丛枝菌根真菌对不同铅锌矿渣处理模式生态拦截效果的影响

【目的】丛枝菌根真菌(AMF)作为大多数植物的共生真菌,对植物富集重金属和提高植物耐受性具有积极作用,本研究通过分析丛枝菌根真菌的孢子数和侵染率对不同矿渣处理模式的土壤相关指标、植物生长指标、根系形态、土壤重金属流失量的差异性和相关性变化,揭示AMF对4种处理模式生态拦截效果的影响。【方法】以栾树为主要供试植物,设计4个处理组:CK(100%矿渣)、K0(90%矿渣+5%蘑菇渣+5%CaCO_(3))、S(栾树)、CP(栾树+夹竹桃+香根草),通过模拟矿山玻璃装置系统进行实验。【结果】1)4种矿渣处理模式的AMF土壤孢子密度CP>S>K0>CK,4种矿渣处理模式的土壤孔隙度、含水率、有机质含量变化趋势与孢子数变化趋势一致。脲酶、磷酸酶随着改良剂的增加和植物的种植而增加,与孢子数正相关,过氧化氢酶总体呈现出CK>K0>CP>S组的规律,且差异性显著,与4个处理组AMF孢子数呈现负相关。2)S组与CP组株高、生物量差异明显,S组AMF与植物生物量显著相关,复合种植后,AMF与植物株高、地上生物量和总生物量显著相关与地下生物量极显著相关,植物根系形态提升明显。3)Pb流失量呈现出CK>K0>S>CP的规律,与AMF孢子数负相关,添加改良剂后,土壤Pb流失量大幅度降低。栽种栾树后,土壤流失量逐渐趋于稳定,Zn流失量呈现出K0>CK>S>CP的规律,添加改良剂后,孢子数增加,Zn流失量高于空白组,种植栾树,AMF提升明显,Zn流失量显著减少,稳定性增加。【结论】AMF对土壤的酸碱度具有调节作用,同时AMF对植物的生长与发育存在一定的正向促进作用。植物复合种植根系更复杂,更能促进AMF的生长和传播以及增加植物之间的养分和水分共享,还能够渗透入土壤深层影响Pb和Zn元素的迁移和转化。植物Zn、Pb含量主要集中在根系部分,AMF与流入植物的Zn、Pb金属相关性主要体现在茎叶上。地下部分AMF对Zn元素的影响显著,在栾树生长阶段AMF作用主要体现在是提高Zn的迁移与转化,以及将其转运至地上茎叶部分,但该作用对于Pb元素的影响效果不明显。

不同年代废弃的铅锌矿渣堆中重金属的动态变化

分别调查了堆积时间在10、20和近100a的铅锌矿渣堆,埋深在10、30、60cm的重金属含量变化情况。结果表明,由于雨水的淋溶作用和酸化,矿渣堆表层的重金属随堆积时间延长而减少,在100a的矿渣堆中,表层的铅含量仅有575.51mg·kg-1,但下层含量却达到5144.57mg·kg-1。在这些矿渣堆中,可溶性铅的含量也较高,最高达到了453.48mg·kg-1,而堆积20a和10a的矿渣中表层的重金属含量减少的程度较小,可溶性铅含量也相对小,最高含量分别为197.1mg·kg-1和50.11mg·kg-1。在堆积初期,表层的可溶态重金属含量较高,随时间的推移,下层含量逐渐增加,在某一个历史时期超过上层。

