曹詩(shī)龍　劉詩(shī)琪　黃碧捷　胡晶

摘要：指出了除塵灰通過(guò)各種途徑進(jìn)入土壤，不僅會(huì)污染土壤，還會(huì)對(duì)植物的生長(zhǎng)造成巨大的影響。采用高鋅燃煤鍋爐煙氣除塵灰與沙壤土混合處理后，進(jìn)行了黃豆和綠豆幼苗的土壤培養(yǎng)試驗(yàn)，研究了燃煤鍋爐煙氣除塵灰對(duì)黃豆幼苗生長(zhǎng)的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：加入除塵灰能顯著影響幼苗的生長(zhǎng)狀況，其對(duì)豆類(lèi)幼苗的生長(zhǎng)的影響與高鋅除塵灰本身的成分和濃度相關(guān)，施用較低濃度的高鋅除塵灰對(duì)黃豆幼苗的鮮重、干重、株高、根生長(zhǎng)有顯著促進(jìn)作用，過(guò)高的濃度則有抑制作用。

關(guān)鍵詞：除塵灰；豆類(lèi)；幼苗生長(zhǎng)

中圖分類(lèi)號(hào)：TF547

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：16749944（2017）10000603

1 引言

隨著科技的發(fā)展，大量的冶金企業(yè)正在興起，重金屬污染越來(lái)越受到重視。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]，因煤炭鍋爐燃燒而產(chǎn)生的空氣污染物是目前大氣污染的重要來(lái)源。

目前，國(guó)內(nèi)大多數(shù)鋼鐵廠均采用最普遍的返回鋼鐵生產(chǎn)工藝對(duì)含鐵粉塵進(jìn)行綜合利用[2，3]。基于返回工藝的位置，可將其分為燒結(jié)法、煉鋼法和煉鐵法[4]，但除塵灰中K、Na、Zn等有害元素的富集會(huì)對(duì)高爐的運(yùn)作產(chǎn)生不利的影響，甚至發(fā)生事故[5]。國(guó)內(nèi)對(duì)除塵灰的處理工藝發(fā)展比較緩慢，導(dǎo)致每年除塵灰產(chǎn)量大于處理量[6]，大量的除塵灰被隨意堆積，并通過(guò)各種途徑進(jìn)入土壤，當(dāng)污染物數(shù)量和濃度超過(guò)了其負(fù)荷，會(huì)使土壤的自?xún)艄δ苁д{(diào)，土壤環(huán)境惡化，從而影響植物的正常生長(zhǎng)發(fā)育[7]。

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于豆類(lèi)植物生長(zhǎng)影響因素的研究比較成熟，其主要集中在金屬離子的影響等方面[8]，其中研究重金屬離子對(duì)植株的毒性效應(yīng)為大多數(shù)，一般通過(guò)幼苗的株高、干重、鮮重、葉綠素含量等生理指標(biāo)的測(cè)定來(lái)分析來(lái)研究毒性效應(yīng)。大氣污染物如除塵灰通過(guò)各種途徑沉降到土壤中，會(huì)對(duì)其幼苗生長(zhǎng)產(chǎn)生影響，這一方面的研究較少，所以該次研究既可作為生態(tài)污染的參考，也對(duì)如何科學(xué)調(diào)控土壤有一定的實(shí)際意義。

2 試驗(yàn)材料和方法

2.1 試驗(yàn)材料

2.1.1 除塵灰

研究中所選用除塵灰為高鋅除塵灰，其基本化學(xué)成分為：TFe、ZnO、Na2O、SiO2、Pb、CaO、MgO和C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為12.24%、24.81%、10.24%、6.58%、0.79%、0.90%、12.84%和30.81%。

2.1.2 土壤

供試土壤為江漢大學(xué)湖畔沙壤土，土壤基本物理性質(zhì)為：含水率23.4%，pH值6.18，電導(dǎo)率1.05 μs/cm，氧化還原電位337 mV。

2.1.3 混合土壤

供試土壤與燃煤鍋爐煙氣除塵灰按5%除塵灰95%供試土壤，10%除塵灰90%供試土壤，15%除塵灰85%供試土壤，100%供試土壤分為4組不同燃煤鍋爐煙氣除塵灰濃度的土壤（以下稱(chēng)為Zn1，Zn2，Zn3和Ck04組）。

2.2 試驗(yàn)方法

該試驗(yàn)所用黃豆品種為豆?jié){黃豆，綠豆品種為賽銀薄皮綠豆。將顆粒飽滿(mǎn)的黃豆和綠豆于潔凈的蒸餾水中浸種24 h，選擇發(fā)育狀況較好的豆子播種于供試土壤中，選取直徑12 cm的塑料花盆，每盆中加入等量不同配比的混合土壤，各播6粒豆種，并于表層覆土，施加等量蒸餾水至土壤水分飽和，放置于RQX-250B智能型人工氣候箱中培養(yǎng)至子葉脫落即收苗，培養(yǎng)過(guò)程每日施澆等量水，氣候箱內(nèi)晝夜溫度為25℃和20℃，播種培養(yǎng)21 d后收獲幼苗。

