燃煤鍋爐煙氣除塵灰浸提液對(duì)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(duì)高鋅除塵灰進(jìn)行了浸提，將得到的浸提液用于綠豆種子的培養(yǎng)，根據(jù)綠豆種子的發(fā)芽及根生長情況來判定除塵灰浸提液對(duì)綠豆種子的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：高鋅除塵灰在酸性浸提下，綠豆種子呈現(xiàn)的是低（1%）促高抑現(xiàn)象；高鋅除塵灰在中性浸提下，綠豆種子呈現(xiàn)的是抑制現(xiàn)象；高鋅除塵灰在堿性浸提下，綠豆種子呈現(xiàn)的是低（1%）促高抑現(xiàn)象。

關(guān)鍵詞：除塵灰；浸提；綠豆；發(fā)芽；根生長

中圖分類號(hào)：X701

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-9944（2016）24-0009-02

1 引言

隨著科技的發(fā)展，重金屬行業(yè)越來越受到重視，大量的冶金企業(yè)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(chǎn)生的一種固體廢物[1]。

國內(nèi)對(duì)除塵灰的處理發(fā)展比較緩慢，導(dǎo)致每年除塵灰產(chǎn)量大于處理量[2]。于是大量的除塵灰因?yàn)榈貌坏胶侠淼奶幹枚欢逊e，有的甚至露天放置，這對(duì)周圍的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了很嚴(yán)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(zhì)[3]，如長期堆積，對(duì)于植物來說也是毀滅性的傷害。

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

國內(nèi)對(duì)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(duì)綠豆種子發(fā)芽生長的影響。通過這些研究[6]可以看出，國內(nèi)在根據(jù)綠豆種子的生長狀況判斷各種外界因素對(duì)植物的生長狀況的這一技術(shù)是相對(duì)來說比較成熟的。而判斷綠豆種子的生長狀況主要根據(jù)發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)和根長這幾個(gè)生長指標(biāo)?；诖碎_展相關(guān)研究具有一定的實(shí)際意義。

2 實(shí)驗(yàn)材料和方法

2.1 實(shí)驗(yàn)材料

2.1.1 除塵灰

研究中所選用的除塵灰的化學(xué)成分分析的數(shù)據(jù)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(shí)驗(yàn)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(yàn)材料。10粒為一組放入培養(yǎng)皿中，每次實(shí)驗(yàn)每種濃度為5組，用清水浸泡一晚，備用。

2.2 浸提實(shí)驗(yàn)

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(shí)，取5 g除塵灰于錐形瓶中，加入50 mL對(duì)應(yīng)的浸提劑，加塞密封，放入水平振蕩儀中，調(diào)節(jié)至轉(zhuǎn)速為200 r/min，振蕩1h之后取出，過濾留下濾液。之后取5個(gè)干燥的培養(yǎng)皿，分別放入兩層濾紙備用。綠豆的編號(hào)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(jìn)行浸提實(shí)驗(yàn)時(shí)，酸性浸提編號(hào)為A酸1-A酸5，中性浸提編號(hào)為A中1-A中5，堿性浸提編號(hào)為A堿1-A堿5，之后用濾液配制對(duì)應(yīng)的濃度。

2.3 種子在浸提液下的培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)

將實(shí)驗(yàn)前一天泡好的綠豆種子分別放入各種編號(hào)的培養(yǎng)皿中，每個(gè)培養(yǎng)皿中10粒種子，之后分別按編號(hào)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(tǒng)計(jì)種子的發(fā)芽數(shù)，5 d后統(tǒng)計(jì)種子的最終發(fā)芽數(shù)及測量根長。

3 結(jié)果與分析

3.1 酸性浸提液對(duì)種子生長的影響

將高鋅除塵灰酸性浸提液對(duì)種子的生長影響數(shù)據(jù)記錄于表2中。

由表2根長數(shù)據(jù)可以看出，綠豆種子生根有低促高抑的現(xiàn)象。與對(duì)照組A酸1相比，酸性浸提液對(duì)綠豆種子的根長在一定的范圍內(nèi)具有促進(jìn)作用。而超過了某一范圍之后，酸性浸提液對(duì)綠豆種子就表現(xiàn)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(fā)芽率等數(shù)據(jù)可以看出，綠豆種子的發(fā)芽也顯示出低促高抑的現(xiàn)象。隨著浸提液濃度的增加，綠豆種子的發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)在隨之減少，但從活力指數(shù)來看，A酸2組中的浸提液對(duì)綠豆種子有55.3%的促進(jìn)作用，而活力指數(shù)是表示種子活力的綜合指標(biāo)，所以可以看出A酸2組中的酸性浸提液對(duì)綠豆種子的發(fā)芽是有促進(jìn)作用的，而其他濃度則表現(xiàn)出對(duì)綠豆種子的抑制作用。

3.2 中性浸提液對(duì)種子生長的影響

將高鋅除塵灰中性浸提液對(duì)種子的生長影響數(shù)據(jù)記錄于表3中。

由表3根長的數(shù)據(jù)可以看出，綠豆種子的根長受浸提液濃度影響波動(dòng)較大，與濃度不存在很明顯的線性關(guān)系，但總體來說都呈現(xiàn)抑制作用，在A中2組中時(shí)抑制作用最強(qiáng)，達(dá)到43.7%，而在A中5組中時(shí)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(shí)綠豆需要的成分充足，因此才呈現(xiàn)出高濃度根長高于低濃度根長。

