重金屬礦區(qū)鉛污染特征及鉛富集植物的篩選研究.pdf

1、鉛是廣泛存在于自然界中的重金屬之一，在長期對鉛資源的開發(fā)利用過程中，使得鉛通過多種途徑進(jìn)入土壤，造成了日益嚴(yán)重的鉛污染，因此進(jìn)行鉛污染土壤的修復(fù)成為當(dāng)前環(huán)境科學(xué)家急需解決的重大課題。傳統(tǒng)的鉛污染修復(fù)技術(shù)成本高，需要打擾土壤結(jié)構(gòu)，只能小面積污染治理。而利用植物對鉛的特殊吸收富集能力進(jìn)行鉛污染治理的植物修復(fù)技術(shù)成本低，對環(huán)境擾動少，能大面積推廣，具有廣泛應(yīng)用前景。但目前可應(yīng)用的重金屬超富集植物較少，特別是鉛超富集植物極少，極大地限制了植物修

2、復(fù)技術(shù)的應(yīng)用和鉛污染土壤的修復(fù)。 有鑒于此，本研究針對目前我國南方重金屬礦開采導(dǎo)致林地鉛污染日趨嚴(yán)重的現(xiàn)實，選擇福建主要的重金屬礦區(qū)為調(diào)查對象，進(jìn)行福建重金屬礦區(qū)鉛污染狀況的全面調(diào)查，掌握南方重金屬礦區(qū)的鉛污染特征；并對重金屬礦區(qū)尾礦庫及其周圍生長植物的調(diào)查采樣，測定不同植物的鉛含量，據(jù)此篩選適應(yīng)南方重金屬礦區(qū)生長的鉛富集植物；同時對初步篩選出的鉛富集植物，在室內(nèi)進(jìn)行土培和水培鉛脅迫試驗，研究鉛脅迫條件下不同植物對鉛的吸收富集

3、能力的差異，以篩選出可供南方重金屬礦區(qū)應(yīng)用的鉛超富集植物，為利用鉛超富集植物進(jìn)行林地鉛污染修復(fù)提供科學(xué)依據(jù)。主要研究結(jié)果如下： (1)對福建省尤溪鉛鋅礦、連城錳礦、連城鉛鋅礦礦區(qū)重金屬污染調(diào)查發(fā)現(xiàn)：福建主要重金屬礦區(qū)土壤已受到嚴(yán)重的鉛污染。福建連城鉛鋅礦不同片區(qū)Pb含量分別是對照的23.71-142.85倍；連城錳礦不同片區(qū)Pb含量是對照的13.53-48.97倍；尤溪鉛鋅礦不同片區(qū)的Pb含量是對照的59.04-152.82倍

4、，說明該金屬礦區(qū)的污染程度非常嚴(yán)重。但不同重金屬礦區(qū)的鉛含量存在較大差異，其中以尤溪鉛鋅礦礦區(qū)Pb含量最高，連城錳礦礦區(qū)Pb含量較低。不同片區(qū)的鉛污染表現(xiàn)為：尾礦庫＞生產(chǎn)車間排污溝＞尾礦庫排水溝＞對照區(qū)。 (2)在調(diào)查的三個重金屬礦區(qū)中，Pb的單項污染指數(shù)變化范圍為9.28-34.99，單項污染指數(shù)均大于3，說明調(diào)查的三個重金屬礦區(qū)Pb污染均達(dá)到重度污染標(biāo)準(zhǔn)。礦區(qū)的污染程度表現(xiàn)為：尤溪鉛鋅礦礦區(qū)＞連城鉛鋅礦礦區(qū)＞連城錳礦礦區(qū)。

5、福建不同重金屬礦區(qū)的污染綜合指數(shù)平均值均遠(yuǎn)大于3的臨界標(biāo)準(zhǔn)，說明調(diào)查的三個重金屬礦區(qū)的鉛污染均已達(dá)到了重污染標(biāo)準(zhǔn)。其污染程度同樣表現(xiàn)為：尤溪鉛鋅礦礦區(qū)＞連城鉛鋅礦礦區(qū)＞連城錳礦礦區(qū)。 (3)在重金屬含量比較高的重金屬礦區(qū)尾礦庫上生長旺盛、分布頻率較高的植物主要有禾本科、菊科、莎草科、豆科等22科共計49種植物。通過49種植物地上和地下部分鉛含量測定共篩選出13種鉛耐性植物。其中植物3、植物4、毛軸莎草、無芒稗、二歧飄拂草符合鉛

6、超富集植物地上部分鉛大于1000mg·kg-1的臨界標(biāo)準(zhǔn)，以植物4為最高，達(dá)到1818.4mg·kg-1，其鉛含量大小排序為：植物4＞毛軸莎草＞植物3＞無芒稗。毛軸莎草、長蒴母草、二歧飄拂草、斑茅中Pb含量超過4000mg·kg-1，這說明這些植物根對鉛有較強(qiáng)耐性。在13種植物中，植物3和植物4對鉛的吸收積累能力最高。 土培脅迫試驗證明：植物4在不同鉛處理濃度下莖鉛含量超過1000mg·kg-1，而且轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)也大于1，根據(jù)鉛超

7、富集植物篩選標(biāo)準(zhǔn)，可以確定該植物是鉛超富集植物。隨鉛處理濃度的增加，該植物莖中鉛含量隨之上升，最高可達(dá)3411.56mg·kg-1。植物1和植物2莖中鉛最高含量分別是929.89mg·kg-1和933.17mg·kg-1。植物3對鉛的吸收轉(zhuǎn)運(yùn)能力較強(qiáng)，可以往莖中轉(zhuǎn)運(yùn)更多的鉛，在高鉛處理濃度下其莖中鉛含量可達(dá)3789.84mg·kg-1，而且生長良好，而植物3莖中鉛含量也可達(dá)到3789.84mg·kg-1，其轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)也較高，但其生物量較小

8、。說明植物3對鉛的耐性強(qiáng)；通過室內(nèi)驗證試驗確定植物4是鉛超富集植物，調(diào)查中發(fā)現(xiàn)植物4多叢生于田邊、水溝、濕潤處，在污水溝附近該種植物生長非常旺盛，在鉛含量極高環(huán)境下該植物仍然能夠生長良好，因此完全能用于鉛污染土壤的修復(fù)。 (4)不同植物對鉛吸收積累特性的時間動態(tài)分析發(fā)現(xiàn)植物3和植物4在低濃度水平下對鉛有快速吸收的趨勢，在處理32個小時后兩種植物都達(dá)到了一個短期的鉛吸收高峰，隨后植株體內(nèi)鉛含量就不再增加。在低鉛處理水平時，隨處理