稀土钇的生物效应及其对浸矿剂硫酸铵的响应

稀土在开采、冶炼及提纯的过程中不可避免产生废水、废渣等废弃物，致使稀土元素在自然环境尤其在土壤环境中蓄积，因此稀土元素在土壤中的蓄积行为及其产生的生物效应愈来愈受到人们的重视。本课题以龙南离子型富钇稀土矿的矿山土壤为研究背景，分别研究了稀土钇和富钇稀土矿山土壤及其在浸矿剂硫酸铵影响下对水稻和蚯蚓的生物有效性，借用现代分析手段分析了稀土钇在土壤中的赋存形态、含量及生物对钇的富集量；利用酶活生物标记法研究了稀土钇在硫铵影响下的生物有效性，并分析其机理及相关性。 1. 稀土钇Y对水稻的生物有效性试验，研究结果表明：在适宜浓度下，稀土钇Y对水稻的生长具有促进作用，能够提高水稻的生物量、叶绿素、蛋白质含量和抗氧化酶(SOD、POD和CAT)活性，降低丙二醛(MDA)含量；土壤中稀土钇Y的最佳适宜浓度为100mg/kg。稀土钇Y浓度过高时，则抑制水稻的生长，对水稻的生长具有毒害作用。水稻对钇的富集量与土壤中稀土钇Y的含量呈线性关系，相关系数为R2=0.9982。 2.稀土钇 Y 对蚯蚓的急性毒性效应试验，研究结果表明：滤纸接触法测得钇对蚯蚓的半数致死浓度LC50为0.18 g/L；土壤法测得钇对蚯蚓的半数致死浓度LC50值为1.08 g/kg。稀土钇Y对蚯蚓具有毒性作用，属低毒级。通过ICP-AES测定两种不同试验方法中钇在蚯蚓体内的富集量，发现硝酸钇浓度及染毒时间、蚯蚓的死亡率及速度和钇在蚯蚓体内的富集三者存在显著的相关性。 3. 稀土钇Y在(NH4)2SO4影响下的生物有效性试验，研究结果表明：稀土钇Y的生物有效性与浸矿剂(NH4)2SO4有相关性。在(NH4)2SO4的胁迫下，低浓度(0~100mg/kg)的稀土钇 Y 可以提高抗氧化酶(SOD、POD 和 CAT)活性，降低 MDA 的含量，缓解水稻受(NH4)2SO4的胁迫；其中稀土钇Y的浓度为100mg/kg时，缓解效果最显著；当稀土钇Y浓度高于500mg/kg时，水稻总重、株高重和根重均低于对照，其他指标的变化情况与低浓度组相反，可能高浓度的稀土钇对水稻产生毒性所致。水稻对钇的富集量与土壤中稀土钇 Y的含量也呈线性关系，相关系数为R2=0.9884。 4. 矿山土壤中浸矿剂(NH4)2SO4的生物有效性试验，研究结果表明：在矿山土壤中，浸矿剂(NH4)2SO4对水稻的生物量、叶绿素含量、蛋白质，和水稻的抗氧化酶活性(SOD、POD、CAT)具有抑制作用，提高丙二醛的含量。(NH4)2SO4含量增加到 3.0g/kg 时，土壤中稀土元素的四种赋存形态含量、水稻对稀土的富集总量及水稻根部对稀土的富集量均达到峰值，说明浸矿剂对水稻的生长是有害的。