博士论文-黔西北土法炼锌废弃地的植物修复

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1、四川农业大学博士学位论文黔西北土法炼锌废弃地的植物修复姓名：林文杰申请学位级别：博士专业：森林培育学指导教师：马焕成;肖唐付20070601论文独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得四川农业大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：辛老撼)lj一?每．

2、>只}日关于论文使用授权的声明本人完全了解四川农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同意四川农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。～虢许k龙，导师签名：与、》匆＼极U>，。丫年7月／日>节卫7年厂月f日摘要黔西北土法炼锌具有300多fl的冶炼历史，由于冶炼工艺简单，重金属回收率低，大量重金属累积废渣中，造成冶炼区环境严重污染。冶炼过程中产生

3、了大量的烟尘，没有采取任何环境保护措施，烟尘中含有大量的重金属和二氧化硫等有毒有害物质，破坏了冶炼区附近植被，大量的重金属随烟尘向四周扩散，导致大面积大气、土壤、植物、水体的重金属污染。虽然土法炼锌目前已基本上取缔，但留下了2000万t废渣和1200hm2的废弃地。因而对废弃地的植被重建与生态恢复、对污染环境的修复具有重要科学价值和实际意义。本研究充分调查了重金属在生态系统中的分布与扩散规律，分析了土壤和植被退化的过程。通过苗圃的模拟实验和田间植被重建实验，探讨了废弃地植被重建的主要限制因子，基质改良的有效手

4、段及耐性植物的筛选。对废弃地自然形成的优势植物进行调查，筛选重金属的超富集植物，并研究其富集特性与机理。主要的研究结果如下；土法炼锌导致了Pb、Zn、Cd在土壤、水体和植物中大量积累，对整个生态系统构成了严重的威胁。在冶炼废渣中，Pb、zn、Cd的含量分别为4632mg／kg、8968mg／kg、58mg／kg；冶炼区周围的土壤Pb、Zn、Cd含量分别达到234mg／kg、400mg／kg、9．6mg／kg。废弃地的基质的地球化学形态分析表明，废渣中Pb、zIl、Cd具有很低的生物有效性和迁移性，交换态含量低

5、于0．2％，但其交换态与碳酸盐态含量相当高，构成了潜在的环境风险。相对而言，冶炼区附近污染土壤的Pb、Zn、Cd可交换态含量较高，具有较大迁移性和生物有效性。冶炼区的小河受到严重的Pb、Zn、Cd污染，地下水受到轻微污染，未超出三类水体的质量标准。在小河水体中，可溶态的Pb、Zn、Cd含量少，大部分的Pb、Zn、Cd以悬浮态的形式存在，表明了河流重金属污染主要因为废弃地的水土流失。为了有效地控制废弃地重金属向河流扩散，以致污染和破坏下游地区的生态系统，废弃地的植被重建是最有效的途径。冶炼残渣具有较高的pH值和

6、EC值、低CEC，有机质极为缺乏，含N量低。冶炼区污染土壤明显酸化，导致P有效性降低。在冶炼时造成大面积的植被破坏，成为裸地，停止冶炼后，植被自然恢复极为缓慢，特别是废渣。为了控制水土流失和重金属扩散，需要人工措施以加速植被重建。在苗圃中，以土法炼锌废弃地的废渣、污染土壤和背景土壤为基质材料，并设计了基质的改良处理，分别种植黑麦草(Loliumperenne)、三叶草(Trf『foliumpretense)、刺槐(Robiniapseudoacacia)，进行植被恢复的模拟实验，以探讨废弃地植被重建的限制因子

7、和基质改良的有效途径。土法炼锌新废渣上植被重建的主要限制因子包括盐碱胁迫、有机质含量低、养分缺乏(总N、碱解N、总K)。废弃了多年(20a以上)废渣经过了长期的淋溶过程，盐碱胁迫明显降低，养分状况有了明显的改善，植被重建的限制因子明显降低。所有冶炼废渣具有高的孔隙度，具有良好通气性，但持水保水能力差，田间持水量低于土壤，而凋萎系数高于土壤，有效水分含量范围明显低于土壤，干旱胁迫是植被恢复的重要限制因子。污染土壤的植被重建的胁迫因子包括重金属毒性、P有效性低。通过苗圃模拟实验与田间造林实验研究，可以获得植被重建

8、有效方法：1)在新废渣上进行植被恢复，采用部分客土法能有效地降低盐碱胁迫、缓和营养缺乏的矛盾、提高基质的持水保水能力、促进植物生长，结合选择耐性植物，可以成功进行植被重建；2)废弃多年的废渣，采用部分客土或保水剂能提高基质的持水保水能力，可以大大促进植被恢复进程；3)在污染土壤上，通过碱石灰改良，提高了养分的有效性，降低重金属的毒性，促进了植物生长。通过对冶炼区优势植物的筛选，并且结合水培实验，筛选