由表3發(fā)芽率等數(shù)據(jù)可以看出，根據(jù)綠豆種子的發(fā)芽率來看，A中5組中時(shí)綠豆發(fā)芽率最高，但是發(fā)芽指數(shù)低于對(duì)照組，說明中性浸提液對(duì)綠豆種子的發(fā)芽也存在一定的抑制作用。其次，根據(jù)活力指數(shù)來看，A中2組的活力指數(shù)最低，抑制率最大，而A中5組時(shí)，活力指數(shù)最大，抑制率最低，說明中性浸提液對(duì)綠豆種子發(fā)芽有低抑高促的作用。

3.3 堿性浸提液對(duì)種子生長的影響

將高鋅除塵灰中性浸提液對(duì)種子的生長影響數(shù)據(jù)記錄于表4中。

由表4根長的數(shù)據(jù)可以看出，綠豆種子在A堿2組中時(shí)，促進(jìn)率達(dá)到了最大31.9%，到A堿3組中時(shí)，呈現(xiàn)的是微弱的促進(jìn)作用，之后當(dāng)濃度繼續(xù)增大，堿性浸提液依然對(duì)綠豆種子的根伸長呈現(xiàn)的是促進(jìn)作用，但當(dāng)?shù)紸堿5組中時(shí)，呈現(xiàn)的是26.3%的抑制作用，說明在低濃度時(shí)，堿性浸提液對(duì)綠豆種子的根伸長在低濃度時(shí)呈現(xiàn)的是促進(jìn)作用，雖然促進(jìn)作用不隨濃度的變化而變化，而在高濃度時(shí)則直接呈現(xiàn)的是抑制作用，且抑制率達(dá)到26.3%。

由表4發(fā)芽率等數(shù)據(jù)可以看出，綠豆種子的發(fā)芽率在A堿2組中是最高的，發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)也是最高的，此時(shí)浸提液對(duì)綠豆種子發(fā)芽呈現(xiàn)的是促進(jìn)作用，但是后來促進(jìn)作用變?yōu)橐种谱饔?，且抑制率越來越大，在A堿5組中時(shí)變得最大，達(dá)到60.6%，說明堿性浸提液對(duì)綠豆種子的發(fā)芽呈現(xiàn)的是低促高抑的現(xiàn)象，在A堿2組中時(shí)為促進(jìn)，之后都為抑制，且抑制作用越來越強(qiáng)。

4 不同浸提液對(duì)種子生長的影響

研究了各種浸提方式對(duì)綠豆種子的影響，側(cè)重點(diǎn)在于浸提方式，根據(jù)有關(guān)浸提方面的文獻(xiàn)可以知道每種浸提液里大概存在的元素種類[7]，之后對(duì)現(xiàn)象的分析也是以此為依據(jù)。而各種浸提液導(dǎo)致綠豆種子產(chǎn)生不同生長現(xiàn)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(jìn)一步分析。

高鋅除塵灰在酸性浸提下，綠豆種子呈現(xiàn)的是低（1%）促高抑現(xiàn)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(yǎng)時(shí)，綠豆種子在低濃度時(shí)生長狀況最好，且此時(shí)還有促進(jìn)作用，說明此時(shí)的鋅含量時(shí)綠豆種子生長所需要的，而且此時(shí)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(xiàn)了低促高抑的現(xiàn)象。

高鋅除塵灰在中性浸提下，綠豆種子呈現(xiàn)的都是抑制現(xiàn)象。高鋅除塵灰被中性溶液也就是水浸提時(shí)。綠豆種子的現(xiàn)象是根長無規(guī)則，但是發(fā)芽率還比較高，這說明中性水浸提液對(duì)綠豆種子的發(fā)芽率沒什么影響但是對(duì)根長的影響比較大，導(dǎo)致最后對(duì)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(xiàn)的是低（1%）促高抑現(xiàn)象。綠豆種子的根長有明顯的促進(jìn)作用，發(fā)芽率在浸提液低濃度時(shí)也不錯(cuò)，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(huì)隨之增加，所以導(dǎo)致綠豆種子出現(xiàn)低促高抑的現(xiàn)象。

5 不同生長環(huán)境對(duì)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(shí)分別會(huì)產(chǎn)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(huì)與酸反應(yīng)，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(yǎng)種子，對(duì)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(duì)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(dǎo)致種子周圍的培養(yǎng)環(huán)境鹽堿化，從對(duì)培養(yǎng)的種子觀察可知，用堿性浸提液培養(yǎng)的種子種皮都被侵蝕得很嚴(yán)重，有的甚至腐爛發(fā)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(yǎng)時(shí)被侵蝕得嚴(yán)重。所以這3種方式的意義就在于研究除塵灰對(duì)環(huán)境進(jìn)行污染的不同方式，從而可以讓我們找出相對(duì)應(yīng)的解決辦法或者讓除塵灰直接資源化利用。

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