燃煤锅炉烟气除尘灰浸提液对豆类生长的影响研究

陈莎+黄碧捷+刘诗琪+林雪莹

摘要：利用不同的浸提方式对高锌除尘灰进行了浸提，将得到的浸提液用于绿豆种子的培养，根据绿豆种子的发芽及根生长情况来判定除尘灰浸提液对绿豆种子的影响。实验结果表明：高锌除尘灰在酸性浸提下，绿豆种子呈现的是低（1%）促高抑现象；高锌除尘灰在中性浸提下，绿豆种子呈现的是抑制现象；高锌除尘灰在碱性浸提下，绿豆种子呈现的是低（1%）促高抑现象。

关键词：除尘灰；浸提；绿豆；发芽；根生长

中图分类号：X701

文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2016）24-0009-02

1 引言

随着科技的发展，重金属行业越来越受到重视，大量的冶金企业正在兴起，燃煤锅炉的使用也越来越多，而燃煤锅炉烟气除尘灰是冶金工序中使用燃煤锅炉产生的一种固体废物[1]。

国内对除尘灰的处理发展比较缓慢，导致每年除尘灰产量大于处理量[2]。于是大量的除尘灰因为得不到合理的处置而被堆积，有的甚至露天放置，这对周围的生态环境产生了很严重的污染。这些除尘灰里大多含有铁、碳、锌、氧化钙、氧化镁、二氧化硅和一些其他的物质[3]，如长期堆积，对于植物来说也是毁灭性的伤害。

特别是那些有自然灾害的地区，比如酸雨[4]，酸雨淋到除尘灰上，与除尘灰发生反应，提取出除尘灰里的某部分物质，再流入附近的农田土壤或河流中，对其中的动植物构成伤害，最后通过食物链传递到人体中，对人体造成伤害。所以，本次研究可作为生态污染的一种参考。

国内对绿豆种子受各种外来影响的生长状况的研究有很多[5]，比如研究重金属离子、pH值、静电场、极端温度等等外界因素对绿豆种子发芽生长的影响。通过这些研究[6]可以看出，国内在根据绿豆种子的生长状况判断各种外界因素对植物的生长状况的这一技术是相对来说比较成熟的。而判断绿豆种子的生长状况主要根据发芽率、发芽指数、活力指数和根长这几个生长指标。基于此开展相关研究具有一定的实际意义。

2 实验材料和方法

2.1 实验材料

2.1.1 除塵灰

研究中所选用的除尘灰的化学成分分析的数据列于表1中。

2.1.2 浸提剂

研究中选用3种浸提剂。酸性浸提剂为0.25 mol/L醋酸铵+0.25 mol/L醋酸+0.01 mol/L乙二胺四乙酸二钠+0.0125 mol/L硫酸+0.0038 mol/L硝酸的组合溶液；碱性浸提剂为0.01 mol/L的氢氧化钠溶液；中性浸提剂为蒸馏水。

2.1.3 种子

供试绿豆品种是赛银薄皮绿豆。在开始实验的前一天，选取有色泽，颗粒饱满，大小均匀，无虫眼的绿豆种子为试验材料。10粒为一组放入培养皿中，每次实验每种浓度为5组，用清水浸泡一晚，备用。

2.2 浸提实验

研究中总共有3种浸提方式，分别为酸性浸提、中性浸提和碱性浸提。每次浸提时，取5 g除尘灰于锥形瓶中，加入50 mL对应的浸提剂，加塞密封，放入水平振荡仪中，调节至转速为200 r/min，振荡1h之后取出，过滤留下滤液。之后取5个干燥的培养皿，分别放入两层滤纸备用。绿豆的编号为A1、A2、A3、A4、A5；A2为1%滤液+99%水；A3为5%滤液+95%水；A4为10%滤液加90%水；A5为15%+85%水。进行浸提实验时，酸性浸提编号为A酸1-A酸5，中性浸提编号为A中1-A中5，碱性浸提编号为A碱1-A碱5，之后用滤液配制对应的浓度。