会泽铅锌矿渣堆周边7种野生植物重金属含量及累积特征研究

调查了云南会泽铅锌矿冶炼矿渣堆周边野外植物,采样分析了土壤和植物重金属含量,研究了植物重金属累积特征。研究结果表明:该矿渣堆周边土壤污染以Cd最为严重,平均含量为101mg·kg-1,是云南土壤背景值的462倍;其次是Zn(9065mg·kg-1)和Pb(3244mg·kg-1),分别是云南土壤背景值的101倍和80倍。采集到的7种植物中,土荆芥(Chenopodium ambrosioidesL.)、芨芨草(A chnatherum splendens Trin.Nevski)和莎草(Cyperus microiria steud)体内Cd含量较一般植物高出105～112倍。土荆芥的Cd转运系数为2.5,具有较高的Cd转运能力;芨芨草和莎草的Cd富集系数均大于1,具有较强的Cd富集能力。这3种植物对Cd的吸收特性值得进一步研究。芨芨草和莎草体内Pb含量分别为2045、1623mg·kg-1,达到Pb富集植物临界含量标准。野葵(MalvaverticillataL.)的Zn转运系数高达4.1,具有很强的Zn转运能力。狗牙根(Cynodon dactylon L.Pers.)的Pb、Zn、Cd转运系数均大于1。这5种植物对重金属具有很强的富集能力,可作为Pb、Zn和Cd污染土壤植物修复的富集植物,对铅锌矿废弃地及尾矿区重金属污染土壤的修复治理具有重要的意义。

东江湖铅锌矿渣堆场优势植物重金属富集特征

采集并测定东江湖典型铅锌渣堆场优势植物及其根系土壤重金属含量,研究了植物对重金属富集和转运的能力。结果表明:1)臭牡丹、盐肤木、马尾松、芒萁、木姜子、枫树、桂花树、木荷和红叶石楠等9种优势植物体内重金属Pb、Cd和As含量均高于一般植物中重金属元素的正常含量(Pb 0.1～41.7 mg/kg,As <1 mg/kg,Cd 0.2～0.8 mg/kg);2)9种植物对Pb和As的富集系数BCF值均小于1;3)除盐肤木外,其它植物对Cd的BCF值均大于1;4)马尾松、臭牡丹、芒萁和盐肤木对Pb的转运系数TF值大于1;5)除木荷外,其它植物对Cd的TF值大于1;6)枫树、马尾松、木姜子和盐肤木对As的TF值大于1。综合分析可知,臭牡丹/马尾松、芒萁和木姜子分别对Pb、Cd和As的富集和转运能力最强,具有作为铅锌矿渣堆场重金属污染土壤修复植物的潜力。

从铅锌矿渣中分离的微生物对重金属吸附特性的研究

从铅锌矿渣中分离到 16种菌 (包括 7株细菌和 9株真菌 ) ,并研究了它们对Zn2 + ,Pb2 + ,Cu2 + 的吸附特性。发现大多数菌株对Pb2 + 与Zn2 + 有不同程度的吸附 ,但对Cu2 + 的吸附能力较小。菌株对Zn2 + 的吸附率大于对Pb2 + 的吸附 ,能吸附Pb2 + 的菌株也能吸附Zn2 + 。pH 4～ 6是真菌吸附金属离子的较好范围 ,细菌仅在pH =5 .0条件下 ,对Pb2 + 与Zn2 + 有吸附。在测试的不同金属离子浓度范围内 (5 0mg/L <Pb2 + <70 0mg/L ,2 0mg/L <Zn2 + <32 0mg/L) ,真菌对Pb2 + ,Zn2 + 的吸附率随离子浓度的增加而增加 ,但细菌仅在一定的浓度值以下 (Pb2 + <10 0mg/L ,Zn2 + <80mg/L)表现吸附率增加。真菌 2个菌株的吸附率随时间变化的规律表明 ,菌株对金属离子的吸附符合“吸附 +细胞膜传输”模型。

铅锌矿渣堆周围农田土壤中铜和铅的分布分析

对堆积15、25年左右的铅锌矿渣堆周围10、20、50 m农田土壤中的重金属铅和铜的含量及其变化规律进行调查研究。结果表明,堆积时间越长的渣堆周围土壤中总铅的含量越高,而总铜的含量相对较低;距渣堆越近的土壤中重金属总量越高;在50 m内距渣堆越远的土壤中有效铜的含量随距离的增加而升高,有效铅的含量却相反,在距铅锌矿渣堆周围50～100 m甚至更远范围内的土壤都会受到重金属铅的污染。

