湘潭锰矿区土壤重金属污染评价及EDTA诱导植物修复研究

摘要

矿业是我国的支柱产业，在国民经济和社会发展中具有重要的地位和作用。然而，矿业废弃地往往会带来严重的环境问题，同时也是土壤重金属污染物的重要来源。因此矿区废弃地重金属污染土壤的生态恢复已成为一项紧迫而及其重要的研究课题。本研究通过对湘潭锰矿废弃地土壤的理化分析、重金属含量的测定，对土壤污染程度进行综合分析与评价。通过对现有定居植物多样性调查，并结合室内栽培植物螯合诱导实验，对不同浓度EDTA螯合剂来处理栾树吸收尾矿土中重金属污染的效果进行了研究，探究不同浓度EDTA螯合剂对诱导栾树修复重金属污染土壤的效果，为深入了解栾树对重金属污染的耐受性情况提供基础数据，同时为重金属污染地区相关植物修复实践提供数据支持。本论文主要研究结果如下: (1)矿渣废弃地土壤中Mn、Cu、Pb、Cd、Zn平均含量分别为63545.33 mg/kg、107.80 mg/kg、212.70 mg/kg、6.39 mg/kg、395.50 mg/kg;尾矿泥废弃地中分别为48923.79 mg/kg、91.56 mg/kg、216.26 mg/kg、6.83 mg/kg、363.67 mg/kg。 (2)从单因子污染指数来看，矿渣废弃地土壤中Mn和Cd属于重度污染等级，Pb为中度污染，Cu和Zn为轻度污染，其中Mn最高为13.48。尾矿泥废弃地除Cu没有超标外，其他重金属污染情况与矿渣废弃地类似，污染指数的大小排名为Cd＞Mn＞Pb＞Zn＞Cu。矿区废弃地土壤中Mn、Cu、Pb、Cd和Zn的潜在生态危害指数分别为352.68、17.73、62.27、2128.63和6.29。 (3)经样方调查，本研究共发现矿区废弃地植物23科58种，主要包括禾本科、菊科、大戟科和豆科植物，其中禾本科15种，菊科12种，豆科与大戟科均为3种。在这些植物中，多年生的植物有45种，占植物总数的77.58％，一年生植物有13种，占植物总数的22.42％。 (4)螯合剂处理后植物叶片叶绿素含量均显著下降。不同浓度EDTA螯合剂处理的尾矿废渣中，栾树叶片和根系中的MDA含量上升。其中以高浓度EDTA处理的栾树最为明显(P＜0.05），但高浓度之间效果不显著(P＞0.05)。不同浓度EDTA处理下根和叶中过氧化物酶(APX)含量均有不同程度的增加，其中高浓度EDTA显著提高了栾树根和叶片中的APX含量(P＜0.05)，但高浓度之间效果不明显(P＞0.05)。 (5)不同浓度螯合剂处理栾树种植的土壤，栾树地上部分（茎和叶）与地下部分（根）富集不同重金属的能力有较大差异。与对照组土壤植株相比，EDTA促进了栾树叶、茎和根对Mn、Cu、Pb、Cd和Zn重金属离子的吸收，但是EDTA促进植物对重金属离子的吸收存在着浓度差异。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究进展

1．2．1 矿区废弃地土壤重金属调查方法

1．2．2 重金属污染土壤的植物修复措施

1．3 重金属污染土壤质量评价

1．4 研究目的与意义

1．4．1 研究目的

1．4．2 研究意义

1．5 研究内容

2 研究地概况和研究方法

2．1 研究地概况

2．2 研究方法

2．2．1 锰矿区土壤样品采集与处理

2．2．2 矿区废弃地定居植物多样性调查

2．2．3 栾树生理生化特性测定

2．2．4 盆栽试验设计

2．2．5 数据分析和处理

3 结果与分析

3．1 矿区废弃地土壤污染评价

3．1．1 土壤物理性质

3．1．2 土壤化学性质

3．1．3 土壤中重金属元素含量

3．1．4 土壤重金属污染评价

3．1．5 土壤重金属潜在生态危害评估

3．2 矿区废弃地定居植物调查

3．2．1 矿区废弃地植物分析

3．2．2 矿区废弃地植物种类

3．2．3 矿区废弃地主要定居植物养分含量分析

3．2．4 矿区废弃地生态修复树种筛选及评价

3．3 不同浓度EDTA对栾树生理生化特性及耐性研究

3．3．1 对栾树生物量与叶绿素含量的影响

3．3．2 对栾树叶根中丙二醛(MDA)含量的影响

3．3．3 对栾树叶根过氧化物酶活性的影响

3．4 不同浓度EDTA栾树生长及重金属积累特征的影响

3．4．1 对栾树地上部分重金属含量的影响

3．4．2 对栾树富集重金属的影响

3．4．3 对栾树根中重金属含量的影响

3．4．4 EDTA促进栾树修复土壤的效果

4 讨论

4．1 污染土壤评价及定居植物调查结果

4．2 EDTA对栾树生理生化特性及耐性的影响

4．3 EDTA对栾树生长及重金属积累特征的影响

5 结论及展望

参考文献

致谢