉片內(nèi)過氧化氫酶的活性等指標(biāo)，研究不同植物對(duì)鐵尾礦土壤化利用過程中特殊環(huán)境的適應(yīng)性，

4、結(jié)果表明:少量的Cd、Mn會(huì)刺激紫花苜蓿的生長，而高濃度的重金屬則產(chǎn)生明顯的抑制作用;堿蓬和地膚的地上生物量隨著重金屬濃度的增加而遞減。三種植物的葉綠素含量均隨著重金屬濃度的增加而減少;而三種植物葉片內(nèi)過氧化氫酶活性則均呈先升高后降低的趨勢，而且均高于對(duì)照。⑶采用盆栽植物實(shí)驗(yàn)室模擬方法，研究了不同植物對(duì)鐵尾礦土壤化利用的理化性質(zhì)改良效果，結(jié)果表明:三種植物均顯現(xiàn)出明顯的改良效果，其中紫花苜蓿、地膚和堿蓬改良的土壤有機(jī)質(zhì)含量最大增長率分別

5、為48.9％、44.8％和38.7％;土壤過氧化氫酶的最大增長率分別為66.7％，85.4％和72.7％。地膚和堿蓬改良的土壤pH值降低了0.4個(gè)單位，紫花苜蓿改良土壤降低0.2個(gè)單位，對(duì)尾礦土壤的堿性有明顯改善作用。土壤含水率均提高了2.0％左右，紫花苜蓿、地膚和堿蓬土壤最大含水率分別達(dá)到9.4％、9.5％和9.1％，達(dá)到了種植土壤的要求。⑷通過測定植株體內(nèi)以及土壤中Cd、Pb和Mn含量，評(píng)價(jià)三種植物對(duì)重金屬的耐受性、富集能力以及土壤

6、重金屬污染修復(fù)能力。結(jié)果表明:三種植物對(duì)重金屬Cd的富集修復(fù)能力依次為:堿蓬＞紫花苜蓿＞地膚，且堿蓬和紫花苜蓿可作為高濃度Cd污染土壤的修復(fù)植物;對(duì)Pb的富集能力依次為:地膚＞堿蓬＞紫花苜蓿;對(duì)Mn的富集修復(fù)能力依次為:堿蓬＞地膚＞紫花苜蓿。三種植物對(duì)Cd、Pb、Mn的耐受性和富集吸收能力各不相同，分別表現(xiàn)為紫花苜蓿和堿蓬對(duì)Mn富集效果較好，其次是Cd和Pb，而地膚對(duì)Pb富集效果較好，其次是Mn和Cd。⑸根據(jù)實(shí)驗(yàn)室研究結(jié)果，結(jié)合課題組其

7、它研究成果，采用地膚、經(jīng)濟(jì)作物大豆和五彩石竹三種植物進(jìn)行工程化現(xiàn)場應(yīng)用，通過定期監(jiān)測植物生長情況和相關(guān)指標(biāo)，驗(yàn)證植物修復(fù)技術(shù)對(duì)土壤改良和重金屬污染的修復(fù)效果。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)以及第三方監(jiān)測結(jié)果表明:尾礦綜合理化性質(zhì)得到明顯改善，pH值降低0.6個(gè)單位左右，含水率提升約50％，有機(jī)質(zhì)提高70％～109％，地膚、大豆株高達(dá)98cm、82cm，五彩石竹覆蓋率達(dá)100％。同時(shí)尾礦中主要重金屬污染也得到有效控制。Cd、Pb、Mn、Zn和Cu去除率達(dá)到13