生態(tài)浮床處理電鍍行業(yè)重金屬?gòu)U水的植物優(yōu)勢(shì)種篩選

張曉斌，劉 鵬

(1.湖南省湘潭市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院， 湖南 湘潭 411100，2.浙江師范大學(xué) 植物學(xué)實(shí)驗(yàn)室， 浙江 金華 321004)

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生態(tài)浮床處理電鍍行業(yè)重金屬?gòu)U水的植物優(yōu)勢(shì)種篩選

張曉斌1，劉 鵬2

(1.湖南省湘潭市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院， 湖南 湘潭 411100，2.浙江師范大學(xué) 植物學(xué)實(shí)驗(yàn)室， 浙江 金華 321004)

摘要：采用模擬生態(tài)浮床方法，從植物生長(zhǎng)情況和生態(tài)浮床凈化效率兩方面評(píng)價(jià)了鳳眼蓮(Eichnornia crassipes)、空心蓮子草(Alternanthera philoxcroide)、鴨跖草(Commelina commelis)、紫鴨跖草(Setcreasea purpurea Boom)、黑麥草(Lolium perenne)、水芹(Oenanthe decumbens)、李氏禾(Leersia hexandra)、美女櫻(Verena hybrida)、沿街草(Ophiopogon bodinieri)等9種水生植物本地種對(duì)凈化電鍍廢水中重金屬的綜合能力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：供試9種植物中鳳眼蓮、水芹最適合用于生態(tài)浮床方法對(duì)電鍍廢水中重金屬的凈化。

關(guān)鍵詞：生態(tài)浮床；植物；重金屬；凈化效率；電鍍

1引言

電鍍業(yè)是當(dāng)今全球三大污染工業(yè)之一，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展電鍍工業(yè)的規(guī)模亦在不斷擴(kuò)大，排放的廢水量也越來(lái)越大。電鍍廢水主要包括電鍍漂洗廢水、鈍化廢水、鍍件酸洗廢水、極板清洗廢水和車(chē)間清洗廢水等，其中主要含有鉻、鋅、銅、鎘、鉛、鎳等重金屬離子以及酸和堿[1]。電鍍廢水污染的水體進(jìn)入土壤，在農(nóng)產(chǎn)品中積累，從而進(jìn)入食物鏈。重金屬一旦通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體，不會(huì)發(fā)生分解，而是積蓄在體內(nèi)，對(duì)人體造成潛在性的危害，例如，引起致畸、致癌和致突變等。因此，如何有效去除水環(huán)境中的重金屬具有十分緊迫的現(xiàn)實(shí)和長(zhǎng)遠(yuǎn)意義。

電鍍廢水的處理方法主要有化學(xué)沉淀法、氧化還原法、溶劑萃取分離法、吸附法、膜分離技術(shù)、離子交換法、生物處理技術(shù)等。生態(tài)浮床是生物處理技術(shù)的一種，它是運(yùn)用無(wú)土栽培技術(shù)原理，將現(xiàn)代農(nóng)藝、生態(tài)工程措施相結(jié)合，是一種水面無(wú)土種植植物技術(shù)，屬于原位生態(tài)修復(fù)技術(shù)[2]，又被稱為生物浮床、人工浮島和人工浮床。植物根系有著強(qiáng)大的吸收、吸附作用，可以截留水中氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，再通過(guò)定期收割植物將其搬離水體，已達(dá)到凈化水質(zhì)的目的[3]。自20世紀(jì)70年代末在德國(guó)設(shè)計(jì)建造并投入應(yīng)用開(kāi)始，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)廢水處理、城市污水處理、富營(yíng)養(yǎng)湖泊治理等方面[3]。余俊等采用生態(tài)浮床技術(shù)研究不同水力停留時(shí)間(HRT)、pH值、曝氣強(qiáng)度及污染負(fù)荷條件下美人蕉對(duì)含銅廢水的修復(fù)效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)美人蕉生態(tài)浮床系統(tǒng)對(duì)含銅廢水具有較好的處理效果[4]。生態(tài)浮床對(duì)于重金屬?gòu)U水尤其是對(duì)電鍍廢水的處理效果相關(guān)研究較少。

將9種水生植物本地種采用模擬生態(tài)浮床技術(shù)，對(duì)凈化電鍍廢水中重金屬的綜合能力進(jìn)行評(píng)價(jià)。通過(guò)觀測(cè)植物的生長(zhǎng)狀況和電鍍廢水中重金屬的凈化效率兩方面，篩選生態(tài)浮床處理電鍍行業(yè)重金屬?gòu)U水的植物優(yōu)勢(shì)種，為生態(tài)浮床實(shí)際應(yīng)用于電鍍廢水處理提供理論基礎(chǔ)。

2材料和方法

2.1實(shí)驗(yàn)材料

植物：鳳眼蓮(Eichnorniacrassipes)、空心蓮子草(Alternantheraphiloxcroide)、鴨跖草(Commelinacommelis)、紫鴨跖草(SetcreaseapurpureaBoom)、黑麥草(Loliumperenne)、水芹(Oenanthejauanica)、李氏禾(LeersiahexandraSwartz)、美女櫻(Verenahybrida)、沿街草(Ophiopogonbodinieri)等9種水生植物，采自浙江師范大學(xué)校園及附近地區(qū)，移栽于浙江師范大學(xué)生物園中。