黄钾铁矾法炼锌矿渣中锌的提取条件试验

传统湿法分析过程中采用两段或多段浸出的流程,存在浸出率低的问题。该文研究对国内某厂黄钾铁矾法炼锌所产生的矿渣进行了浸出试验,采用浓硫酸浸出其中的锌,浸出条件为:液固比4∶1,浸出温度160℃,时间6h。最后锌的浸出率达98%以上,达到预期要求,操作更简单,对现实很有指导意义和参考价值。

铅锌矿渣污染胁迫下苦楝光合-CO2响应过程及其模拟

【目的】研究乡土树种苦楝Melia azedarach在铅锌矿渣污染胁迫下的光合-CO2响应过程,了解乡土树种在铅锌矿渣污染下生长适应潜力。【方法】设置对照(100%土壤)和铅锌矿渣按质量比添加的3种处理(10%矿渣+90%土壤、25%矿渣+75%土壤、50%矿渣+50%土壤),栽植苦楝一年后,测定并采用叶子飘的直角双曲线修正模型和FvCB生化模型模拟铅锌矿渣污染胁迫下苦楝光合-CO2响应过程。【结果】铅锌矿渣处理对苦楝叶片CO2响应过程影响显著,直角双曲线修正模型模拟发现铅锌矿渣的处理导致苦楝叶片初始羧化效率(CE0)、最大净光合速率(Pnmax)、CO2饱和点(Cisat)均显著下降,CO2补偿点(Cic)显著升高,且随矿渣处理水平的提高和时间的延长,影响程度逐渐增大。铅锌矿渣污染胁迫下苦楝叶片光合速率的下降主要由非气孔限制因素导致。FvCB模型模拟发现铅锌矿渣的处理导致苦楝叶片最大羧化效率(Vcmax)、最大电子传递速率(Jmax)、磷酸丙糖转运速率(Tp)和叶肉细胞导度(gm)显著下降,生化限制在苦楝叶片光合作用的下降中起到主导作用,铅锌胁迫抑制了Rubisco酶活性,特别是RuBP再生过程,使得苦楝碳同化能力受阻,相对生长率显著下降。直角双曲线修正模型相对直角双曲线和Michaelis-Menten模型拟合铅锌矿渣污染胁迫下的苦楝光合-CO2响应过程,决定系数高,适用性强。【结论】铅锌矿渣的处理对苦楝CO2响应过程产生了显著的影响,矿渣处理水平越高,时间越长,影响越严重。非气孔限制是导致苦楝叶片光合速率下降的主要原因,定量分析表明铅锌胁迫苦楝光合作用的降低主要归因于Rubisco酶活性下降,特别是RuBP再生过程受阻,造成碳同化过程出现障碍,气孔导度和叶肉导度对光合下降的也有一定的作用。最终苦楝的相对生长速率显著降低。本研究结果有望为重金属胁迫作用影响植物生长发育过程提供科学依据。

2个红麻品种在改良铅锌矿渣下的耐性研究

为了研究红麻在泥炭土改良的铅锌矿渣下的耐性,试验以红麻品种闽红362和T14为材料,在不同泥炭土处理(对照组:0、改良一:15%、改良二:30%)改良铅锌矿渣下进行盆栽试验,分析Pb、Zn的富集与转运能力,以及各部位的亚细胞分布和形态。结果表明:Pb、Zn在不同红麻品种及不同部位的分布存在差异,其主要分布于根部,两红麻品种对Zn的富集与转运能力高于对Pb的富集与转运能力,且随着改良剂浓度的增加,Zn的转运系数呈增大的趋势;Pb主要存在于红麻的细胞壁组分中,改良剂的加入降低了Pb在细胞器的占比,Zn则主要分布于植物的细胞壁和细胞液中,改良剂的加入使闽红362茎部Zn在细胞液的占比上升,而在T14中则呈现下降趋势;Pb和Zn在红麻体内主要以氯化钠提取态和醋酸提取态存在,改良剂的加入,使在植物体内活性较强的Pb化学形态占比下降,而根部Zn活性较强的化学形态占比上升。因此,液泡区隔化、细胞壁固持和重金属以低活性的化学形态为主可能是两红麻品种应对重金属胁迫的重要耐性机制。

