鉛鋅尾礦對香根草葉綠素熒光參數和金屬元素含量的影響

王杰 安宇航 曾佳琪 李夢婷

摘 要 鉛鋅尾礦的植物修復日益引起學者的關注，為了探討香根草對鉛鋅尾礦的修復潛力，本文采用盆栽試驗，用鉛鋅尾礦種植香根草20天后，測量葉綠素熒光參數和礦質元素含量。結果顯示，種植于鉛鋅尾礦中的香根草的 Fv/Fm、Fo和Fm與對照接近，根、莖、葉中K含量顯著降低，而Zn、Pb顯著增加。除根中的P、Cd有顯著變化外，Mn、P、Cd無顯著差異。表明香根草能夠用于鉛鋅尾礦的重金屬修復。

關鍵詞 香根草 鉛鋅尾礦 葉綠素熒光 和礦質元素 植物修復

中圖分類號：S156.2文獻標識碼：A

隨著中國經濟的快速發展，鉛鋅資源的應用范圍也越來越廣，其使用量及鉛鋅礦的開采量呈不斷上升趨勢。其在采選、冶煉過程中，常伴隨著大量廢渣、尾礦的產生。據統計，鉛鋅礦原礦處理量為 2223.2 萬噸/年，排放尾礦量達 1661.61 萬噸/年。鉛鋅尾礦含有大量的 Pb、Zn、Cd等重金屬，其在淋洗、揚塵等作用下易造成周邊環境的金屬污染。近些年我國也爆發了由鉛鋅生產造成的重大污染事件。如由鉛鋅冶煉引發的陜西鳳翔血鉛超標事件。但目前對鉛鋅尾礦的治理還相對滯后。綜合經濟成本、環境影響等方面因素的考慮，植物修復技術治理重金屬污染成為研究的熱點。香根草（Vetiveria zizanioides）是禾本科香根草屬多年生 C4類草本植物，是世界知名的水土保持植物，其有極強生態適應性，并對多種重金屬都有較強的耐受能力，且能積累多種重金屬，具有應用于重金屬治理的潛力。本文通過盆栽試驗，探討了種植在鉛鋅尾礦中香根草葉綠素熒光參數、金屬元素積累的變化，為其用于鉛鋅尾礦的重金屬治理提供依據。

1材料與方法

1.1試驗材料

從當年生香根草中選取長勢一致的香根草。種植業鉛鋅尾礦和正常土壤中，每處理設置3個重復。每天澆水，每5天施適量復合肥。種植20天后，測量有關指標。

1.2葉綠素熒光參數的測定

植株暗適應30分鐘后，選取倒三葉，采用便攜式調制葉綠素熒光儀PAM-2500測量最小熒光產量（Fo）、最大熒光（Fm）和PSⅡ的最大光化學效率（ Fv/Fm）。

1.3根、莖、葉中金屬元素含量的測定

植物樣品用去離子水反復沖洗后裁剪分成根、莖、葉三部分。烘干至恒重。取上述植物根、莖、葉分別粉碎， 過篩。精密稱取0.2 g粉末干樣進行消解。采用電感耦合等離子體發射光譜儀測定金屬含量。

1.4數據分析

用Excel作圖、SPSS17.0對試驗數據進行處理分析，數據表示為平均值北曜疾睢？

2結果與分析

2.1鉛鋅尾礦對香根草葉綠素熒光參數的影響

經過20天的處理，發現鉛鋅尾礦種植的香根草的Fo，Fm和Fv/Fm與種植在土壤中的植株差異不大，均在0.175～0.168，0772～0.763和0.779～0.771之間（見表1）。

2.2鉛鋅尾礦對香根草金屬元素含量的影響

由表2可知，對于大量元素K、P而言，種植在鉛鋅尾礦的香根草根、莖、葉中的K含量顯著下降，僅為對照的36.2%-74.4%，其中，根、葉中K含量下降的幅度更大，達50%以上。種植在鉛鋅尾礦中香根草根中的P含量顯著高于對照，而莖葉中的P含量無顯著差異。對于微量元素Zn、Mn而言，Mn含量在二者間沒有顯著差異，但種植在鉛鋅尾礦的香根草根、莖、葉中Zn含量顯著高于對照，是對照的5.4-19.4倍，其中根中的Zn含量遠高于莖葉。對于有害元素Cd、Pb而言，種植在鉛鋅尾礦中香根草根、莖、葉中的Pb含量和根中的Cd顯著高于對照，其中根中的Zn含量最高。

3討論與結論

Fv/Fm代表著植株的光合潛能，該參數可反映植物 PSⅡ受傷害的程度。試驗發現，經過20天的處理，種植在鉛鋅尾礦中的香根草的 Fv/Fm、Fo和Fm與種植在土壤中的香根草接近，說明香根草受到的脅迫傷害小，可以長期存活。在重金屬脅迫下，植物體內的礦物質元素的吸收可能會有所改變。試驗發現，香根草的K元素的吸收受到嚴重影響，根、莖、葉中的K含量大幅下降，但P、Mn的含量呈現增加或維持穩定。在實際應用中可適當增加K肥施用。鉛鋅尾礦中Zn、Pb是主要的重金屬，其含量可達2652mg·kg-1、716mg·kg-1。種植其中的香根草根、莖、葉中的Zn、Pb顯著高于對照，其中，根中的Zn、Pb含量到達了896.7 mg·kg-1和90.2 mg·kg-1，具有良好的積累效果。表明香根草具有修復鉛鋅尾礦的潛力。

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