燃煤鍋爐煙氣除塵灰浸提液對豆類生長的影響研究

陳莎+黃碧捷+劉詩琪+林雪瑩

摘要：利用不同的浸提方式對高鋅除塵灰進行了浸提，將得到的浸提液用于綠豆種子的培養，根據綠豆種子的發芽及根生長情況來判定除塵灰浸提液對綠豆種子的影響。實驗結果表明：高鋅除塵灰在酸性浸提下，綠豆種子呈現的是低（1%）促高抑現象；高鋅除塵灰在中性浸提下，綠豆種子呈現的是抑制現象；高鋅除塵灰在堿性浸提下，綠豆種子呈現的是低（1%）促高抑現象。

關鍵詞：除塵灰；浸提；綠豆；發芽；根生長

中圖分類號：X701

文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2016）24-0009-02

1 引言

隨著科技的發展，重金屬行業越來越受到重視，大量的冶金企業正在興起，燃煤鍋爐的使用也越來越多，而燃煤鍋爐煙氣除塵灰是冶金工序中使用燃煤鍋爐產生的一種固體廢物[1]。

國內對除塵灰的處理發展比較緩慢，導致每年除塵灰產量大于處理量[2]。于是大量的除塵灰因為得不到合理的處置而被堆積，有的甚至露天放置，這對周圍的生態環境產生了很嚴重的污染。這些除塵灰里大多含有鐵、碳、鋅、氧化鈣、氧化鎂、二氧化硅和一些其他的物質[3]，如長期堆積，對于植物來說也是毀滅性的傷害。

特別是那些有自然災害的地區，比如酸雨[4]，酸雨淋到除塵灰上，與除塵灰發生反應，提取出除塵灰里的某部分物質，再流入附近的農田土壤或河流中，對其中的動植物構成傷害，最后通過食物鏈傳遞到人體中，對人體造成傷害。所以，本次研究可作為生態污染的一種參考。

國內對綠豆種子受各種外來影響的生長狀況的研究有很多[5]，比如研究重金屬離子、pH值、靜電場、極端溫度等等外界因素對綠豆種子發芽生長的影響。通過這些研究[6]可以看出，國內在根據綠豆種子的生長狀況判斷各種外界因素對植物的生長狀況的這一技術是相對來說比較成熟的。而判斷綠豆種子的生長狀況主要根據發芽率、發芽指數、活力指數和根長這幾個生長指標。基于此開展相關研究具有一定的實際意義。

2 實驗材料和方法

2.1 實驗材料

2.1.1 除塵灰

研究中所選用的除塵灰的化學成分分析的數據列于表1中。

2.1.2 浸提劑

研究中選用3種浸提劑。酸性浸提劑為0.25 mol/L醋酸銨+0.25 mol/L醋酸+0.01 mol/L乙二胺四乙酸二鈉+0.0125 mol/L硫酸+0.0038 mol/L硝酸的組合溶液；堿性浸提劑為0.01 mol/L的氫氧化鈉溶液；中性浸提劑為蒸餾水。

2.1.3 種子

供試綠豆品種是賽銀薄皮綠豆。在開始實驗的前一天，選取有色澤，顆粒飽滿，大小均勻，無蟲眼的綠豆種子為試驗材料。10粒為一組放入培養皿中，每次實驗每種濃度為5組，用清水浸泡一晚，備用。

2.2 浸提實驗

研究中總共有3種浸提方式，分別為酸性浸提、中性浸提和堿性浸提。每次浸提時，取5 g除塵灰于錐形瓶中，加入50 mL對應的浸提劑，加塞密封，放入水平振蕩儀中，調節至轉速為200 r/min，振蕩1h之后取出，過濾留下濾液。之后取5個干燥的培養皿，分別放入兩層濾紙備用。綠豆的編號為A1、A2、A3、A4、A5；A2為1%濾液+99%水；A3為5%濾液+95%水；A4為10%濾液加90%水；A5為15%+85%水。進行浸提實驗時，酸性浸提編號為A酸1-A酸5，中性浸提編號為A中1-A中5，堿性浸提編號為A堿1-A堿5，之后用濾液配制對應的濃度。