2.3 測(cè)定方法

2.3.1 土壤性質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定

用PHS-3C型pH計(jì)測(cè)定試驗(yàn)土樣的pH值；用CON1000臺(tái)式電導(dǎo)率儀測(cè)定試驗(yàn)土樣的電導(dǎo)率；用PHS-3C型pH計(jì)配鉑電極測(cè)定土樣的氧化還原電位；用烘干法測(cè)定土壤的含水率。

2.3.2 幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)的測(cè)定

用常規(guī)方法測(cè)定其株高（cm）、根系鮮重（g）、地上部分鮮重（g）。置于105℃烘箱烘干后用測(cè)定根系干重（g）、地上部分干重（g）。

3 數(shù)據(jù)分析與討論

為Zn1，Zn2，Zn3和Ck0四組播種培養(yǎng)21 d后收獲幼苗，測(cè)量鮮重、地上部分鮮重、干重、地上部分干重和株高的數(shù)據(jù)，采用Origin軟件整理、繪圖、分析規(guī)律。測(cè)定結(jié)果如圖1，圖2所示。

3.1 數(shù)據(jù)分析

3.1.1 對(duì)幼苗干重的影響

在黃豆苗期階段，添加高鋅除塵灰的處理Zn1，Zn2，Zn3中幼苗根系干重與地上部分干重顯著高于Ck0，根系干重與Ck0相比分別增大了52.0%、24.0%、4.0%，其地上干重與Ck0相比分別增大了75%、52.2%、7.6%。在綠豆苗期階段，Zn1，Zn2，Zn3處理中幼苗根系干重與對(duì)照處理Ck0相比分別增大了140.0%、80.0%、40.0%，地上干重與Ck0相比依次增大了83.3%、31.3%、12.5%。由此可見(jiàn)，高鋅除塵灰能促進(jìn)黃豆幼苗的干物質(zhì)積累，能顯著提高綠豆幼苗的干重，但隨著除塵灰濃度越高，干重的增量越小。

3.1.2 對(duì)鮮重的影響

比較黃豆鮮重?cái)?shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，添加高鋅除塵灰的土壤中黃豆幼苗的鮮重與Ck0相比有較為顯著的差異，其中在黃豆苗期階段，加入高鋅除塵灰處理的Zn1，Zn2，Zn3三組中幼苗根系鮮重同Ck0相比分別增大了12.2%、34.0%、12.6%，幼苗地上鮮重與Ck0相比分別增大了27.9%、12.0%、15.9%。比較綠豆鮮重?cái)?shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，加入高鋅除塵灰處理的Zn1，Zn2，Zn3三組中根系鮮重與Ck0相比依次增大了66.1%、16.1%和1.8%，地上鮮重與Ck0相比依次增大了39.0%、19.9%和15.6%。由此可見(jiàn)，除塵灰能不同程度的改變黃豆和綠豆幼苗的鮮重，低濃度的高鋅除塵灰能促進(jìn)幼苗地上部分鮮重的增加，而濃度過(guò)高則反而會(huì)抑制其生長(zhǎng)。

3.1.3 對(duì)株高的影響

對(duì)于黃豆，加入高鋅除塵灰處理的Zn1，Zn2，Zn3三組的幼苗株高都高于Ck0，與對(duì)照相比分別增大了10.3%、5.1%和0.7%，可見(jiàn)高鋅除塵灰對(duì)黃豆株高的促進(jìn)作用，但當(dāng)高鋅除塵灰含量越多，其促進(jìn)幼苗株高增大的能力越弱。觀察綠豆生長(zhǎng)指標(biāo)發(fā)現(xiàn)，加入高鋅除塵灰處理的三組的植株株高均比Ck0的株高大，其株高與對(duì)照相比分別增大了8.1%、6.0%、0.9%，說(shuō)明高鋅對(duì)綠豆幼苗的株高具有一定的促進(jìn)作用，并且隨著此類(lèi)除塵灰濃度逐漸增大，這種促進(jìn)作用隨之減弱。

3.2 討論

該研究只是對(duì)于不同配比的除塵灰與土壤混合后進(jìn)行的對(duì)于豆類(lèi)幼苗生長(zhǎng)的的影響研究，得到了除塵灰對(duì)于黃豆綠豆幼苗生長(zhǎng)起高促低抑的作用。但是并沒(méi)有深入研究燃煤鍋爐煙氣除塵灰對(duì)于土壤性質(zhì)的影響。不同的土壤性質(zhì)能使土壤的水分和結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不同程度的差異，影響土壤環(huán)境中養(yǎng)分供應(yīng)狀況，從而影響植物幼苗的生長(zhǎng)，其中具有代表性的有含水量、pH值和電導(dǎo)率等。

