隨著礦產(chǎn)資源的開發(fā),鐵尾礦產(chǎn)排放量快速上升,但其綜合利用率低,難以進(jìn)行大規(guī)模利用,導(dǎo)致尾礦堆存量急劇增加,引發(fā)了一系列的環(huán)境問題:如土壤重金屬污染、揚(yáng)塵污染、水體污染等,同時尾礦庫有塌壩風(fēng)險,存在嚴(yán)重的安全隱患。針對上述一系列環(huán)境問題,傳統(tǒng)的物理、化學(xué)及生物治理、利用技術(shù)存在成本高、難操作、易產(chǎn)生二次污染,無法有效控制尾礦利用過程中的重金屬污染等問題,無法將尾礦有效的進(jìn)行大規(guī)模利用�；诖�,我們提出了將尾礦土壤化利用的尾礦利用模式,采用植物-微生物聯(lián)合技術(shù)改善尾礦的pH、含水量、酶活性以及孔隙度等性質(zhì),使其基本滿足植物種植的要求;控制尾礦土壤化利用過程中的重金屬污染,降低尾礦的重金屬含量,消除在利用過程中對環(huán)境產(chǎn)生的危害。這不僅能夠?qū)崿F(xiàn)尾礦的大規(guī)模利用,解決尾礦堆存帶來的環(huán)境問題,還有益于綠色礦山的建設(shè),更能緩解我國所面臨的日益嚴(yán)重的耕地短缺問題。本研究采用盆栽模擬實驗方法,研究植物-微生物聯(lián)合技術(shù)對尾礦理化性質(zhì)的改良及重金屬污染的修復(fù)效果,并將研究成果進(jìn)行了現(xiàn)場驗證。主要研究結(jié)果如下:(1)通過盆栽模擬的方法,篩選出地膚(Kochiascoparia(L.)Schrad)、波斯菊(Cosmos bipinnataCav)和紫羊茅(Festuca rubra L)三種對尾礦具有較好的適應(yīng)性且對重金屬具有良好耐受性的優(yōu)勢植物。(2)利用植物改良技術(shù)和植物-微生物聯(lián)合改良技術(shù)對尾礦進(jìn)行改良,發(fā)現(xiàn)相較于單一植物修復(fù)技術(shù),聯(lián)合技術(shù)能夠更加高效地改善尾礦的理化性質(zhì)。經(jīng)檢測,地膚+菌劑、波斯菊+菌劑、紫羊茅+菌劑三個植物-微生物聯(lián)合修復(fù)實驗組與空白組相比,尾礦pH分別由8.03、8.06、8.11分別降低為6.96、6.60、6.85,改良效果比單一植物改良技術(shù)提升了 30%～50%;尾礦持水量由7.1%提升至14.9%、15.1%和15.5%,比植物改良技術(shù)提升了 20%以上;尾礦酶活性分別達(dá)到23.2、21.2和21.7ml/g,顯著改善了尾礦中微生物活性,比單一植物改良提升了 40%～90%;尾礦孔隙度提升至63.5%、57.2%和65.2%,為植物生長營造了良好的空隙結(jié)構(gòu)。(3)植物-微生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)能夠更加高效地修復(fù)尾礦中的重金屬污染。通過對盆栽模擬污染實驗中土壤重金屬含量進(jìn)行測定并計算重金屬去除率,結(jié)果表明植物-微生物修復(fù)技術(shù)對于重金屬的修復(fù)作用明顯強(qiáng)于單一植物修復(fù)。經(jīng)測定,地膚、波斯菊和紫羊茅三種植物在接種微生物菌劑后,對Pb的去除率達(dá)到36.5%、51.2%和42.2%,對Cd的去除率達(dá)到47.5%、52.3%和64.4%,相較于單一植物修復(fù)最高分別提升了 36.5%和45.7%。(4)將植物-微生物聯(lián)合改良修復(fù)技術(shù)應(yīng)用到工程現(xiàn)場,經(jīng)取樣分析檢測,證明該技術(shù)在實際應(yīng)用中能夠有效改善尾礦理化性質(zhì),并能夠消除尾礦土壤化利用過程中的重金屬污染。結(jié)果表明,經(jīng)植物-微生物聯(lián)合修復(fù)后,工程現(xiàn)場尾礦的pH改善了1個單位,土壤酸堿性由原來的強(qiáng)堿性降至弱堿性;尾礦含水量提升了1倍,總孔隙度由原來的40%提升至60%,保證土壤生物生長的呼吸及營養(yǎng)需求等條件,總體上使鐵尾礦達(dá)到了保水保肥透氣的能力;尾礦中Cu、Zn、Cd、Pb和Mn 的去除率分別達(dá)到 53.5%、51.3%、52.4%、54.8%和 42.1%。
【學(xué)位單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：X53;X17
【部分圖文】：

