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本研究对不同水生和湿生植物对重金属废水中Cu、Pb、Cd去除能力和富集特征进行了分析,并进一步探讨了用沸石固定后填料对植物去除重金属Cu、Pb、Cd的影响,经过筛选与驯化最终从20种水生植物中选取9种对重金属耐性高、植物生物量大且生长周期长的植物,即再力花、美人蕉、水烛、旱伞草、梭鱼草、慈姑、菖蒲、水葫芦和大藻。利用这9种植物构建了一种由人工湿地单元(CW)、生态浮床单元(EFB)和生物塘单元(PP)串联而成的组合式水生植物净化系统(CPS),探讨了组合式装置净化效率和不同处理单元中水生植物对Cu、Pb、Cd的去除能力及富集特征。在本研究的最后探讨了水生植物美人蕉为对重金属的耐性机制及修复后植物的资源化问题。得到如下结论:
⑴植物富集净化污染物能力的次序为:沉水植物>浮水植物>挺水植物,但对重金属的耐性能力则为挺水植物>浮水植物>沉水植物。当重金属废水流经组合式净化系统(CPS)时,人工湿地单元(CW)经过填料快速吸附和挺水植物的吸收富集,可大大降低水体中重金属浓度,对后续处理单元具有很好的缓冲作用;生态浮床单元(EFB)不仅可以采用湿生植物,也可采用驯化后的陆生植物,且易于植物的更新和管理;而生物塘(PP)中的浮水植物或沉水植物对重金属抗性低但其吸收净化能力很高,可起到深度净化作用。
⑵经过为期60 d的连续运行,组合式净化系统(CPS)对Cu、Pb、Cd的去除率非常高且较为稳定,可分别达到Cu93.5-96.8%、Pb94.5-95.2%和Cd95.6-97.4%,3种重金属出水浓度均可达到GB3838-2002Ⅲ类水排放要求。人工湿地单元(CW)对重金属去除贡献率最高,其次为生态浮床处理单元(EFB),而水生植物塘(PP)主要起到深度处理作用。植物在系统运行期间,生长状况良好,且重金属累积量较高。所选植物不同部位对3种重金属的吸收富集能力均表现为茎、叶<根。
⑶水生植物经净化处理后,可用于制作生物碳的原材料。由于生物炭在土壤中极为稳定,被吸收的重金属经植物碳化固定后在土壤中释放速度极其缓慢,不容易造成二次污染。