2.3 种子在浸提液下的培养实验

将实验前一天泡好的绿豆种子分别放入各种编号的培养皿中，每个培养皿中10粒种子，之后分别按编号加入配制好的浸提液。将种子放入浸提液中的第一天算起，每天更换浸提液，每天统计种子的发芽数，5 d后统计种子的最终发芽数及测量根长。

3 结果与分析

3.1 酸性浸提液对种子生长的影响

将高锌除尘灰酸性浸提液对种子的生长影响数据记录于表2中。

由表2根长数据可以看出，绿豆种子生根有低促高抑的现象。与对照组A酸1相比，酸性浸提液对绿豆种子的根长在一定的范围内具有促进作用。而超过了某一范围之后，酸性浸提液对绿豆种子就表现出明显的抑制作用，而且抑制作用随浸提液的浓度增大而变大。

由表2发芽率等数据可以看出，绿豆种子的发芽也显示出低促高抑的现象。随着浸提液浓度的增加，绿豆种子的发芽率和发芽指数在随之减少，但从活力指数来看，A酸2组中的浸提液对绿豆种子有55.3%的促进作用，而活力指数是表示种子活力的综合指标，所以可以看出A酸2组中的酸性浸提液对绿豆种子的发芽是有促进作用的，而其他浓度则表现出对绿豆种子的抑制作用。

3.2 中性浸提液对种子生长的影响

将高锌除尘灰中性浸提液对种子的生长影响数据记录于表3中。

由表3根长的数据可以看出，绿豆种子的根长受浸提液浓度影响波动较大，与浓度不存在很明显的线性关系，但总体来说都呈现抑制作用，在A中2组中时抑制作用最强，达到43.7%，而在A中5组中时抑制作用反而最弱，只有7.7%，这说明中性浸提的过程中可能浸提出了某些绿豆根伸长需要的成分，浓度高时绿豆需要的成分充足，因此才呈现出高浓度根长高于低浓度根长。

由表3发芽率等数据可以看出，根据绿豆种子的发芽率来看，A中5组中时绿豆发芽率最高，但是发芽指数低于对照组，说明中性浸提液对绿豆种子的发芽也存在一定的抑制作用。其次，根据活力指数来看，A中2组的活力指数最低，抑制率最大，而A中5组时，活力指数最大，抑制率最低，说明中性浸提液对绿豆种子发芽有低抑高促的作用。

3.3 碱性浸提液对种子生长的影响

将高锌除尘灰中性浸提液对种子的生长影响数据记录于表4中。

由表4根长的数据可以看出，绿豆种子在A碱2组中时，促进率达到了最大31.9%，到A碱3组中时，呈现的是微弱的促进作用，之后当浓度继续增大，碱性浸提液依然对绿豆种子的根伸长呈现的是促进作用，但当到A碱5组中时，呈现的是26.3%的抑制作用，说明在低浓度时，碱性浸提液对绿豆种子的根伸长在低浓度时呈现的是促进作用，虽然促进作用不随浓度的变化而变化，而在高浓度时则直接呈现的是抑制作用，且抑制率达到26.3%。

由表4发芽率等数据可以看出，绿豆种子的发芽率在A碱2组中是最高的，发芽指数和活力指数也是最高的，此时浸提液对绿豆种子发芽呈现的是促进作用，但是后来促进作用变为抑制作用，且抑制率越来越大，在A碱5组中时变得最大，达到60.6%，说明碱性浸提液对绿豆种子的发芽呈现的是低促高抑的现象，在A碱2组中时为促进，之后都为抑制，且抑制作用越来越强。

4 不同浸提液对种子生长的影响

研究了各种浸提方式对绿豆种子的影响，侧重点在于浸提方式，根据有关浸提方面的文献可以知道每种浸提液里大概存在的元素种类[7]，之后对现象的分析也是以此为依据。而各种浸提液导致绿豆种子产生不同生长现象的直接原因，即浸提液里含有的真正离子种类和含量则有待进一步分析。