?山東大學(xué)碩士學(xué)位論文???第１章緒論??Ｕ研究背景??鐵礦資源是支撐鋼鐵行業(yè)生存和發(fā)展的根本，鋼鐵行業(yè)的發(fā)展必定伴隨著尾??礦的產(chǎn)生。我國鋼鐵行業(yè)經(jīng)過６０多年的發(fā)展，己成為礦業(yè)大國，與此同時也變??成一個尾礦儲存大國。數(shù)據(jù)統(tǒng)計表明，我國目前鐵礦石儲存量為２２０．９億噸，占??全球總儲量的１４．７％。近年我國鐵礦石原礦產(chǎn)量基本維穩(wěn)，２０１６年原礦產(chǎn)量達(dá)到??１２８０８９．３?萬噸（圖?１－１）。??１８．００?ｒ??

（１）重金屬對植物生化性能的影響??在光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)６０天后，進(jìn)行收割，測定植物株高、根長等指標(biāo)，探??究重金屬污染對植物生化性能的影響，結(jié)果如圖２－１、２－２所示。由圖２－１和２－２??可知，重金屬Ｃｄ和Ｐｂ的加入，對不同植物產(chǎn)生的影響不盡相同。對于地膚、波??斯菊和紫羊茅，在Ｐｂ濃度低于５０．０ｍｇ／ｋｇ、Ｃｄ濃度低于２０．０ｍｇ／ｋｇ時，對植物??生長能夠起到促進(jìn)的作用，根長和株高較空白組有明顯地提高，孫寧驍?shù)龋郏叮叮菰谘??究植物對Ｃｄ污染的耐受性時也發(fā)現(xiàn)Ｃｄ濃度低于２５．０ｍｇ／ｋｇ時對植物生長具有??促進(jìn)作用。隨著污染濃度増加，這種促進(jìn)作用減弱，但仍然能夠保持正常生長，??表現(xiàn)出對重金屬污染一定的耐受性。對于香根草和彎葉畫眉草，Ｐｂ、Ｃｄ均對植??物生長產(chǎn)生抑制作用且與重金屬濃度成正相關(guān)。在Ｃｄ４０．０ｍｇ／ｋｇ、Ｐｂ４００．０ｍｇ／ｋｇ??時，香根草株高分別降低了?２５．０％、１６．２％，根長分別降低了?２８．９％、３８．７％；彎??葉畫眉草株高分別降低了?２６．８％、１２．６％，根長分別降低了?２９．３％、２３．７％，重??金屬的加入顯著抑制了植物的生長發(fā)育

?４００??重金屬Ｐｂ濃度（ｍｇ／ｋｇ）??圖２－２不同Ｃｄ、Ｐｂ濃度對植物根長的影響??（２）植物對重金屬去除能力研究??植物在光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)６０天進(jìn)行收割，測定土壤基質(zhì)中的重金屬含量，??并計算去除率，探究不同植物對重金屬的富集能力，結(jié)果如圖２－３所示，地膚、??波斯菊、紫羊茅對Ｃｄ最大去除率可以分別達(dá)到６７．３％、６８．５％和８１．４°／。，對Ｐｂ??的去除率也都高于５０％；但是香根草和彎葉畫眉草對Ｃｄ和Ｐｂ的去除率都低于??３０％，尤其是彎葉畫眉草，對Ｐｂ的去除率只有１９．１％。綜上可以說明，地膚、波??斯菊和紫羊茅對重金屬的富集效果顯著，適宜修復(fù)尾礦土壤化利用過程中的重金??屬污染。??２１??
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2842141