王杰 安宇航 曾佳琪 李夢婷
摘 要 鉛鋅尾礦的植物修復日益引起學者的關注,為了探討香根草對鉛鋅尾礦的修復潛力,本文采用盆栽試驗,用鉛鋅尾礦種植香根草20天后,測量葉綠素熒光參數(shù)和礦質元素含量。結果顯示,種植于鉛鋅尾礦中的香根草的 Fv/Fm、Fo和Fm與對照接近,根、莖、葉中K含量顯著降低,而Zn、Pb顯著增加。除根中的P、Cd有顯著變化外,Mn、P、Cd無顯著差異。表明香根草能夠用于鉛鋅尾礦的重金屬修復。
關鍵詞 香根草 鉛鋅尾礦 葉綠素熒光 和礦質元素 植物修復
中圖分類號:S156.2文獻標識碼:A
隨著中國經濟的快速發(fā)展,鉛鋅資源的應用范圍也越來越廣,其使用量及鉛鋅礦的開采量呈不斷上升趨勢。其在采選、冶煉過程中,常伴隨著大量廢渣、尾礦的產生。據統(tǒng)計,鉛鋅礦原礦處理量為 2223.2 萬噸/年,排放尾礦量達 1661.61 萬噸/年。鉛鋅尾礦含有大量的 Pb、Zn、Cd等重金屬,其在淋洗、揚塵等作用下易造成周邊環(huán)境的金屬污染。近些年我國也爆發(fā)了由鉛鋅生產造成的重大污染事件。如由鉛鋅冶煉引發(fā)的陜西鳳翔血鉛超標事件。但目前對鉛鋅尾礦的治理還相對滯后。綜合經濟成本、環(huán)境影響等方面因素的考慮,植物修復技術治理重金屬污染成為研究的熱點。香根草(Vetiveria zizanioides)是禾本科香根草屬多年生 C4類草本植物,是世界知名的水土保持植物,其有極強生態(tài)適應性,并對多種重金屬都有較強的耐受能力,且能積累多種重金屬,具有應用于重金屬治理的潛力。本文通過盆栽試驗,探討了種植在鉛鋅尾礦中香根草葉綠素熒光參數(shù)、金屬元素積累的變化,為其用于鉛鋅尾礦的重金屬治理提供依據。
1材料與方法
1.1試驗材料
從當年生香根草中選取長勢一致的香根草。種植業(yè)鉛鋅尾礦和正常土壤中,每處理設置3個重復。每天澆水,每5天施適量復合肥。種植20天后,測量有關指標。
1.2葉綠素熒光參數(shù)的測定
植株暗適應30分鐘后,選取倒三葉,采用便攜式調制葉綠素熒光儀PAM-2500測量最小熒光產量(Fo)、最大熒光(Fm)和PSⅡ的最大光化學效率( Fv/Fm)。
1.3根、莖、葉中金屬元素含量的測定
植物樣品用去離子水反復沖洗后裁剪分成根、莖、葉三部分。烘干至恒重。取上述植物根、莖、葉分別粉碎, 過篩。精密稱取0.2 g粉末干樣進行消解。采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測定金屬含量。
1.4數(shù)據分析
用Excel作圖、SPSS17.0對試驗數(shù)據進行處理分析,數(shù)據表示為平均值北曜疾睢?
2結果與分析
2.1鉛鋅尾礦對香根草葉綠素熒光參數(shù)的影響
經過20天的處理,發(fā)現(xiàn)鉛鋅尾礦種植的香根草的Fo,F(xiàn)m和Fv/Fm與種植在土壤中的植株差異不大,均在0.175~0.168,0772~0.763和0.779~0.771之間(見表1)。
2.2鉛鋅尾礦對香根草金屬元素含量的影響
由表2可知,對于大量元素K、P而言,種植在鉛鋅尾礦的香根草根、莖、葉中的K含量顯著下降,僅為對照的36.2%-74.4%,其中,根、葉中K含量下降的幅度更大,達50%以上。種植在鉛鋅尾礦中香根草根中的P含量顯著高于對照,而莖葉中的P含量無顯著差異。對于微量元素Zn、Mn而言,Mn含量在二者間沒有顯著差異,但種植在鉛鋅尾礦的香根草根、莖、葉中Zn含量顯著高于對照,是對照的5.4-19.4倍,其中根中的Zn含量遠高于莖葉。對于有害元素Cd、Pb而言,種植在鉛鋅尾礦中香根草根、莖、葉中的Pb含量和根中的Cd顯著高于對照,其中根中的Zn含量最高。
3討論與結論
Fv/Fm代表著植株的光合潛能,該參數(shù)可反映植物 PSⅡ受傷害的程度。試驗發(fā)現(xiàn),經過20天的處理,種植在鉛鋅尾礦中的香根草的 Fv/Fm、Fo和Fm與種植在土壤中的香根草接近,說明香根草受到的脅迫傷害小,可以長期存活。在重金屬脅迫下,植物體內的礦物質元素的吸收可能會有所改變。試驗發(fā)現(xiàn),香根草的K元素的吸收受到嚴重影響,根、莖、葉中的K含量大幅下降,但P、Mn的含量呈現(xiàn)增加或維持穩(wěn)定。在實際應用中可適當增加K肥施用。鉛鋅尾礦中Zn、Pb是主要的重金屬,其含量可達2652mg·kg-1、716mg·kg-1。種植其中的香根草根、莖、葉中的Zn、Pb顯著高于對照,其中,根中的Zn、Pb含量到達了896.7 mg·kg-1和90.2 mg·kg-1,具有良好的積累效果。表明香根草具有修復鉛鋅尾礦的潛力。
參考文獻
[1] 趙武,霍成立,劉明珠等.有色金屬尾礦綜合利用的研究進展[J].中國資源綜合利用,2011(03):24-28.
[2] Taniguchi,E&T.Yamada&Y.Kakimoto.Models for evaluating citylogistics measures[J].Proceedings of the Eastern Asia Society for Transportation Studies,2001,3(02):511-526.
[3] 徐禮煜,方長久,萬明等.香根草系統(tǒng)及其在中國的研究與應用[M].香港:亞太國際出版有限公司,2003:1-2.
[4] 李鳳梅,楊勝香,彭禧柱等.中藥渣配合氮磷肥施用對鉛鋅尾礦的改良效果研究[J].農業(yè)環(huán)境科學學報,2015,34(11):2114-2119.
[5] 周強,向芬,田向榮等.干旱脅迫對吉首蒲兒根光合機構的影響[J].西北植物學報,2014,34(07):1404-1410.
[6] 南燕,周東美,武敬等.銅鎘復合脅迫下溫度對小麥幼苗生長及其對銅、鎘和礦質營養(yǎng)元素吸收與各元素在亞細胞分布的影響[J].生態(tài)毒理學報,2011,6(06): 607-616.