铅锌矿渣污染土壤的重金属含量及真菌群落特征分析

研究了湖南郴州某铅锌选矿厂铅锌矿渣污染下土壤重金属的不同化学形态含量、土壤化学性质和真菌群落的多样性。结果表明:与湖南省重金属修复地方标准相比,采样区4种重金属Zn、Pb、Cd、Cu的污染程度依次降低;同种重金属不同化学形态之间比较,铅铁锰氧化态、锌醋酸提取态、镉醋酸提取态、铜残渣态含量较高;重金属污染显著改变真菌群落的组成和结构;敏感性真菌(球囊菌门(Glomeromycota))的相对丰度随重金属污染程度的增加而降低,而耐受性真菌(子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)、被孢囊门(Mortierellomycota)、被孢菌属(Mortierella)、青霉菌属(Penicillium)和镰刀菌属(Fusarium))的相对丰度增加,但在重污染情况下有所减少;冗余分析(RDA)和方差分解分析(VPA)表明,重金属是影响真菌群落变化的主要因素。

泥炭土改良铅锌矿渣下植物修复效果研究

针对铅锌矿渣物理结构差、毒性高、植物成活率低的问题,研究了湖南郴州资兴铅锌矿渣在泥炭土改良下的植物修复效果。以泡桐Paulownia fortunei、夹竹桃Nerium oleander和苎麻Boehmeria nivea为材料,在不同泥炭土浓度(梯度为:CK:0、A1:10%、A2:20%、A3:30%)改良铅锌渣下进行盆栽实验,测定了植物根、茎、叶生物量,根系构型指标、植物与矿渣铅锌含量、矿渣根际土壤pH值、有机质(OM)。研究结果如下:1)随改良剂浓度的增加,3种植物总生物量增量均呈现改良A3> A2> A1> CK的增长趋势,但各部位生物量增长有差异。2)3种植物总根长、根表面积、根体积和根尖都随改良剂浓度增加而增加显著(P <0.05),但根系构型有差异。3)3种植物体内Pb、Zn含量总体上都呈现侧根>主根>茎>叶的分布规律,其中0 <d <1mm径级区间苎麻细根数量最多,对应苎麻侧根Pb、Zn含量最高。随改良处理浓度增加,矿渣Pb、Zn含量降低显著(P <0.05),种植植物后矿渣Pb、Zn含量降低显著(P <0.05),但不同植物根际Pb、Zn含量的降低有差异,Pb减少量排序泡桐>夹竹桃>苎麻,Zn减少量排序苎麻>泡桐>夹竹桃。4)随着处理浓度增加,土壤有机质(OM)增加显著, pH降低显著(P <0.05),种植植物后OM含量和pH值增加显著(P <0.05),OM含量增加排序:苎麻>泡桐>夹竹桃,pH值增加排序:夹竹桃>泡桐>苎麻。5)从细根生长和土壤性质相关性来看,泡桐细根根长、体积、表面积、苎麻细根表面积都和根际OM相关性显著,泡桐细根体积、表面积、夹竹桃体积及根尖数和根际pH负相关显著,其他相关性强但不显著。6)3种植物Pb、Zn总累积量基本随着改良处理浓度增加而增加,但植物转移量系数有差异,泡桐和苎麻转移量系数总体上随改良处理浓度增加而增加,而夹竹桃转移量最优的处理为10%泥炭土。

