植物-基質(zhì)人工濕地系統(tǒng)凈化Zn殘留廢水的實(shí)驗(yàn)研究

曹雯婕，陳銀萍，楊 波，柯昀琪，李曉輝，吳仁杰

(蘭州交通大學(xué) 環(huán)境與市政工程學(xué)院，蘭州 730070)

隨著全球工業(yè)的飛速發(fā)展，重金屬對(duì)水體的污染程度日益加重.傳統(tǒng)的處理方法存在二次污染和成本高等缺陷[1].人工濕地是一種人工建造的安全高效的生態(tài)處理技術(shù)，植物和基質(zhì)都是其重要組成部分.大量研究表明，基質(zhì)在重金屬去除中起主要作用.一方面，大部分重金屬通過(guò)基質(zhì)攔截過(guò)濾和生成氫氧化物沉淀等方式被去除；另一方面，基質(zhì)為植物和微生物提供了良好的生長(zhǎng)載體[2].雖然植物對(duì)去除重金屬方面起的作用較小[3]，但它同樣重要，植物可以通過(guò)根系直接吸收重金屬，同時(shí)植物根系產(chǎn)生的氧氣促進(jìn)了微生物的活性，植物根分泌的有機(jī)物為微生物的繁殖代謝提供了碳源，間接有助于重金屬的分解去除[4].馮旭等[5]研究表明，回流立式組合人工濕地對(duì)多種重金屬混合廢水中Zn的平均去除率為51.92%.招文銳等[6]研究中，鉛鋅選礦廢水經(jīng)寬葉香蒲(TyphalatifoliaL.)人工濕地處理后Zn的凈化率高達(dá)97.3%，因此，可以將人工濕地技術(shù)應(yīng)用到含Zn廢水的處理中.

當(dāng)前人工濕地對(duì)有機(jī)廢水脫氮除磷的研究較多[7]，且主要集中于高效基質(zhì)的選擇[8]，而對(duì)于植物-基質(zhì)搭配構(gòu)建的濕地系統(tǒng)對(duì)重金屬的去除及植物-基質(zhì)可能存在的協(xié)同作用鮮見(jiàn)報(bào)道.粉煤灰富含二氧化硅和氧化鋁等物質(zhì)，比表面積大，表面多孔，廉價(jià)易得，對(duì)廢水中的Zn具有很強(qiáng)的去除能力[9]，但大多數(shù)研究往往通過(guò)改性增強(qiáng)粉煤灰的吸附性能[10]，極少研究其與植物的協(xié)同作用.水葫蘆(Eichhorniacrassipes)[11]和燈芯草(Juncuseffusus)[12]對(duì)Zn均有很好的去除效果，譚彩云等[13]研究表明，水葫蘆對(duì)Zn的凈化吸收主要集中在前2天，認(rèn)為水葫蘆可以在較快的時(shí)間內(nèi)完成Zn的凈化，有助于縮短人工濕地的處理周期，提高凈化效率.另外，濕地植物有利于系統(tǒng)的水力傳輸.有研究報(bào)道經(jīng)3～5個(gè)月的進(jìn)水處理后，與不種植物的對(duì)照組相比，種有燈芯草的濕地系統(tǒng)滲透能力好，廢水滲入基質(zhì)的速度很快[14].水芹菜(Oenanthejavanica)抗逆性強(qiáng)且耐低溫[15]，可以保證濕地系統(tǒng)冬季的平穩(wěn)運(yùn)行.研究表明不同生活型植物組合對(duì)污染物的處理效果優(yōu)于單一植物[16].陳金發(fā)等[17]發(fā)現(xiàn)蘆葦(Phragmitesaustralis(Cav.)Trin.exSteu)+水葫蘆和燈芯草+水葫蘆+菹草(Potamogetoncrispus)的這兩個(gè)組合對(duì)污水中BOD、COD、氨氮以及Zn、Cu、Pb等具有良好的去除效果.因此，將粉煤灰、河沙及混合基質(zhì)與燈芯草、水芹菜和水葫蘆搭配構(gòu)建成小型人工濕地系統(tǒng)，對(duì)比分析不同基質(zhì)系統(tǒng)對(duì)廢水中Zn的去除效果，探討植物與基質(zhì)間可能存在的交互作用，同時(shí)對(duì)比3種植物對(duì)Zn的吸收富集效果，以期為處理含Zn廢水人工濕地的構(gòu)建提供選材參考.