2.3 種子在浸提液下的培養實驗

將實驗前一天泡好的綠豆種子分別放入各種編號的培養皿中，每個培養皿中10粒種子，之后分別按編號加入配制好的浸提液。將種子放入浸提液中的第一天算起，每天更換浸提液，每天統計種子的發芽數，5 d后統計種子的最終發芽數及測量根長。

3 結果與分析

3.1 酸性浸提液對種子生長的影響

將高鋅除塵灰酸性浸提液對種子的生長影響數據記錄于表2中。

由表2根長數據可以看出，綠豆種子生根有低促高抑的現象。與對照組A酸1相比，酸性浸提液對綠豆種子的根長在一定的范圍內具有促進作用。而超過了某一范圍之后，酸性浸提液對綠豆種子就表現出明顯的抑制作用，而且抑制作用隨浸提液的濃度增大而變大。

由表2發芽率等數據可以看出，綠豆種子的發芽也顯示出低促高抑的現象。隨著浸提液濃度的增加，綠豆種子的發芽率和發芽指數在隨之減少，但從活力指數來看，A酸2組中的浸提液對綠豆種子有55.3%的促進作用，而活力指數是表示種子活力的綜合指標，所以可以看出A酸2組中的酸性浸提液對綠豆種子的發芽是有促進作用的，而其他濃度則表現出對綠豆種子的抑制作用。

3.2 中性浸提液對種子生長的影響

將高鋅除塵灰中性浸提液對種子的生長影響數據記錄于表3中。

由表3根長的數據可以看出，綠豆種子的根長受浸提液濃度影響波動較大，與濃度不存在很明顯的線性關系，但總體來說都呈現抑制作用，在A中2組中時抑制作用最強，達到43.7%，而在A中5組中時抑制作用反而最弱，只有7.7%，這說明中性浸提的過程中可能浸提出了某些綠豆根伸長需要的成分，濃度高時綠豆需要的成分充足，因此才呈現出高濃度根長高于低濃度根長。

由表3發芽率等數據可以看出，根據綠豆種子的發芽率來看，A中5組中時綠豆發芽率最高，但是發芽指數低于對照組，說明中性浸提液對綠豆種子的發芽也存在一定的抑制作用。其次，根據活力指數來看，A中2組的活力指數最低，抑制率最大，而A中5組時，活力指數最大，抑制率最低，說明中性浸提液對綠豆種子發芽有低抑高促的作用。

3.3 堿性浸提液對種子生長的影響

將高鋅除塵灰中性浸提液對種子的生長影響數據記錄于表4中。

由表4根長的數據可以看出，綠豆種子在A堿2組中時，促進率達到了最大31.9%，到A堿3組中時，呈現的是微弱的促進作用，之后當濃度繼續增大，堿性浸提液依然對綠豆種子的根伸長呈現的是促進作用，但當到A堿5組中時，呈現的是26.3%的抑制作用，說明在低濃度時，堿性浸提液對綠豆種子的根伸長在低濃度時呈現的是促進作用，雖然促進作用不隨濃度的變化而變化，而在高濃度時則直接呈現的是抑制作用，且抑制率達到26.3%。

由表4發芽率等數據可以看出，綠豆種子的發芽率在A堿2組中是最高的，發芽指數和活力指數也是最高的，此時浸提液對綠豆種子發芽呈現的是促進作用，但是后來促進作用變為抑制作用，且抑制率越來越大，在A堿5組中時變得最大，達到60.6%，說明堿性浸提液對綠豆種子的發芽呈現的是低促高抑的現象，在A堿2組中時為促進，之后都為抑制，且抑制作用越來越強。

4 不同浸提液對種子生長的影響

研究了各種浸提方式對綠豆種子的影響，側重點在于浸提方式，根據有關浸提方面的文獻可以知道每種浸提液里大概存在的元素種類[7]，之后對現象的分析也是以此為依據。而各種浸提液導致綠豆種子產生不同生長現象的直接原因，即浸提液里含有的真正離子種類和含量則有待進一步分析。

