本文關鍵詞：遼河口濕地對造紙廢水重金屬的吸收規(guī)律研究

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【摘要】：河口濕地作為陸海交互作用的典型地帶,正面臨著嚴重缺水的威脅。遼河口濕地是亞洲第二大蘆葦濕地,是遼河入海的最后一道屏障。近年來,遼河口濕地存在天然降水不足、水分補給條件差、濕地土壤中的有機質(zhì)含量低等問題。位于濕地內(nèi)部的造紙廠大多沿河分布,廢水排放量大,因此造紙廢水己成為灌溉濕地不可避免的水源之一,而造紙廢水中存在多種重金屬污染物,長期的污水灌溉是否會在植物引起重金屬的積累,是否會在土壤中積累尚不明確。且已有研究多為濕地植物對重金屬的吸收效果,對吸收及積累特征鮮有研究。本研究通過構(gòu)建遼河濕地生態(tài)系統(tǒng)小試裝置,在蘆葦?shù)拿總�生長期初,到遼河濕地內(nèi)造紙廠排水口取污水對濕地蘆葦進行灌溉,以研究在不同濃度造紙廢水灌溉條件下,重金屬在蘆葦植株和土壤中的動態(tài)分布及累積特征,探討重金屬在蘆葦-土壤系統(tǒng)中的運移規(guī)律,為探討遼河口濕地生態(tài)系統(tǒng)合理利用造紙廢水提供理論依據(jù)。本研究以前期成果及相關研究為基礎,分別設置CODcr濃度為50、175、300 mg·L-1的造紙廢水灌溉濃度。主要研究結(jié)果如下：(1)重金屬在蘆葦植株中的分布特征及累積規(guī)律。經(jīng)過造紙廢水灌溉后,蘆葦植株各部位對各重金屬的積累量隨蘆葦生長期的變化而增大、隨造紙廢水濃度增加而增大,且均高于對照組蘆葦植株內(nèi)重金屬含量。其中,在蘆葦發(fā)芽期,廢水CODCr濃度為50mg·L-1時,鎳、銅、鉛在蘆葦莖中的積累量最小,分別為0.121 mg·kg-1、1.729 mg·kg-1、 0.513 mg·kg-1,砷、錳在蘆葦葉中的積累量最小,分別為0.146 mg·kg-1、7.383 mg·kg-1,鎘在蘆葦根中的積累量最小為0.077 mg·kg-1,當CODcr濃度為300 mg·L-1時,鎳、錳、砷、鎘在蘆葦葉中積累量最小,分別為0.317 mg·kg-1、17.454 mg·kg-1、0.236 mg·kg-1、0.311 mg·kg-1,銅、鉛在蘆葦莖中積累量最小,分別為8.538 mg·kg-1、2.364 mg·kg-1,至蘆葦成熟期,廢水CODCr濃度為50 mg·L-1時,鎳在蘆葦莖中的積累量最大,為1.265 mg·kg-1,銅、砷、錳、鎘、鉛在蘆葦根中的積累量最大,分別為29.396 mg·kg-1、5.938 mg·kg-1, 54.974 mg·kg-1、0.656 mg·kg-1、14.058 mg·kg-1;鎳在蘆葦莖中的積累量最大為4.241 mg·kg-1,銅、砷、錳、鎘、鉛在蘆葦根中的積累量最大,分為64.749 mg·kg-1、16.524 mg·kg1-、 129.521 mg·kg-1、2.619 mg·kg-1、89.624 mg·kg-1。表明在自然排放條件下,適當提高廢水濃度可以增加蘆葦對重金屬的吸收累積量,可充分利用蘆葦?shù)戎参镏笜宋諆艋瘡U水中的錳、鉛等重金屬�；谶壿嬎固啬Ｐ蛿M合蘆葦植株內(nèi)各重金屬元素濃度變化動力學模型。結(jié)果表明,蘆葦植株內(nèi)重金屬濃度與環(huán)境容納量和米氏常數(shù)均正相關,蘆葦中各重金屬的環(huán)境容納量隨著造紙廢水濃度的增加而增大,其中鎳、砷、鉛濃度在各實驗處理條件下的擬合效果較好,銅、鎘、錳濃度在清水灌溉條件下及廢水CODcr濃度為50 mg·L-1時的擬合效果較好。(2)重金屬在土壤中的分布特征及累積規(guī)律。經(jīng)過造紙廢水灌溉后,土壤中各重金屬含量隨造紙廢水濃度增加而增大。各土層中重金屬的累積量達到最大值。