1 材料和方法

1.1 植物與基質(zhì)的選擇

實(shí)驗(yàn)植物選用燈芯草、水芹菜和水葫蘆.人工濕地基質(zhì)分3種：粉煤灰(H)、河砂(S)和體積比為1∶1的粉煤灰+河砂(S+H).3種植物購(gòu)自蘭州市某種植基地，粉煤灰購(gòu)于蘭州長(zhǎng)盛源粉煤灰公司，河砂購(gòu)自蘭州市黃河河砂市場(chǎng)，土壤取自蘭州市周邊農(nóng)田，基質(zhì)的基本理化性質(zhì)詳見(jiàn)表1.

表1 供試基質(zhì)的理化性質(zhì)(平均數(shù)±SE)

1.2 模擬廢水的配制

結(jié)合本課題組前期實(shí)驗(yàn)結(jié)果及其他研究[18]，模擬廢水中的Zn的濃度設(shè)為100 mg·L-1.將ZnCl2(分析純)溶于去離子水中，配成100 mg·L-1的模擬含Zn廢水，pH為7.0～7.3，電導(dǎo)率為0.020 6 ms·cm-1.

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 實(shí)驗(yàn)裝置

塑料水桶的規(guī)格為0.34 m×0.22 m×0.18 m(長(zhǎng)×寬×高)，最底層放置5 cm厚的礫石，礫石直徑為3～5 cm，礫石上放置一層約100目的薄窗紗，防止上層基質(zhì)下落阻塞礫石間隙；薄窗紗上放置約12 cm厚的濕地基質(zhì)；最上層鋪一層8 cm厚的土壤，土壤為過(guò)10目篩的均勻黃土，防止進(jìn)水沖散基質(zhì)和陽(yáng)光直射粉煤灰.出水口位于裝置底部，直徑為1.00 cm，同時(shí)安裝高位水箱用于進(jìn)水(見(jiàn)圖1).

圖1 實(shí)驗(yàn)裝置示意圖Fig.1 Schematic diagram of experimental equipment

1.3.2 實(shí)驗(yàn)運(yùn)行

開(kāi)始正式實(shí)驗(yàn)前先連續(xù)進(jìn)清水一周，確保系統(tǒng)不漏水，同時(shí)實(shí)驗(yàn)組栽入數(shù)量相同，長(zhǎng)勢(shì)相近的3種植物，每個(gè)塑料箱內(nèi)種2株水芹菜，2苗水葫蘆，2簇

燈芯草(20株/簇)，進(jìn)行植物的穩(wěn)定性培養(yǎng)，并設(shè)計(jì)空白對(duì)照組，實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次，具體如下：

1) 實(shí)驗(yàn)組Ⅰ：栽入濕地植物，即系統(tǒng)S-Ⅰ、H-Ⅰ、S+H-Ⅰ；

2) 對(duì)照組Ⅱ：不種植物，即系統(tǒng)S-Ⅱ、H-Ⅱ、S+H-Ⅱ.

等到系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后(7 d)加入模擬廢水進(jìn)行Zn的去除實(shí)驗(yàn)，進(jìn)水Zn濃度為100 mg·L-1.第1天上午9:00進(jìn)8 L廢水，基質(zhì)淹沒(méi)高度約7 cm，待水質(zhì)清澈后取水樣做初始分析，第3天上午9:00放水，一部分直接測(cè)定pH和電導(dǎo)率，另一部分用于分析Zn濃度，取樣后排盡桶中的水，重新進(jìn)水，采用同樣的方法，在第5、7、9、11和13天取水樣進(jìn)行分析，在13 d采集植物樣品和基質(zhì)進(jìn)行測(cè)定，做3次重復(fù).

1.3.3 實(shí)驗(yàn)裝置運(yùn)行后基質(zhì)的性質(zhì)

待濕地系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，13 d后對(duì)基質(zhì)的理化指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定(見(jiàn)表2).

1.4 指標(biāo)測(cè)定及方法

出水Zn濃度采用火焰原子吸收法，具體方法參照《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》[19]；基質(zhì)含全Zn量參見(jiàn)彭菊的方法[20].

將植物樣品洗凈后，地下和地上部分分開(kāi)，在105 ℃條件下殺青30 min，75 ℃烘干至恒重，磨碎后過(guò)0.25 mm尼龍篩，聚乙烯密封袋保存.稱取1.000 g

干燥植物樣品置于錐形瓶，加入10 mL濃HNO3與3 mL HClO4，在電熱板上消解后采用原子吸收法測(cè)定植物地上部分和地下部分含Zn量[21].

