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本研究以抚顺西露天采场60平盘植物修复示范工程为例,对比分析了植物修复矿区重金属污染土壤的显著成效,并重点讨论了重金属在植物修复过程中的环境化学行为,为植物修复重金属污染的技术工程提供了相关的科学依据,同时也为矿区生态恢复,植被筛选提供了有益的参考意见。
多年的开采使抚顺西露天采场60平盘土壤理化性质恶化,Cd、Pb、Cu、Ni、Zn污染严重。论文主要对比讨论了该植物修复示范工程对矿区污染土壤理化性质的改善,毒害重金属的有效去除及由此产生的积极的环境生态效益。首先通过系列酸化潜力实验,对抚顺西露天采场60平盘成土母岩的酸化潜力作以研究和预测。应用多步顺序提取实验,定量分析研究区域内成土母岩中Ni、Pb、Cd、Cu、Zn的赋存状态及分配比例,进一步论证其在长期表生环境中的化学活动性及污染潜势。其次,就示范区域内8种植被作物(云杉,京桃,皂角,红瑞木,四季锦带,小桃红,火炬树,草)对矿区土壤的修复效果作以具体的对比研究。对比分析数据表明:经植物修复后,矿区土壤理化性质明显好转,酸碱缓冲能力也相应提高,Ni、Pb、Cd、Cu、Zn的含量有效降低。同时植物修复工程使矿区严重受损的生态环境得以恢复,修复后的矿山被绿色覆盖,空气清新,环境自然。
鉴于植物修复重金属污染的显著成效,文中进一步重点讨论了重金属在植物修复过程中的环境化学行为。首先分析了Cd、Pb、Cu、Ni、Zn在研究区内不同植被作物中的积累与分配,指出重金属在植物体内的分布规律为:根>>茎>叶。其次运用顺序提取实验定量分析Cd、Pb、Cu、Ni、Zn在8种植被作物下土壤中的含量分布及赋存状态,并对土壤中各形态与植物间的金属含量进行相关性分析,实验结果表明:研究区内植物中Pb的含量与土壤中Pb的各种赋存形态含量之间显著正相关,而植物中Cu、Ni、Zn、Cd的含量与土壤中相应金属不同形态含量之间无明显关系;重金属各种赋存形态中,交换态,碳酸盐态,Fe-Mn氧化物结合态三种形态关系密切。采用逐步回归的分析方法,建立了以土壤各项理化性质为自变量,土壤中有效态重金属含量为因变量的回归方程。最后结合野外实地样品分析和以油菜为实验植株的室内根际盒实验,对比分析根际环境与非根际环境土壤中重金属的赋存形态和分配比例的差异,指出根际对重金属存在一定的活化作用。