3种改良剂对铅锌矿渣中重金属形态及植物富集的影响

以衡阳市某铅锌尾矿库的矿渣作为土壤基质,泥炭土、红壤、蛭石作为改良剂,夹竹桃作为受试植物,进行室外盆栽试验,考察了3种改良剂对夹竹桃生长、重金属(Pb、Zn)富集转移能力以及土壤基质中Pb、Zn形态的影响。结果表明:(1)在5%(质量分数,下同)~15%的添加量下,3种改良剂均显著(p<0.05)提高夹竹桃的株高增量与生物量增量,根系形态指标值也均有所提高,总体改良效果为蛭石>泥炭土>红壤。(2)夹竹桃地下部分Pb、Zn含量高于地上部分,添加改良剂后地上部分与地下部分Pb、Zn含量降低,说明改良剂高效抑制了重金属在夹竹桃中的富集;红壤与蛭石可抑制夹竹桃体内Pb的转运,但泥炭土却对Pb的转运起促进作用;除蛭石15%处理外,其余所有处理均促进了Zn在夹竹桃体内的转运。(3)3种改良剂在不同添加量下均显著降低了矿渣中弱酸可提取态Pb、Zn的含量(p<0.05),有效降低了重金属Pb、Zn在土壤基质中的活性。

不同添加剂对铅锌矿渣污染土壤中重金属有效态含量的影响

用不同土壤添加剂:石灰、钙镁磷肥、粉煤灰及磷酸氢二铵,以逐步增加的改良剂施用于土法练锌废渣混合土壤,研究不同改良剂处理对土壤中重金属有效态的影响,并分析了其变化趋势。结果表明,土壤添加剂施用量增多,土壤中重金属有效态随之降低;在一定添加剂施用区间内,重金属有效态并不随添加剂施用量的增多而降低,而是呈现一种稳定状态;同时,在这个区间内,土壤添加剂的处理效果大致为磷酸氢二铵>钙镁磷肥>石灰>粉煤灰。

锌矿渣在道路基层材料中的应用

将锌矿渣掺入道路基层材料—水泥稳定碎石和水泥粉煤灰稳定碎石中,研究了不同的掺量对基层材料的力学性能和抗冻性能的影响。通过击实试验,得出了最佳含水量和最大干密度。由无侧限抗压强度试验发现锌矿渣掺入水泥稳定碎石基层材料中,掺量为30%时效果最佳,掺量40%以下都能满足规范要求。在水泥粉煤灰碎石基层材料中掺入20%的锌矿渣,其无侧限抗压强度最高。冻融试验研究发现掺入锌矿渣的基层材料BDR下降幅度较小,抗冻性能保持良好。

铅锌矿渣酸性淋溶下重金属释放特征及其对植物幼苗生长的影响

探讨了贵州省赫章铅锌矿区铅锌矿渣及尾矿酸性淋溶下重金属的释放特征及淋溶水对植物幼苗生长的影响。结果表明,随着淋溶时间的延长,淋溶水中Cu、Zn、Pb、Cd含量均呈下降趋势,其浓度范围分别为0.038～2.509、0.0001～0.850、0.040～0.605和0.004～0.021mg.L-1,淋溶水以Cd、Pb污染为主。前期(1～5d)淋溶水对幼苗的根长、芽长有显著的抑制作用,后期(20～25d)抑制作用明显下降;物种耐性由强到弱的大小顺序为白菜>油菜>黑麦草。

铅锌矿渣场植被自然演替与基质的交互效应

矿业废弃地生态系统自然恢复的植被演替过程与机理是生态恢复研究的重要内容之一.以空间代替时间的方法,选择立地条件基本一致的4个不同自然恢复年限铅锌矿区为对象,研究黔西北土法炼锌渣场废弃地植被自然演替与矿渣基质理化性质的交互效应.结果表明:随着堆置时间的增加,矿渣基质的营养条件明显得到改善,全氮、全磷和全钾含量极显著增加,pH上升,电导率下降,容重降低,有效铅和镉显著降低.同时,随着恢复时间的增长,植物群落的物种丰富度、多样性指数和均匀度也相应提高.植物群落组成以多年生草本植物为主,植物群落演替在前20年较为缓慢,30年后植被群落盖度可达到53%,超过40年盖度可达87%.矿渣理化性质与物种多样性显著相关,典型变量分别是全氮、全磷和全钾;物种多样性指数与有效铅和镉呈显著负相关.土法炼锌渣场废弃地植被自然演替过程在30年后速度加快,植被生长的限制因子是营养供给不足和重金属的有效性高.