表2 正式進(jìn)水13 d后基質(zhì)的理化參數(shù)(平均數(shù)±SE)

將基質(zhì)置于105 ℃烘箱中烘干至恒重，研磨過(guò)篩后采用重鉻酸鉀氧化-外加熱法測(cè)定基質(zhì)中有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)[22]；分別采用pH計(jì)和電導(dǎo)率儀(DDS-11A)測(cè)定水樣、基質(zhì)的pH和電導(dǎo)率，用電導(dǎo)率儀(DDS-11A)測(cè)定植物樣品相對(duì)電導(dǎo)率(REC)[23]，硫代巴比妥酸法測(cè)定丙二醛(MDA)質(zhì)量比[24]，定期觀察并記錄植物的生長(zhǎng)狀況.

有機(jī)質(zhì)含量QOM按照式(1)進(jìn)行計(jì)算.

QOM=QSOC×1.724[25],

(1)

式中：QSOC為基質(zhì)中有機(jī)碳質(zhì)量比，g·kg-1.

植物轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)kTF按照式(2)進(jìn)行計(jì)算.

kTF=ω1/ω2[26].

(2)

式中：ω1為植物地上部分的重金屬質(zhì)量比，mg·kg-1；ω2為植物地下部分(根系)的重金屬質(zhì)量比，mg·kg-1.

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 19.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和方差分析，用Microsoft Excel 2013畫圖.

2 結(jié)果與討論

2.1 不同基質(zhì)濕地系統(tǒng)對(duì)廢水中Zn的凈化效果

不同基質(zhì)濕地系統(tǒng)Zn去除率均大于95%，最高可達(dá)98.82%，出水Zn濃度均低于5 mg·L-1，達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(GB 8978-1996).6種系統(tǒng)去除率的多重比較結(jié)果顯示：S+H-Ⅰ>H-Ⅰ>S+H-Ⅱ>S-Ⅰ>H-Ⅱ>S-Ⅱ，且差異顯著(P<0.05)(見(jiàn)圖2)，可見(jiàn)，在有相同植物、不同基質(zhì)之間，S+H基質(zhì)系統(tǒng)對(duì)Zn去除效果最好，其次是H.S+H-Ⅰ系統(tǒng)運(yùn)行最為平緩穩(wěn)定，運(yùn)行期間去除率均高于98%，出水Zn濃度低于2 mg·L-1，達(dá)到上述標(biāo)準(zhǔn)的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，表明混合基質(zhì)凈化效果明顯優(yōu)于單一基質(zhì)，基質(zhì)與植物協(xié)同作用更有利于廢水中Zn的去除.

人工濕地基質(zhì)對(duì)重金屬離子的截留作用在廢水凈化中占主導(dǎo)地位[27]，本研究中無(wú)植物系統(tǒng)Zn去除率均高于95%，說(shuō)明基質(zhì)為人工濕地去除Zn的主要場(chǎng)所，Zn通過(guò)基質(zhì)的截留作用和生成Zn(OH)2沉淀等方式被去除.有植物系統(tǒng)Zn去除率均顯著高于無(wú)植物系統(tǒng)(P<0.05)(見(jiàn)圖2)，表明基質(zhì)與植物在去除廢水中Zn時(shí)存在協(xié)同作用；植物通過(guò)穩(wěn)定床體表面，增強(qiáng)了系統(tǒng)抗沖擊負(fù)荷的能力，使出水水質(zhì)保持穩(wěn)定；同時(shí)，Zn是植物生長(zhǎng)代謝過(guò)程中的必需元素[28]，因此植物可以對(duì)Zn進(jìn)行吸收富集，植物也會(huì)通過(guò)根系分泌物與Zn的物理、化學(xué)作用去除Zn[29].本研究中植物系統(tǒng)由挺水植物和浮水植物共同形成，二者也可能協(xié)同微生物增強(qiáng)了濕地對(duì)Zn的去除，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性，有利于其長(zhǎng)期運(yùn)行.

