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        潛在生態(tài)危害指數(shù)法在河道底泥重金屬植物修復評價中的應用研究

        2021-11-11 08:50:28阮淑嫻戴行飛
        皮革制作與環(huán)保科技 2021年8期
        關鍵詞:危害生態(tài)評價

        阮淑嫻,戴行飛

        (1.浙江環(huán)耀環(huán)境有限公司,杭州 浙江 310000;2.杭州新世紀環(huán)保工程有限公司,杭州 浙江 310000)

        關健詞:苦草;金魚藻;潛在生態(tài)危害系數(shù);底泥重金屬;吸收能力

        河道中的重金屬污染物在一般情況下都會沉積至河道底泥中,經(jīng)由各種途徑進入水體,再通過吸收、絡合、沉淀[1]等一系列物化作用迅速累積到河道底泥中,將其從水相轉(zhuǎn)化為固相[2]。隨著當今科技的飛速發(fā)展和人們生活水平的不斷提升,人們對河湖生態(tài)環(huán)境的質(zhì)量越來越重視。河湖底泥重金屬污染治理成為治理水體的重要組成部分。本研究探討不同水生植物對底泥重金屬的修復能力,找到最優(yōu)勢物種對于河湖底泥污染治理具有重要意義。

        1 材料與方法

        1.1 實驗材料

        本次研究我國河湖環(huán)境中較為常見的水生植物苦草和金魚藻。水生植物樣品取自杭州西溪濕地某池塘。水生植物樣品取得后移栽至未經(jīng)染毒的底泥樣品中,初步培養(yǎng)3 d,移栽密度為25叢/m2。

        本次研究底泥樣品取自杭州西溪濕地某池塘。將采集的濕泥置于室內(nèi)鋪平風干,研磨過100目篩后制成底泥樣品。取少量底泥樣品測定底泥中汞、鎘、鉛、銅四種重金屬的背景值。取底泥樣品分成4組,分別使用Cu(NO3)?3H2O、Cd(NO3)?4H2O、HgCl2、Pb(NO3)2四種試劑對4組底泥樣品分別染毒,染毒的目標值分別為:汞1.5 mg/kg、鎘40 mg/kg、鉛200 mg/kg、銅300 mg/kg。將染毒后的底泥混合液導入生態(tài)缸中,加入15 L去離子水,充分攪拌接觸后,覆蓋一層塑料薄膜,靜置3周后,揭膜,靜置于通風處。生態(tài)缸尺寸為50 cm×30 cm×25 cm。底泥樣品采用《中華人民共和國農(nóng)業(yè)行業(yè)標準》中的王水回流消解后采用原子吸收法進行測定重金屬指標。底泥樣品中的重金屬背景值及染毒濃度測定結果見表1。

        表1 底泥重金屬含量背景值和目標染毒濃度

        1.2 實驗方法

        置備4組生態(tài)缸,并進行編號為A、B、C、D,每組設對照組。A組生態(tài)缸為染毒HgCl2試劑的底泥混合液,B組生態(tài)缸為染毒Pb(NO3)2試劑的底泥混合液,C組生態(tài)缸為染毒Cu(NO3)?3H2O試劑的底泥混合液,D組生態(tài)缸為染毒Cd(NO3)?4H2O試劑的底泥混合液。每組設3個生態(tài)缸,1為移栽了水生植物苦草,2為移栽了水生植物金魚藻,3為未移栽植物的空白對照組。

        將4組生態(tài)缸置于光線充足的室內(nèi)窗臺實驗桌上。每隔7天從生態(tài)缸中取少量底泥樣品。底泥樣品按照對角線布點法設3個取樣點,每個取樣點取2個平行樣。

        2 潛在生態(tài)危害指數(shù)評價法

        潛在生態(tài)危害指數(shù)法是利用沉積學原理對重金屬污染所造成的生態(tài)危害系數(shù)進行評價的一套方法。底泥中多種重金屬元素的綜合潛在危害系數(shù)計算步驟如下:

        (1)計算某一重金屬的污染系數(shù)。

        (2)單一重金屬元素的潛在危害系數(shù)

        根據(jù)底泥中多種重金屬的綜合危害系數(shù),參照對應的潛在生態(tài)危害評價等級進行評價。潛在生態(tài)危害評價等級見表2,3所示。

        表2 目標元素重金屬毒性系數(shù)

        表3 潛在生態(tài)危害評價等級

        3 結果與討論

        3.1 實驗結果

        在植物培養(yǎng)過程中,每7 d對4組生態(tài)缸底泥進行取樣,分析不同時期底泥中汞、鎘、鉛、銅的重金屬元素濃度。根據(jù)以上計算公式,代入實驗測的得重金屬濃度值計算,可以得到單一重金屬的綜合潛在生態(tài)危害指數(shù),見圖1。

        圖1 苦草和金魚藻底泥中綜合潛在生態(tài)危害指數(shù)

        3.2 潛在生態(tài)危害指數(shù)評價結果與分析

        從潛在生態(tài)危害評價等級結果可以看出,在整個實驗過程中,苦草、金魚藻兩種水生植物一直處于極強生態(tài)風險的環(huán)境下。從苦草和金魚藻底泥中綜合潛在生態(tài)危害指數(shù)對比圖(圖1)可以看出,實驗前期,苦草和金魚藻對不同重金屬的綜合吸收能力較為相近,隨著實驗的進行,苦草對于重金屬的綜合吸收能力開始逐漸顯示出優(yōu)勢,苦草中底泥的綜合危害系數(shù)指數(shù)下降趨勢在第3周之后開始變得平緩,并保持穩(wěn)定的降趨勢。而金魚藻中底泥的綜合危害系種情況的出現(xiàn)主要是由于在染毒過程中底泥中鎘元素的濃度較高,導致鎘元素在危害指數(shù)中有較大的占比,而苦草對于鎘元素的耐受性和吸收能力較強。

        4 結論

        通過采用潛在生態(tài)危害指數(shù)法對苦草、金魚藻生長底泥中重金屬污染物的濃度進行分析,可以得出:在本實驗提前設置好的重金屬濃度下,苦草對于重金與的綜合吸收能力要略優(yōu)于金魚藻。苦草和金魚藻在生長前期對于汞、鎘、鉛、銅重金屬吸收能力相近,在后期苦草對于鎘的吸收能力要強于金魚藻。

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