廢水：人工配制實(shí)驗(yàn)污水，污水中重金屬的濃度污水中主要重金屬的原始濃度見(jiàn)表1。

表1　污水中重金屬的原始濃度

2.2實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與運(yùn)行

供試植物多為雜草，用模擬生態(tài)浮床方法能夠有效控制其過(guò)度繁殖。植物均取自浙江師范大學(xué)生物園，反復(fù)用去離子水沖洗之后，挑選生長(zhǎng)一致且長(zhǎng)勢(shì)相同的植物轉(zhuǎn)移到4.0 L的水培容器中，用泡沫板固定，預(yù)處理2周后，進(jìn)行人工配制實(shí)驗(yàn)污水和對(duì)照處理，重復(fù)3次，每天用0.1 mol/L NaOH或0.1 mol/L HCl調(diào)節(jié)營(yíng)養(yǎng)液pH值至6 ± 0.3。植物處理45 d后收獲，采樣測(cè)定。

2.3測(cè)定項(xiàng)目及方法

2.3.1植物生長(zhǎng)情況記錄

觀察記錄植株新葉、老葉、根系是否出現(xiàn)明顯癥狀，是否開(kāi)始枯黃，根系是否出現(xiàn)輕微變色等傷害癥狀。

2.3.2污水中重金屬含量測(cè)定

在15 d取水樣，將采集水樣過(guò)濾，用ICP儀測(cè)定各水樣中Cr、Cu、Zn、Fe等重金屬含量。

3結(jié)果與分析

3.1各種植物在電鍍廢水中的生長(zhǎng)狀況

表2結(jié)果顯示，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，重金屬污水對(duì)部分植物的生長(zhǎng)產(chǎn)生明顯的毒害抑制作用，如空心蓮子草在重金屬污水處理下出現(xiàn)爛根現(xiàn)象，新根少而疏、黃而短，老葉產(chǎn)生黃化，葉小而圓，莖粗而短，株高顯著下降。有相似癥狀還有美女櫻、鴨跖草、李氏禾、水芹。生長(zhǎng)較好的植物有沿階草、黑麥草、紫鴨跖草等。鳳眼蓮在污水處理下的生長(zhǎng)情況最好，有較多新葉或新芽產(chǎn)生，地下部分根也生長(zhǎng)較好，產(chǎn)生較多新根，與對(duì)照組植物無(wú)顯著差異。另外，李氏禾在生長(zhǎng)過(guò)程中易受到蚜蟲(chóng)侵害，幾乎所有的新葉上都布滿蚜蟲(chóng)。污水對(duì)植物地下部分生長(zhǎng)的抑制作用比較地上部分更為明顯。

表2　重金屬污水處理45d后對(duì)9種生態(tài)浮床水生植物的外部傷害

3.2同植物對(duì)電鍍廢水中重金屬(Cr 、Zn 、Fe)的去除效果

從表3中可以看出，生態(tài)浮床系統(tǒng)得到了較好的效果，但不同植物對(duì)污水中不同金屬的去除效果有所不同。就鉻而言，植物去除效果很好，從大到小依次為美女櫻、李氏禾、水芹、鴨跖草、鳳眼蓮、沿階草、黑麥草、紫鴨跖草、空心蓮子草；而對(duì)污水中鋅的去除效果較好的有水芹、紫鴨跖草、鳳眼蓮和空心蓮子草，去除率都在80 %以上；除紫鴨跖草外，其他植物對(duì)鐵的去除率都在90 %以上，效果非常理想。而污水中銅的去除率也都在75 %以上，從大到小依次為美女櫻、鳳眼蓮、水芹 、鴨跖草、沿階草、紫鴨跖草、李氏禾、空心蓮子草、黑麥草。

表3　經(jīng)過(guò)45d九種植物對(duì)污水中重金屬總的去除率　±s)

4結(jié)論

結(jié)合植物生長(zhǎng)狀況和它們對(duì)污水重金屬去除效果，通過(guò)模擬生態(tài)浮床技術(shù)進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：供試9種植物中鳳眼蓮、水芹最適合用于對(duì)電鍍廢水中重金屬的凈化，沿階草、黑麥草、紫鴨跖草3種植物的抗污性較強(qiáng)，而李氏禾對(duì)鉻去除能力強(qiáng)但較易遭蚜蟲(chóng)侵害，美女櫻抗污性弱，鴨跖草和空心蓮子草的抗污和凈化能力都一般。

參考文獻(xiàn)：

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[4]余俊, 黃芃芃, 梁秋琴,等. 美人蕉生態(tài)浮床處理銅廢水[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué), 2012, 40(12): 7331～7333.

收稿日期：2016-05-02

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金(編號(hào)：41571049，30540056)

作者簡(jiǎn)介：張曉斌(1982—)，女，工程師，碩士，主要從事環(huán)境工程、環(huán)境影響評(píng)價(jià)等研究工作。

中圖分類(lèi)號(hào)：X703

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1674-9944(2016)12-0103-02