不同基質(zhì)系統(tǒng)Zn去除率均隨時(shí)間延長(zhǎng)降低，第7 d系統(tǒng)運(yùn)行趨于平穩(wěn)(見(jiàn)圖2).這是由于系統(tǒng)為間歇式進(jìn)水，Zn的去除主要通過(guò)河砂和粉煤灰的截留吸附完成.第1 d的去除率最高，但運(yùn)行初期系統(tǒng)不穩(wěn)定，水流對(duì)基質(zhì)沖擊力較強(qiáng)，導(dǎo)致基質(zhì)顆粒隨出水流出，而基質(zhì)是在第1 d吸附的基礎(chǔ)上又吸附了第3 d進(jìn)水中的Zn，所以基質(zhì)吸附積累的Zn的量更大了，從而使出水中檢測(cè)出較大量的Zn，導(dǎo)致去除率降低.之后，隨著基質(zhì)系統(tǒng)逐漸穩(wěn)定，隨水流出的基質(zhì)顆粒大大減少，大量Zn被基質(zhì)吸附，去除率逐漸穩(wěn)定，因此在第7 d之前Zn去除率不斷降低，第7 d系統(tǒng)對(duì)Zn的吸附也達(dá)到平衡，各系統(tǒng)Zn去除率趨于一個(gè)穩(wěn)定的數(shù)值.

圖2 不同基質(zhì)濕地系統(tǒng)對(duì)重金屬Zn的去除率Fig.2 Removal of heavy metal Zn by constructed wetlands with different substrates

2.2 不同基質(zhì)濕地系統(tǒng)出水pH及電導(dǎo)率變化

pH是衡量出水水質(zhì)的重要指標(biāo).Zn的形態(tài)隨pH發(fā)生變化，在酸性條件下存在形態(tài)為Zn2+；隨pH的升高生成Zn(OH)2沉淀；pH>11后，生成溶解的[Zn(OH)3]-和[Zn(OH)4]2-[18].另外，pH也會(huì)影響植物的生長(zhǎng)狀況，從而對(duì)廢水中Zn的去除產(chǎn)生影響.本研究中，出水pH均大于進(jìn)水pH(7.0～7.3)，不同基質(zhì)系統(tǒng)出水pH差異顯著，H和S+H基質(zhì)的出水pH明顯高于S基質(zhì)(P<0.05)(見(jiàn)圖3).這是由于H基質(zhì)的pH偏高，說(shuō)明基質(zhì)自身的理化性質(zhì)會(huì)對(duì)出水pH造成影響.S+H-Ⅰ基質(zhì)的pH始終低于S+H-Ⅱ(見(jiàn)圖3(c))，這與其余兩種基質(zhì)正好相反(見(jiàn)圖3(a)和3(b))，這是由于植物在生長(zhǎng)過(guò)程中分泌的有機(jī)酸中和了部分堿度，說(shuō)明植物在S+H基質(zhì)中進(jìn)行了良好的生長(zhǎng)代謝.S出水pH持續(xù)下降，S-Ⅰ和S-Ⅱ趨勢(shì)基本一致，在第13 d，S-Ⅰ和S-Ⅱ分別降至7.79和7.55，且仍未出現(xiàn)穩(wěn)定趨勢(shì)(見(jiàn)圖3(a)).H出水由較大的pH緩慢下降，H-Ⅰ在第7天下降速率變大，隨后在第11 d趨于平穩(wěn)，H-Ⅱ出水pH基本均勻降低，H-Ⅰ和H-Ⅱ的pH在第13 d分別降到了10.61和10.30，且出現(xiàn)穩(wěn)定趨勢(shì)(見(jiàn)圖3(b)).S+H-Ⅰ中pH持續(xù)下降，在第9 d運(yùn)行穩(wěn)定后停留在9.42左右；S+H-Ⅱ中pH持續(xù)下降，第7 d穩(wěn)定在9.60左右(見(jiàn)圖3(c)).綜上所述，S+H系統(tǒng)出水水質(zhì)穩(wěn)定，且S+H基質(zhì)更適合植物生長(zhǎng).表明，混合基質(zhì)可以疊加或互補(bǔ)不同基質(zhì)的優(yōu)勢(shì)，基質(zhì)的不同性質(zhì)可以為植物和微生物提供更加多樣的生存環(huán)境，以提升系統(tǒng)對(duì)Zn的去除效果[30].