云南会泽铅锌矿渣中节杆菌的生理特征和系统发育

对分离自铅锌矿渣中一种具有奶油色不扩散菌落形态的优势细菌进行了系统发育和部分生理特征研究。在可培养的细菌类型中,该种菌落的出现频率在50%左右。利用60个菌株16SrRNA基因约500bp的序列和其相关种构建的系统树表明,这些菌落属于节杆菌属内多个系统发育地位有差异的类群。各类群代表菌株BS11、BS20和AS19约1440bp左右的16SrRNA基因序列分析的结果表明,BS11菌株同Arthrobacter histidinolovorans和Arthrobacter nicotinovorans关系密切,BS20菌株同Arthrobacter chlorophenolicus关系密切,而AS19同Arthrobacter aurescens和Arthrobacter ilicis关系密切。在考察的39个碳源中,3个代表菌株都能利用其中的15个,不能利用其中的12个,而对另外12个的利用存在差异。此外,它们对Zn2+、Pb2+、Cd2+、Cu2+和Co2+等5种重金属的抗性水平都较高,但对链霉素、氨苄青霉素、卡那霉素和利福平4种抗生素较敏感。它们是潜在的新物种。

某铅锌矿区矿渣重金属Pb和Zn浸出影响分析

以三峡库区某废弃铅锌矿区矿渣为研究对象,采用优化的连续化学提取(SCE)-微波消解-ICP-MS法分析了矿渣中Pb和Zn的水溶态、弱酸态、还原态、氧化态及残渣态的分布特性,研究了不同pH值与反应时间对重金属Pb和Zn浸出的影响,分析了Pb和Zn的迁移能力和浸出能力。研究表明,Pb主要以氧化态和弱酸态形式存在,Zn以还原态和弱酸态为主,有效态含量Pb<Zn,Pb的污染风险更低;酸性或碱性环境能促进Pb的浸出,中性环境对Pb的浸出量最低;在酸性环境中,Pb和Zn的浸出过程大体相似,浸出能力Pb>Zn,最大浸出量Pb>Zn,碱性环境对Zn的稳定有利。当环境条件发生改变时,如pH值或降水改变时,均可能造成矿区中包括Pb和Zn在内的重金属浸出和迁移,造成严重的二次污染。

火焰原子吸收光谱法测定铅锌矿尾矿矿渣中镉和铬

采用响应面法考察了火焰原子吸收光谱仪的几个工作参数间的相互作用和相互影响,对测定铅锌矿尾矿矿渣中Cd和Cr的工作条件进行了优化。采用Box-Behnken Design试验设计研究了灯电流、光谱通带、乙炔流量和燃烧器高度四个因素对铅锌矿尾矿矿渣中Cd和Cr吸光度的影响程度。用响应面法得出四个考察因素的最优工作参数如下:Cd,灯电流为1.02mA,光谱通带为0.26nm,乙炔流量为1 323.56mL/min,燃烧器高度为8.13mm;Cr,灯电流为1.65mA,光谱通带为0.36nm,乙炔流量为2 853.42mL/min,燃烧器高度为6.62mm。在火焰原子吸收光谱仪最优检测工作参数下,对铅锌矿尾矿矿渣样品中的Cd和Cr进行测定,Cd和Cr平均含量分别为6.9μg/g和42.5μg/g,加标回收率在96%～105%之间,RSD在0.39%～1.2%范围;对铅锌矿和铬铁矿标准物质进行测定,测定值与认定值一致,符合检测方法要求。

电感耦合等离子体质谱法测定铅锌矿尾矿渣中铜、铅、锌和镉

采用硝酸-氢氟酸-高氯酸溶解样品,用电感耦合等离子体质谱法测定了铅锌矿尾矿渣中的铜、铅、锌和镉。以铑为内标元素,选择63 Cu,66Zn,208 Pb,114 Cd作为测量同位素。铜、铅、锌的线性范围为200μg·L^-1,镉的线性范围为1.0μg·L^-1,检出限（3s）分别为0.04,0.10,0.03,0.003μg·g^-1。测定值的相对标准偏差（n=11）在0.39%-2.2%之间。用此方法分析标准物质,测定值与认定值相符。