高锌除尘灰在酸性浸提下，绿豆种子呈现的是低（1%）促高抑现象。高锌除尘灰中在加入模拟酸雨[8]即硝酸和硫酸，再加入醋酸、醋酸铵和乙二胺四乙酸二钠之后，其中的一些元素锌、钾、钙、镁、铁等特别是锌，容易被浸提出来，再加上可能还有一部分有毒离子例如铅，于是浸提液中就含有一部分的锌，之后用于种子培养时，绿豆种子在低浓度时生长状况最好，且此时还有促进作用，说明此时的锌含量时绿豆种子生长所需要的，而且此时毒性离子浓度较小。之后随着浓度增大，锌的含量也在增大，超过了绿豆种子的承受范围，于是出现了低促高抑的现象。

高锌除尘灰在中性浸提下，绿豆种子呈现的都是抑制现象。高锌除尘灰被中性溶液也就是水浸提时。绿豆种子的现象是根长无规则，但是发芽率还比较高，这说明中性水浸提液对绿豆种子的发芽率没什么影响但是对根长的影响比较大，导致最后对种子的生长抑制率变大。

高锌除尘灰在碱性浸提下，绿豆种子呈现的是低（1%）促高抑现象。绿豆种子的根长有明显的促进作用，发芽率在浸提液低浓度时也不错，后来随着浸提液浓度浓度的逐渐增大，溶液中离子的浓度和也会随之增加，所以导致绿豆种子出现低促高抑的现象。

5 不同生长环境对种子生长的影响

通过分析除尘灰所含有的成分可知，除尘灰为碱性，其中含有许多碱金属离子，那么这些碱金属离子在遇到酸、碱、盐时分别会产生不同的变化。在酸性浸提下，除尘灰中的大部分碱金属离子会与酸反应，从而被提取出来融入浸提剂中最后变成浸提液，而用此种浸提液去培养种子，对种子造成的伤害就是碱金属离子的原因，溶液中含有大量从除尘灰中带出的碱金属离子，但是由于种子对碱金属离子的吸收并不好，所以酸性浸提下种子的生长状况还比较良好。而在碱性浸提下，由于除尘灰本身就含有碱性，所以浸提出的浸提液碱上加碱，导致种子周围的培养环境盐碱化，从对培养的种子观察可知，用碱性浸提液培养的种子种皮都被侵蚀得很严重，有的甚至腐烂发霉。在中性浸提下与在碱性浸提下是一样的效果，只是种子的种皮没有碱性浸提液培养时被侵蚀得严重。所以这3种方式的意义就在于研究除尘灰对环境进行污染的不同方式，从而可以让我们找出相对应的解决办法或者让除尘灰直接资源化利用。

參考文献：

[1]杨逢庭，赵树民，徐国庆，等.高炉除尘灰的综合利用[J].山东冶金，2015，37（1）：48～51.

[2]王 玮，孟令和.除尘灰综合利用技术的开发与应用[J].中国资源综合利用，2011，29（2）： 23～26.

[3]郭文春.锰矿高炉除尘灰的利用[J].湖南冶金，1998（5）：28～33.

[4]郭朝晖，黄昌勇，廖柏寒.模拟酸雨对污染土壤中Cd、Cu和Zn释放及其形态转化的影响[J].应用生态学报，2003，14（9）：1547～1550.

[5]陈照喜，王晓蓉，田笠卿，等.模拟酸雨下土壤中稀土元素的环境化学行为和植物可利用性研究[J].环境科学学报，1995，15（1）：32～37.

[6]于秋良，杨志贤，李忠芳，等.pH值对绿豆萌发和幼苗生长的影响[J].南方农业学报，2012（10）：40～43.

[7]姜 敏，黄碧捷，陈 莎，等.典型浸提剂的应用及其影响因素研究[J].绿色科技，2015（11）：187～188.

[8]彭彩霞，彭长连，林桂珠，等.模拟酸雨对农作物种子萌发和幼苗生长的影响[J].热带亚热带植物学报，2003，11（4）：400～404.