论文部分内容阅读
为了解决日益严重的农田灌溉水重金属污染的环境问题,使用沉砂池+植物塘组合形式,在湖南醴陵安沙以及黄谷建立表面流人工湿地,分别对以养殖与矿山污染废水为源头的农田灌溉水中的重金属污染进行修复。本研究选用狐尾藻、水葫芦、水荷莲作为人工湿地植物塘中的水生植物,于4月至9月水稻灌水期对人工湿地进水口、出水口以及各单元中Cd、Pb、Zn、Cu浓度进行监测,计算人工湿地对各重金属的去除率以及各单元池体的贡献率,对人工湿地的修复性能进行评价;同时,对人工湿地中的水生植物体内重金属分布与富集状态进行监测,探求并比较重金属Cd、Pb、Zn、Cu在三种植物中的富集系数以及规律,筛选出针对不同重金属污染的优势植物。主要结果如下:(1)安沙人工湿地对Cd、Pb、Zn、Cu的去除效率分别为77.8%、70.71%、62.56%、61.94%,人工湿地对不同重金属的污染去除效率均达到60%以上。通过对贡献率的分析,对Cd的去除一号池、二号池、三号池分别为18.69%、24.09%、28.39%,说明植物塘(二号池、三号池)可以对Cd的去除起到促进作用。而对Cu的去除情况相反,一号池的贡献率为28.19%,二号池为20.21%,三号池为13.57%,这表明对于Cu的去除,一号池处于主导地位。对于Pb、Zn的去除,除了对Zn的去除中二号池仅为13.73%,人工湿地的各单元贡献率差异不大。同时,安沙人工湿地对污染物的去除有着一定的效果,人工湿地中进水口COD浓度为103mg/L,出水口浓度为31 mg/L,去除率达到69.9%。BOD的浓度从进水口的16.3mg/L降低至9.6 mg/L,去除率达到41.1%;对于氨氮也有着不错的去除效率,进水口的氨氮浓度为0.842 mg/L,在经过人工湿地的修复处理后为0.447 mg/L,去除率达到46.9%;同时在总磷总氮方面也能起到一定的去除效果,去除率分别为26.9%、56.1%,相比其他污染物的去除效果稍弱,其中对磷的去除效果最弱。(2)对于黄谷人工湿地水体中重金属的去除,黄谷人工湿地中Cd、Pb、Zn、Cu去除效率分别为60.63%、77.78%、63.85%、66.86%,其中Pb的去除效果最好,Cd的去除率最低,四种重金属的去除率都保持在60%以上。通过对各湿地单元贡献率的分析发现,在对水体中Pb、Zn进行去除时,植物塘(二号池、三号池)的贡献率相较一号池有明显的提高。同时还对黄谷人工湿地的污染物去除情况进行了监测,COD的含量从76 mg/L降低至17 mg/L,去除率达到77.6%;BOD的含量由13.5 mg/L降至6.6 mg/L,去除效率为51.1%。人工湿地对对于氨氮、总磷、总氮去除率分别达到46.9%、44.5%、58.3%。(3)人工湿地中的水生植物对不同重金属有不同的去除效果,其中对Pb的去除效果最为明显,在湿地单元中植物塘去除Pb的占比最大。通过对湿地中的植物富集各种重金属的BCF值来进行排序,可以得出在对Cd、Pb、Cu的修复过程中,各水生植物的BCF排序分别为水葫芦>狐尾藻>水荷莲、水葫芦>狐尾藻>水荷莲、水葫芦>狐尾藻>水荷莲,其中水生植物对Zn的富集由于无法进行间接比较的导致无法对其富集能力进行排序。由数据可知,四种重金属在植物体内的按照富集量排序为Zn>Pb>Cu>Cd,除Zn以外其他重金属遵循在植物体内富集浓度根>茎>叶的规律,Zn则在植物体内各部位呈现同样高的富集浓度。通过对人工湿地中的植物进行比较,得出结论为水葫芦在富集Cd、Pb、Cu时是优势植物,尤其在富集Pb、Cu时有着十分高的生物富集系数。狐尾藻在富集Zn时为优势植物。