電導(dǎo)率可以用來(lái)判斷水溶液中的雜質(zhì)多少，出水中所含的基質(zhì)顆粒物和植物根系向水中分泌的多種代謝產(chǎn)物都會(huì)影響出水電導(dǎo)率的大小.6種系統(tǒng)的出水電導(dǎo)率均顯著高于進(jìn)水電導(dǎo)率(P<0.05)(見(jiàn)圖3)，可能是水流流經(jīng)人工濕地時(shí)，基質(zhì)中鹽離子、植物根系分泌物和基質(zhì)中微生物的分泌物溶進(jìn)水中，導(dǎo)致電導(dǎo)率增大[31].在系統(tǒng)運(yùn)行初期，有植物系統(tǒng)的出水電導(dǎo)率均低于無(wú)植物系統(tǒng)，說(shuō)明植物通過(guò)穩(wěn)定床體，減弱了水流對(duì)基質(zhì)的沖刷，但隨運(yùn)行時(shí)間延長(zhǎng)，各系統(tǒng)運(yùn)行趨于穩(wěn)定.S-Ⅰ的出水電導(dǎo)率持續(xù)下降，S-Ⅱ在第7 d趨于平緩(見(jiàn)圖3(a))；H-Ⅰ的曲線平緩穩(wěn)定，第9 d開(kāi)始緩慢下降，H-Ⅱ在運(yùn)行前期快速降低，第11 d相對(duì)趨于平穩(wěn)(見(jiàn)圖3(b))；S+H-Ⅰ和S+H-Ⅱ的出水電導(dǎo)率在運(yùn)行前期快速降低，第7 d趨于平穩(wěn)(見(jiàn)圖3(c)).總體來(lái)看，各基質(zhì)在第13 d出水電導(dǎo)率差異不大，均穩(wěn)定在0.4～0.5 ms·cm-1之間.在系統(tǒng)運(yùn)行初期，H和S+H系統(tǒng)的出水電導(dǎo)率顯著高于S系統(tǒng)(P<0.05)，張翔凌[31]對(duì)不同基質(zhì)處理污水的出水電導(dǎo)率研究發(fā)現(xiàn)，鋼渣基質(zhì)出水電導(dǎo)率遠(yuǎn)高于進(jìn)水，而沸石、頁(yè)巖、蛭石、陶瓷濾料、礫石、生物陶粒等6種基質(zhì)出水電導(dǎo)率與進(jìn)水基本保持一致，說(shuō)明基質(zhì)自身性質(zhì)會(huì)對(duì)出水電導(dǎo)率產(chǎn)生影響，這與本研究結(jié)果一致.

圖3 不同基質(zhì)濕地系統(tǒng)出水pH及電導(dǎo)率Fig.3 pH and electrical conductivity of effluent from constructed wetlands with different substrates

2.3 不同基質(zhì)濕地系統(tǒng)中植物的生長(zhǎng)狀況

實(shí)驗(yàn)期間水芹和水葫蘆在H基質(zhì)中部分葉片出現(xiàn)枯黃；燈芯草在H基質(zhì)中生長(zhǎng)狀況良好，植物長(zhǎng)高；3種植物在S和S+H基質(zhì)中生長(zhǎng)正常.水芹菜在H基質(zhì)中株高顯著高于S基質(zhì)(P<0.05)，燈芯草在S+H基質(zhì)中株高顯著高于S基質(zhì)(P<0.05)，水葫蘆在3種基質(zhì)中的株高雖無(wú)顯著差異(P>0.05)，但3種植物均是H和S+H基質(zhì)中的株高大于S基質(zhì)(見(jiàn)圖4(a))，表明3種植物適合在堿性條件下生長(zhǎng).水芹菜和水葫蘆在S+H中的鮮重達(dá)到最大，燈芯草在S+H中的鮮重高于S中的鮮重(見(jiàn)圖4(b))，由此判斷S+H最適合植物生長(zhǎng)，從而有助于植物對(duì)Zn的去除.3種植物在H中的干重均低于其它2種基質(zhì)(見(jiàn)圖4(c))，說(shuō)明H影響了植物干物質(zhì)的積累，不利于植物生長(zhǎng)發(fā)育.

圖4 不同基質(zhì)對(duì)三種濕地植物生長(zhǎng)的影響(平均值±SE)Fig.4 Effect of different substrates on the growth of three wetland plants(mean±SE)