其中在造紙廢水CODcr濃度為50 mg/L的灌溉條件下,鎳、鎘主要累積于土壤的0-5 cm,含量分別為7.143 mg·kg-1、0.809 mg·kg-1;銅、錳、砷、鉛主要累積于土壤的20-40 cm,含量分別為29.239 mg·kg-1、183.335 mg·kg-1、10.492 mg·kg-1、36.671 mg·kg-1;在造紙廢水CODCr濃度為300 mg/L的灌溉條件下,鎳、鎘主要累積于土壤的0-5 cm,含量分別為27.741mg·kg-1、2.487 mg·kg-1;銅、砷主要累積于土壤的20-40 cm,含量分別為88.855 mg·kg-1、 22.109 mg·kg-1;錳主要累積于土壤的5-10 cm,含量為542.034 mg·kg-1,鉛主要累積于土壤的40-60 cm,含量為114.891 mg·kg-1。表明土壤對鎳、鎘、銅、砷的吸附能力強,對錳和鉛的吸附能力較弱�；谶壿嬎固啬Ｐ蛿M合土壤中重金屬元素濃度變化動力學模型。結(jié)果表明,土壤中重金屬濃度與環(huán)境容納量和米氏常數(shù)均正相關,土壤中各重金屬的環(huán)境容納量隨著造紙廢水濃度的增加而增大,其中砷、錳、鉛、鎘濃度在各實驗處理條件下的擬合效果較好,鎳濃度在CODcr濃度為175 mg·L-1和300 mg·L-1條件下擬合效果較好,銅濃度在清水灌溉條件下及CODcr濃度為50 mg·L-1時的擬合效果較好。酶活性與重金屬的相關關系。土壤酶活性之間的相關性程度較密切,土壤脲酶、磷酸酶、脫氫酶3種酶活性之間呈極顯著正相關,相關系數(shù)分別為0.594、0.663、0.846(P0.01),三種酶的活性與重金屬含量的變化間均顯著相關,其中脲酶與鉛和鎳的相關系數(shù)最大,分別為0.852和0.804,鉛和鎳的含量變化可用脲酶活性的變化做以指示；磷酸酶與鉛和鎳的相關系數(shù)最大,分別是0.584和0.521,鉛和鎳的含量變化也可用磷酸酶活性的變化做以指示；脫氫酶與鉛和錳的相關系數(shù)最大,分別是0.596和0.519,鉛和錳的含量變化可用脫氫酶活性的變化做以指示。(3)不同濃度廢水條件下重金屬在蘆葦-土壤系統(tǒng)中的分配。在不同CODCr濃度造紙廢水灌溉條件下,蘆葦吸收率較大的重金屬為銅和鎘,分別占銅、鎘總輸入量的21.391%、17.34%；14.049%、15.034%；13.050%、14.3%。在造紙廢水CODCr濃度為50mg·L-1的灌溉條件下,土壤累積率較大的重金屬為鎳和鉛,分別占總輸入量的97.797%、94.399%。在造紙廢水CODCr濃度為C2、C3 mg·L-1的灌溉條件下,土壤累積率較大的重金屬為鎳和錳,分別占總輸入量的98.456%、93.741%；98.524%、94.932%。不同濃度廢水灌溉條件下蘆葦濕地重金屬累積趨勢。不同濃度造紙廢水灌溉條件下蘆葦濕地重金屬累積趨勢：在造紙廢水CODcr濃度為50 mg·L-1的灌溉條件下,重金屬鎳、銅和鉛出現(xiàn)積累,而砷、錳和鎘未出現(xiàn)積累。在造紙廢水CODCr濃度為175 mg·L-1的灌溉條件下,土壤中重金屬均出現(xiàn)累積,但值較小,且鎘的濃度未超過標準1。在造紙廢水CODcr濃度為300 mg·L-1的灌溉條件下,土壤中重金屬均積累,其中鎘的含量在10a后達到0.23 mg·kg-1,超過標準1(0.2 mg·kg-1),但50a后未超過標準2(0.35 mg·kg-1);鉛累積的較快,50a后達到31.89 mg·kg-1,接近標準1(35 mg·kg-1)。
【關鍵詞】：造紙廢水灌溉 蘆葦 累積 平衡分析
【學位授予單位】：沈陽農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：X793
【目錄】：

• 摘要8-11
• Abstract11-14
• 第一章 緒論14-17
• 1.1 研究背景和意義14-15
