酸性矿山废水污染对农田土壤理化性质的影响及五种湿生植物的耐受性研究摘要
本研究以安徽省铜陵市某处长期受酸性矿山废水(Acid mine drainage,AMD)污染农田为研究区域,通过前期调查及土壤背景值研究,明确了酸性矿山废水对农田污染深度主要在浅层0~20 cm,主要污染形式为重金属污染,在后续研究中,运用植物对重金属的耐性机理,种植五种不同湿生植物,完成对酸性矿山废水污染农田适应性植物的筛选,为后一步污染土壤的修复工作提供了科学的研究背景。为研究酸性矿山废水污染对农田土壤剖面理化性质的的影响,以铜陵矿区长期受酸性矿山废水污染的稻田土壤和未污染稻田土壤为研究对象,测定了稻田土剖面(0~10 cm,10~20 cm,20~40 cm,40~60 cm,60~80 cm,80~100 cm)中的元素组成,探究了酸性矿山废水污染对稻田土壤剖面理化性质的影响。结果表明:(1)酸性矿山废水降低了稻田土壤剖面的pH值,污染剖面pH均低于6.5;(2)酸性矿山废水显著增加了稻田土壤剖面电导率、S和P的元素含量,0~10 cm层中土壤电导率为对照稻田的1.91倍,总S含量为对照稻田2.36倍;(3)随酸性矿山废水进入农田的重金属元素主要为Cu、Zn、Pb、As和Cr,Cu、Zn、Pb在0~40 cm均呈现富集趋势,Cu、Zn、Cr在0~100 cm污染指数均大于1,Pb、As污染主要在0~10 cm。(4)酸性矿山废水污染加速了土壤剖面矿物组成的矿化过程,尤其是黄铁矿向赤铁矿的转化。运用潜在生态风险评价对酸性矿山废水污染土壤剖面进行评价,酸性矿山废水污染稻田土壤0~20 cm剖面重金属元素污染指数PCu、PZn、PPb均大于2,污染等级全部超过三级,达到中度污染和重度污染程度,As污染仅停留在0~10 cm,污染等级达到三级(轻度污染);五种湿生植物梭鱼草、黄菖蒲、茭白、美人蕉、水稻对酸性矿山废水污染均具有一定的耐受性,主要体现在:(1)与正常土壤颗粒组成相比,提升了土壤颗粒组成中粘粒、粉粒含量,降低了砂粒含量,从而增强土壤持水、保肥、保温能力;(2)吸收了酸性矿山废水污染带来的大量氮磷元素,降低了土壤富营养化水平;(3)与国家饲料卫生标准相比,五种湿生植物体内重金属铅、镉、砷均有不同程度超标,铅整体超标8.28~13.31倍,镉整体超标4.54~5.84倍,砷整体超标1.05~2.11倍。(4)黄菖蒲、美人蕉在五种湿生植物中对酸性矿山废水重金属污染富集程度较高。通过计算植物生物重金属浓缩系数、植物生物重金属富集系数、植物生物有效态重金属富集系数,结果表明,在酸性矿山废水污染土壤中不适合种植粮食作物茭白、水稻,非粮作物黄菖蒲可以作为修复酸性矿山废水污染土壤作物,既能够保证对土壤的净化能力,同时能够美化环境,产生一定的经济价值。更多还原
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