高鋅除塵灰在酸性浸提下，綠豆種子呈現的是低（1%）促高抑現象。高鋅除塵灰中在加入模擬酸雨[8]即硝酸和硫酸，再加入醋酸、醋酸銨和乙二胺四乙酸二鈉之后，其中的一些元素鋅、鉀、鈣、鎂、鐵等特別是鋅，容易被浸提出來，再加上可能還有一部分有毒離子例如鉛，于是浸提液中就含有一部分的鋅，之后用于種子培養時，綠豆種子在低濃度時生長狀況最好，且此時還有促進作用，說明此時的鋅含量時綠豆種子生長所需要的，而且此時毒性離子濃度較小。之后隨著濃度增大，鋅的含量也在增大，超過了綠豆種子的承受范圍，于是出現了低促高抑的現象。

高鋅除塵灰在中性浸提下，綠豆種子呈現的都是抑制現象。高鋅除塵灰被中性溶液也就是水浸提時。綠豆種子的現象是根長無規則，但是發芽率還比較高，這說明中性水浸提液對綠豆種子的發芽率沒什么影響但是對根長的影響比較大，導致最后對種子的生長抑制率變大。

高鋅除塵灰在堿性浸提下，綠豆種子呈現的是低（1%）促高抑現象。綠豆種子的根長有明顯的促進作用，發芽率在浸提液低濃度時也不錯，后來隨著浸提液濃度濃度的逐漸增大，溶液中離子的濃度和也會隨之增加，所以導致綠豆種子出現低促高抑的現象。

5 不同生長環境對種子生長的影響

通過分析除塵灰所含有的成分可知，除塵灰為堿性，其中含有許多堿金屬離子，那么這些堿金屬離子在遇到酸、堿、鹽時分別會產生不同的變化。在酸性浸提下，除塵灰中的大部分堿金屬離子會與酸反應，從而被提取出來融入浸提劑中最后變成浸提液，而用此種浸提液去培養種子，對種子造成的傷害就是堿金屬離子的原因，溶液中含有大量從除塵灰中帶出的堿金屬離子，但是由于種子對堿金屬離子的吸收并不好，所以酸性浸提下種子的生長狀況還比較良好。而在堿性浸提下，由于除塵灰本身就含有堿性，所以浸提出的浸提液堿上加堿，導致種子周圍的培養環境鹽堿化，從對培養的種子觀察可知，用堿性浸提液培養的種子種皮都被侵蝕得很嚴重，有的甚至腐爛發霉。在中性浸提下與在堿性浸提下是一樣的效果，只是種子的種皮沒有堿性浸提液培養時被侵蝕得嚴重。所以這3種方式的意義就在于研究除塵灰對環境進行污染的不同方式，從而可以讓我們找出相對應的解決辦法或者讓除塵灰直接資源化利用。

參考文獻：

[1]楊逢庭，趙樹民，徐國慶，等.高爐除塵灰的綜合利用[J].山東冶金，2015，37（1）：48～51.

[2]王 瑋，孟令和.除塵灰綜合利用技術的開發與應用[J].中國資源綜合利用，2011，29（2）： 23～26.

[3]郭文春.錳礦高爐除塵灰的利用[J].湖南冶金，1998（5）：28～33.

[4]郭朝暉，黃昌勇，廖柏寒.模擬酸雨對污染土壤中Cd、Cu和Zn釋放及其形態轉化的影響[J].應用生態學報，2003，14（9）：1547～1550.

[5]陳照喜，王曉蓉，田笠卿，等.模擬酸雨下土壤中稀土元素的環境化學行為和植物可利用性研究[J].環境科學學報，1995，15（1）：32～37.

[6]于秋良，楊志賢，李忠芳，等.pH值對綠豆萌發和幼苗生長的影響[J].南方農業學報，2012（10）：40～43.

[7]姜 敏，黃碧捷，陳 莎，等.典型浸提劑的應用及其影響因素研究[J].綠色科技，2015（11）：187～188.

[8]彭彩霞，彭長連，林桂珠，等.模擬酸雨對農作物種子萌發和幼苗生長的影響[J].熱帶亞熱帶植物學報，2003，11（4）：400～404.