3.2.1 土壤含水量

土壤水分是土壤組成中最為活躍的物質(zhì)，土壤中養(yǎng)分的攝取和吸收，物質(zhì)的遷移和轉(zhuǎn)化都離不開(kāi)水分的作用，因此土壤含水率的多少能直接影響土壤固、氣、液三相的比例以及土壤的生長(zhǎng)發(fā)育。高鋅除塵灰是否對(duì)土壤的含水量帶來(lái)了影響是接下來(lái)要考慮的問(wèn)題。

3.2.2 土壤pH值

植物幼苗的健康生長(zhǎng)要求土壤具有一定范圍的酸堿度，pH值能影響土壤中微量元素的有效釋放，比如鈣、鐵離子等存在于高pH值的環(huán)境中，易形成微溶或者不溶于水的固體化合物，導(dǎo)致難以被植物有效吸收[9]。通常認(rèn)為，pH值和土壤中重金屬的生物可利用性的變化規(guī)律是：伴隨著土壤pH值的上升，很大一部分元素會(huì)因?yàn)槲阶饔脻舛冉档?，?dǎo)致土壤中重金屬的生物可利用性下降，同時(shí)，土壤有機(jī)質(zhì)-金屬絡(luò)合物的穩(wěn)定性也隨pH值的升高而增強(qiáng)[10]。

3.2.3 土壤電導(dǎo)率

近年來(lái)土壤學(xué)的諸多研究結(jié)果表明，土壤電導(dǎo)率這一參數(shù)本身包含了反映土壤物理性質(zhì)和土壤品質(zhì)的豐富信息[11]。土壤電導(dǎo)率是反映土壤鹽分狀況的一項(xiàng)指標(biāo)[12]。除塵灰中富含的金屬氧化物進(jìn)入酸性土壤后生成各種鹽類(lèi)化合物，這些可溶性鹽能一定程度提高土壤的電導(dǎo)率，而根據(jù)劉廣明，楊勁松等的研究結(jié)果表明：土壤電導(dǎo)率隨土壤含水量的增加而呈降低趨勢(shì)，并且土壤中可溶性鹽類(lèi)含量越少，土壤電導(dǎo)率隨含水量的變化速率越大[13]。

4 結(jié)論

高鋅除塵灰對(duì)黃豆，綠豆的幼苗生長(zhǎng)起低促高抑的作用。筆者只探討了高鋅除塵灰在土壤中濃度不同時(shí)對(duì)2種豆類(lèi)植物幼苗生長(zhǎng)的影響，要想全面揭示燃煤鍋爐煙氣除塵灰的影響，除了要考慮土壤的含水率、pH值、土壤電導(dǎo)率等的影響，還需要進(jìn)行更為深入和長(zhǎng)期的試驗(yàn)，以了解其對(duì)土壤性質(zhì)和不同植物的長(zhǎng)期效應(yīng)，科學(xué)地調(diào)控及改善種植土壤的土壤條件。

參考文獻(xiàn)：

[1]

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

[2]龔 俊.從含鐵塵泥回收鐵的試驗(yàn)研究[D].包頭：內(nèi)蒙古科技大學(xué)，2010.

[3]郭秀鍵，舒型武，梁 廣.鋼鐵企業(yè)含鐵塵泥處理與利用工藝[J].環(huán)境工程，2011， 29（2）：96～98.

[4]張文樸.我國(guó)含鐵冶金煙塵綜合利用的研發(fā)進(jìn)展[J].資源再生， 2007（12）：22～24.

[5]蔣新民.鋼鐵廠燒結(jié)機(jī)頭電除塵灰綜合利用[D].湘潭：湘潭大學(xué)，2010.

[6]李擁軍，劉 玉，陳國(guó)康.中國(guó)鋼鐵工業(yè)亟需突破環(huán)?！捌款i”[J].環(huán)境經(jīng)濟(jì)，2007（12）：28～31.

[7]張寧國(guó)，李志峰，李 強(qiáng)，等.燒結(jié)機(jī)頭除塵灰生產(chǎn)氯化鉀的研究[J].萊鋼科技，2010（2）：39～40，44.

[8]張 瓊，陳曉燕，陳 梅，等.鎘對(duì)綠豆幼苗生長(zhǎng)影響的研究[J].漳州師范學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2006（4）：106～111.

[9]王煜琴. 城郊山區(qū)型煤礦廢棄地生態(tài)修復(fù)模式與技術(shù)[D].北京：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，2009.

[10]李國(guó)臣，李澤琴，高 嵐.土壤重金屬生物可利用性的研究進(jìn)展[J].土壤通報(bào)，2012，43（6）：1527～1531.

[11] 孫宇瑞.土壤含水率和鹽分對(duì)土壤電導(dǎo)率的影響[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2000（4）：39～41.

[12] 吳月茹，王維真，王海兵，等. 采用新電導(dǎo)率指標(biāo)分析土壤鹽分變化規(guī)律[J]. 土壤學(xué)報(bào)，2011（4）：869～873.

[13] 劉廣明，楊勁松.土壤含鹽量與土壤電導(dǎo)率及水分含量關(guān)系的試驗(yàn)研究[J].土壤通報(bào)，2001，32（S1）：85～87.