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展分析15-16
• 1.3 研究內(nèi)容16-17
• 第二章 試驗設計與研究方法17-21
• 2.1 實驗設計17
• 2.2 實驗方法17-19
• 2.3 樣品采集及測定19-20
• 2.3.1 樣品的采集19
• 2.3.2 測定方法及儀器設備19-20
• 2.4 研究方法及技術路線20-21
• 2.4.1 研究方法20
• 2.4.2 技術路線圖20-21
• 第三章 重金屬在蘆葦植株中的累積21-36
• 3.1 重金屬在蘆葦植株中的分布21-29
• 3.1.1 鎳在蘆葦植株中的分布21-23
• 3.1.2 銅在蘆葦植株中的分布23-24
• 3.1.3 砷在蘆葦體植株中的分布24-25
• 3.1.4 錳在蘆葦植株中的分布25-27
• 3.1.5 鎘在蘆葦植株中的分布27-28
• 3.1.6 鉛在蘆葦植株中的分布28-29
• 3.2 造紙廢水灌溉條件下蘆葦植株內(nèi)重金屬隨季節(jié)變化的動態(tài)特征29-34
• 3.2.1 蘆葦植株中鎳累積的動態(tài)特征29-30
• 3.2.2 蘆葦植株中銅累積的動態(tài)特征30-31
• 3.2.3 蘆葦植株中砷累積的動態(tài)特征31
• 3.2.4 蘆葦植株中錳累積的動態(tài)特征31-32
• 3.2.5 蘆葦植株中鎘累積的動態(tài)特征32-33
• 3.2.6 蘆葦植株中鉛累積的動態(tài)特征33-34
• 3.3 本章小結(jié)34-36
• 第四章 重金屬在土壤中的分布規(guī)律36-60
• 4.1 重金屬在土壤中的分布特征36-46
• 4.1.1 鎳在土壤中的分布36-37
• 4.1.2 銅在土壤中的分布37-39
• 4.1.3 砷在土壤中的分布39-41
• 4.1.4 錳在土壤中的分布41-43
• 4.1.5 鎘在土壤中的分布43-44
• 4.1.6 鉛在土壤中的分布44-46
• 4.2 造紙廢水灌溉條件下土壤中重金屬隨季節(jié)變化的動態(tài)特征46-51
• 4.2.1 土壤中鎳累積的動態(tài)特征46-47
• 4.2.2 土壤中銅累積的動態(tài)特征47-48
• 4.2.3 土壤中砷累積的動態(tài)特征48-49
• 4.2.4 土壤中錳累積的動態(tài)特征49
• 4.2.5 土壤中鎘累積的動態(tài)特征49-50
• 4.2.6 土壤中鉛累積的動態(tài)特征50-51
• 4.3 重金屬作用下土壤根際酶的響應51-57
• 4.3.1 不同廢水濃度條件下根際土壤脲酶活性變化特征51-53
• 4.3.2 不同廢水濃度條件下根際土壤磷酸酶活性變化特征53-54
• 4.3.3 不同廢水濃度條件下根際土壤脫氫酶活性變化特征54-56
• 4.3.4 不同濃度造紙廢水條件下根際土壤酶活性與重金屬含量相關關系56-57
• 4.4 本章小結(jié)57-60
• 第五章 重金屬在蘆葦-土壤生態(tài)系統(tǒng)中的分配規(guī)律60-66
• 5.1 不同廢水濃度條件下重金屬在蘆葦-土壤系統(tǒng)中的分配60-62
• 5.2 蘆葦-土壤系統(tǒng)中重金屬污染物累積趨勢的定量評估62-64
• 5.2.1 重金屬在土壤中累積趨勢方法62-63
• 5.2.2 不同濃度造紙廢水灌溉條件下蘆葦濕地重金屬累積趨勢63-64
• 5.3 本章小結(jié)64-66
• 第六章 結(jié)論與討論66-69
• 6.1 研究結(jié)論66-68
• 6.2 討論68-69
• 參考文獻69-73
• 攻讀學位期間發(fā)表論文情況73

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