文档介绍：广西师范大学
硕士学位论文
锰矿区尾矿坝及锰镉复合污染对植物的生态毒理学研究
姓名:钟闱桢
申请学位级别:硕士
专业:生态学
指导教师:李明顺
20080501
锰矿区尾矿坝及锰镉复合污染对植物的生态毒理学研究
专业:生态学方向:环境生态学年级:2005 级
导师:李明顺教授研究生:钟闱桢
中文摘要
随着锰矿的开发利用,尾矿及污染土壤大量产生。尾矿坝作为严重的污染源导致矿区
生态环境遭受破坏。本文通过广西全州、板苏锰矿区尾矿坝土壤中重金属的含量和赋存形
态分析,结合室内栽培试验,对尾矿坝污染土壤的毒性进行诊断,并就锰镉及复合污染对
高等植物的生理生态毒性进行了研究,为重金属污染土壤的评价、治理和修复提供理论依
据和技术措施。本论文主要研究结果如下:
(1)锰矿区尾矿坝土壤理化性质差,养分缺乏,不利于植物生长和植被恢复。土壤
中 6 种重金属元素(Mn, Cd, Cu, Pb, Zn, Cr)含量远高于广西土壤背景值和全国背景值,
其中 Mn、Cd 的含量很高,Zn 超过污染警戒值。
(2)从土壤浸出毒性试验看,全州尾矿坝土壤 Cd 的 TCLP、SPLP 提取量超过国际标
准值(< mg·kg-1),该土壤受 Cd 污染严重,生态环境风险较大。
(3)全州尾矿坝土壤和板苏矿区一次洗矿点土壤的 Mn、Cd 和 Cu 主要以潜在可利用
态的形式存在(>50%),Zn、Pb 和 Cr 则主要以不可利用态的形式存在(>50%)。Mn、Cd
和 Cu 元素对该区生态系统的潜在影响较大。板苏矿区二次洗矿点土壤除 Mn 和 Cd 以外,
其余重金属元素均以不可利用态的形式存在(>70%),Mn 和 Cd 可认为是该区的主要污染
元素。
(4)从长期栽培试验结果看,全州尾矿坝污染土壤处理和板苏一次洗矿点污染土壤
对甘蔗和玉米生长产生刺激作用,但板苏锰矿区二次洗矿点污染土壤使作物生长受阻效果
明显,玉米干物质总量下降 31%。锰尾矿坝土壤处理的作物叶片叶绿素含量降低,光合作
用受影响;SOD、POD 和 CAT 活性失衡,MDA 含量上升,导致细胞质膜过氧化,膜系统稳定
性下降。锰矿区尾矿坝土壤对作物生长有一定的毒害作用。
(5)污染土壤经过长期栽培甘蔗后,重金属含量有一定的降低,重金属的形态分布也
有改变。不同重金属在植物体内的分布、迁移规律存在差异。植物不同组织的重金属富集
量差异也较大。
(6)以大白菜、莴笋、豇豆和紫花苜蓿种子为材料诊断 Mn、Cd 及复合污染的生态毒
性,发现根伸长抑制率比种子发芽抑制率更能准确反映重金属的毒理效应。Cd 的植物毒性
比 Mn 大,作物根伸长受抑制更明显。豇豆和紫花苜蓿对 Mn 污染的耐受性比大白菜和莴笋
要强。Mn、Cd 复合污染主要表现为拮抗作用。
(7)以豇豆为材料,通过陆生植物生长急性毒性试验,研究 Mn、Cd 单一及复合污染
I
对豇豆生长和抗氧化酶系统的影响。结果表明: Mn、Cd 及复合污染对豇豆生长有明显抑
制作用,其中以单一 Cd 污染抑制效应最强,Mn-Cd 复合污染次之,单一 Mn 污染抑制作用
最小。Mn 对豇豆生长的影响呈低促高抑现象。豇豆的多项生理指标(如株高、MDA 含量和
POD 活性)表明 Mn、Cd 在植物体内的互交作用主要表现为拮抗效应。在豇豆体内 Mn 比 Cd
更容易转移。Mn-Cd 复合污染处理削减了豇豆对 Mn 的吸收,但促进了对 Cd 的吸收。Mn、
Cd 共存时,Mn、Cd 进入植物体内存在竞争机制。
(8)针对广西锰矿区尾矿坝土壤的污染特点,宜先平整土地、改良土壤肥力和调节
土壤酸碱度。对生物可利用性低的尾矿坝土壤运用植物稳定技术,通过恢复植被固定重金
属、保持水土。若需恢复作为农业用途,则需客土回填一定厚度或经过生物修复一段时间
后,选用重金属低积累作物种植。
关键词:锰矿区;尾矿坝土壤;重金属污染;生态毒理效应;锰;镉;作物
II
Ecotoxicological effect of manganese mine tailings and Mn-bined
pollution on plants
Major:Ecology Research Orientation:Environmental Ecology Grade:2005
Supervisor: Prof. Li Mingshun Master Candidate