植物在重金屬脅迫下，活性氧的生成與清除平衡被破壞，從而導(dǎo)致膜脂、蛋白質(zhì)等生物大分子過(guò)氧化，MDA是其產(chǎn)物之一.MDA作為膜脂過(guò)氧化的程度的重要指標(biāo)，常表示植物受逆境脅迫的嚴(yán)重程度[32].REC也是衡量植物膜損傷程度的重要指標(biāo)(見(jiàn)圖5).由圖5可以發(fā)現(xiàn)，H基質(zhì)中3種植物的地上和地下部分的REC和地下部分的MDA及水葫蘆地上部分的MDA均顯著高于S基質(zhì)(P<0.05)，說(shuō)明H基質(zhì)對(duì)植物造成了膜脂過(guò)氧化損傷，這與觀察到的植物生長(zhǎng)狀況一致.S+H基質(zhì)中三種植物地上部分REC、水芹地下部分REC、水芹菜和燈芯草地下部分的MDA及水葫蘆地上部分MDA均顯著低于H基質(zhì)，說(shuō)明混合基質(zhì)有效緩解了H對(duì)植物造成的損傷，有利于植物生長(zhǎng)(見(jiàn)圖5).三種基質(zhì)系統(tǒng)中燈芯草MDA含量顯著低于另外兩種植物，特別是地下部分(見(jiàn)圖5(c)和5(d))，相應(yīng)地植物生長(zhǎng)狀況的結(jié)果顯示，燈芯草的生長(zhǎng)和干物質(zhì)的積累也顯著高于另外兩種植物(見(jiàn)圖4(a)和(c))，表明燈芯草可以有效抵抗模擬廢水中的Zn脅迫，適合種植于處理含Zn廢水的濕地系統(tǒng)中，這與徐德福等[33]和李瑞玲等[12]的研究結(jié)果一致.

圖5 各基質(zhì)中不同植物體內(nèi)REC和MDA的量Fig.5 REC and MDA content of different plants in different substrates

2.4 不同基質(zhì)濕地系統(tǒng)中植物對(duì)廢水中Zn的富集能力

不同基質(zhì)系統(tǒng)中，三種植物地下部分對(duì)Zn的富集量均高于地上部分，這與Weiss等[34]的研究結(jié)果一致；水葫蘆的富集量顯著高于燈芯草和水芹菜(P<0.05)，說(shuō)明水葫蘆對(duì)Zn富集效果很好，這與前人的結(jié)論一致[11]；三種植物體內(nèi)的Zn含量在S、H和S+H基質(zhì)中依次增加，說(shuō)明這三種植物在相對(duì)偏堿性的條件下對(duì)Zn的吸收效果更好(見(jiàn)圖6(a)).不同基質(zhì)系統(tǒng)中，燈芯草表現(xiàn)出最強(qiáng)的重金屬遷移能力，在S和S+H中的TF分別為0.96和0.97，未超過(guò)1可能是由于實(shí)驗(yàn)周期較短，在H中TF為0.88，這主要是由于基質(zhì)pH過(guò)大影響植物生長(zhǎng)狀況，進(jìn)而減弱了植物對(duì)重金屬的轉(zhuǎn)運(yùn)效果；水芹菜和水葫蘆的TF相對(duì)較小，李法云等[35]發(fā)現(xiàn)沈陽(yáng)冶煉廠廠區(qū)及其附近周圍分布的水芹菜對(duì)Zn的TF高達(dá)1.02，與本研究的結(jié)論不一致，這主要是植物在重金屬含量較高的環(huán)境中長(zhǎng)期適應(yīng)的結(jié)果；水葫蘆具有發(fā)達(dá)的根系，須根長(zhǎng)達(dá)40～50 cm，其對(duì)重金屬的去除主要依靠根部，吸收值是莖葉部的幾十至幾百倍[13]，因此TF較小.

圖6 不同基質(zhì)中植物不同部位Zn含量及轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)(平均值±SE)Fig.6 The content of Zn in different parts of plants and translocation factor in different substrates(mean±SE)

3 結(jié)論

1) 不同基質(zhì)濕地系統(tǒng)對(duì)Zn去除率均高于95%，有植物系統(tǒng)對(duì)Zn的去除效果顯著高于無(wú)植物系統(tǒng).

2) S+H-Ⅰ對(duì)Zn的去除效果最好，達(dá)到98.82%，且出水水質(zhì)穩(wěn)定，植物生長(zhǎng)良好，本試驗(yàn)中評(píng)價(jià)為較佳的小型模擬濕地系統(tǒng)，表明混合基質(zhì)凈化效果明顯優(yōu)于單一基質(zhì).但該系統(tǒng)出水pH較高，在今后的研究中仍需改進(jìn).

3) 水芹菜、燈芯草、水葫蘆均能有效吸收Z(yǔ)n，且地下部分Zn的富集量高于地上部分；水葫蘆的吸收能力最強(qiáng)，燈芯草的抗逆性最好，且向地上部分遷移Zn的能力最強(qiáng)；三種植物在相對(duì)偏堿性的條件下對(duì)Zn的吸收效果更好.