鐵尾礦土壤化利用過程中重金屬污染的植物修復和土壤改良技術.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排放量急劇增加，由于其綜合利用率低，導致鐵尾礦和廢石堆存量不斷增加，環(huán)境污染和生態(tài)破壞風險顯著增高。因此，鐵尾礦的大規(guī)模資源化利用以及污染控制對于突破行業(yè)技術瓶頸具有重要的意義。植物修復技術具有修復成本低、修復效果好、現(xiàn)場擾動少、易與其它修復技術相結合等諸多優(yōu)點，是一項發(fā)展前景廣闊的修復技術。本研究在全面查閱和系統(tǒng)分析國內外相關研究的基礎上，以鞍山礦業(yè)集團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）為研究對象，通過植物盆栽實驗和現(xiàn)場應用等手段，開展了鐵尾礦土壤化利用過程中的植物修復技術研究，一方面是改良鐵尾礦的理化性質，破解其透氣保水性差、有機質含量低、鹽堿度高等技術難題，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險，實現(xiàn)工程化應用。
　　本研究主要內容包括：⑴通過全面調查鞍山地區(qū)植物資源的分布，結合國內外植物修復的相關研究基礎，確定了紫花苜蓿（Medicago sativa L.），地膚(Ko

3、chia scoparia(L.)Schrad.）和堿蓬（Suaeda glauca）作為本次植物修復技術研究的典型實驗植物。⑵在系統(tǒng)調查和現(xiàn)場監(jiān)測的基礎上，確定了Cd、Pb、Mn作為本次研究的目標金屬元素。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，采用盆栽實驗方法，通過測定植物成熟后的地上生物量、葉綠素含量和葉片內過氧化氫酶的活性等指標，研究不同植物對鐵尾礦土壤化利用過程中特殊環(huán)境的適應性，

4、結果表明:少量的Cd、Mn會刺激紫花苜蓿的生長，而高濃度的重金屬則產生明顯的抑制作用;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，而且均高于對照。⑶采用盆栽植物實驗室模擬方法，研究了不同植物對鐵尾礦土壤化利用的理化性質改良效果，結果表明: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質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個單位，紫花苜蓿改良土壤降低0.2個單位，對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到9.4％、9.5％和9.1％，達到了種植土壤的要求。⑷通過測定植株體內以及土壤中Cd、Pb和Mn含量，評價三種植物對重金屬的耐受性、富集能力以及土壤

6、重金屬污染修復能力。結果表明:三種植物對重金屬Cd的富集修復能力依次為:堿蓬＞紫花苜蓿＞地膚，且堿蓬和紫花苜?？勺鳛楦邼舛菴d污染土壤的修復植物;對Pb的富集能力依次為:地膚＞堿蓬＞紫花苜蓿;對Mn的富集修復能力依次為:堿蓬＞地膚＞紫花苜蓿。三種植物對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Mn富集效果較好，其次是Cd和Pb，而地膚對Pb富集效果較好，其次是Mn和Cd。⑸根據實驗室研究結果，結合課題組其

7、它研究成果，采用地膚、經濟作物大豆和五彩石竹三種植物進行工程化現(xiàn)場應用，通過定期監(jiān)測植物生長情況和相關指標，驗證植物修復技術對土壤改良和重金屬污染的修復效果。實驗室內以及第三方監(jiān)測結果表明:尾礦綜合理化性質得到明顯改善，pH值降低0.6個單位左右，含水率提升約50％，有機質提高70％～109％，地膚、大豆株高達98cm、82cm，五彩石竹覆蓋率達100％。同時尾礦中主要重金屬污染也得到有效控制。Cd、Pb、Mn、Zn和Cu去除率達到13