生态浮床处理电镀行业重金属废水的植物优势种筛选

2016-08-01张晓斌

绿色科技 2016年12期

关键词：电镀重金属植物

张晓斌，刘鹏

(1.湖南省湘潭市环境保护科学研究院，湖南湘潭 411100，2.浙江师范大学植物学实验室，浙江金华 321004)

生态浮床处理电镀行业重金属废水的植物优势种筛选

张晓斌1，刘鹏2

(1.湖南省湘潭市环境保护科学研究院，湖南湘潭 411100，2.浙江师范大学植物学实验室，浙江金华 321004)

摘要：采用模拟生态浮床方法，从植物生长情况和生态浮床净化效率两方面评价了凤眼莲(Eichnornia crassipes)、空心莲子草(Alternanthera philoxcroide)、鸭跖草(Commelina commelis)、紫鸭跖草(Setcreasea purpurea Boom)、黑麦草(Lolium perenne)、水芹(Oenanthe decumbens)、李氏禾(Leersia hexandra)、美女樱(Verena hybrida)、沿街草(Ophiopogon bodinieri)等9种水生植物本地种对净化电镀废水中重金属的综合能力。实验结果表明：供试9种植物中凤眼莲、水芹最适合用于生态浮床方法对电镀废水中重金属的净化。

关键词：生态浮床；植物；重金属；净化效率；电镀

1引言

电镀业是当今全球三大污染工业之一，随着科学技术的发展电镀工业的规模亦在不断扩大，排放的废水量也越来越大。电镀废水主要包括电镀漂洗废水、钝化废水、镀件酸洗废水、极板清洗废水和车间清洗废水等，其中主要含有铬、锌、铜、镉、铅、镍等重金属离子以及酸和碱[1]。电镀废水污染的水体进入土壤，在农产品中积累，从而进入食物链。重金属一旦通过食物链进入人体，不会发生分解，而是积蓄在体内，对人体造成潜在性的危害，例如，引起致畸、致癌和致突变等。因此，如何有效去除水环境中的重金属具有十分紧迫的现实和长远意义。

电镀废水的处理方法主要有化学沉淀法、氧化还原法、溶剂萃取分离法、吸附法、膜分离技术、离子交换法、生物处理技术等。生态浮床是生物处理技术的一种，它是运用无土栽培技术原理，将现代农艺、生态工程措施相结合，是一种水面无土种植植物技术，属于原位生态修复技术[2]，又被称为生物浮床、人工浮岛和人工浮床。植物根系有着强大的吸收、吸附作用，可以截留水中氮、磷等营养物质，再通过定期收割植物将其搬离水体，已达到净化水质的目的[3]。自20世纪70年代末在德国设计建造并投入应用开始，已经广泛应用于农业废水处理、城市污水处理、富营养湖泊治理等方面[3]。余俊等采用生态浮床技术研究不同水力停留时间(HRT)、pH值、曝气强度及污染负荷条件下美人蕉对含铜废水的修复效果，结果发现美人蕉生态浮床系统对含铜废水具有较好的处理效果[4]。生态浮床对于重金属废水尤其是对电镀废水的处理效果相关研究较少。

将9种水生植物本地种采用模拟生态浮床技术，对净化电镀废水中重金属的综合能力进行评价。通过观测植物的生长状况和电镀废水中重金属的净化效率两方面，筛选生态浮床处理电镀行业重金属废水的植物优势种，为生态浮床实际应用于电镀废水处理提供理论基础。

2材料和方法

2.1实验材料

植物：凤眼莲(Eichnorniacrassipes)、空心莲子草(Alternantheraphiloxcroide)、鸭跖草(Commelinacommelis)、紫鸭跖草(SetcreaseapurpureaBoom)、黑麦草(Loliumperenne)、水芹(Oenanthejauanica)、李氏禾(LeersiahexandraSwartz)、美女樱(Verenahybrida)、沿街草(Ophiopogonbodinieri)等9种水生植物，采自浙江师范大学校园及附近地区，移栽于浙江师范大学生物园中。

废水：人工配制实验污水，污水中重金属的浓度污水中主要重金属的原始浓度见表1。

表1　污水中重金属的原始浓度

2.2实验的设计与运行

供试植物多为杂草，用模拟生态浮床方法能够有效控制其过度繁殖。植物均取自浙江师范大学生物园，反复用去离子水冲洗之后，挑选生长一致且长势相同的植物转移到4.0 L的水培容器中，用泡沫板固定，预处理2周后，进行人工配制实验污水和对照处理，重复3次，每天用0.1 mol/L NaOH或0.1 mol/L HCl调节营养液pH值至6 ± 0.3。植物处理45 d后收获，采样测定。

2.3测定项目及方法

2.3.1植物生长情况记录

观察记录植株新叶、老叶、根系是否出现明显症状，是否开始枯黄，根系是否出现轻微变色等伤害症状。

2.3.2污水中重金属含量测定

在15 d取水样，将采集水样过滤，用ICP仪测定各水样中Cr、Cu、Zn、Fe等重金属含量。

3结果与分析

3.1各种植物在电镀废水中的生长状况

表2结果显示，在实验过程中，重金属污水对部分植物的生长产生明显的毒害抑制作用，如空心莲子草在重金属污水处理下出现烂根现象，新根少而疏、黄而短，老叶产生黄化，叶小而圆，茎粗而短，株高显著下降。有相似症状还有美女樱、鸭跖草、李氏禾、水芹。生长较好的植物有沿阶草、黑麦草、紫鸭跖草等。凤眼莲在污水处理下的生长情况最好，有较多新叶或新芽产生，地下部分根也生长较好，产生较多新根，与对照组植物无显著差异。另外，李氏禾在生长过程中易受到蚜虫侵害，几乎所有的新叶上都布满蚜虫。污水对植物地下部分生长的抑制作用比较地上部分更为明显。

表2　重金属污水处理45d后对9种生态浮床水生植物的外部伤害

3.2同植物对电镀废水中重金属(Cr 、Zn 、Fe)的去除效果

从表3中可以看出，生态浮床系统得到了较好的效果，但不同植物对污水中不同金属的去除效果有所不同。就铬而言，植物去除效果很好，从大到小依次为美女樱、李氏禾、水芹、鸭跖草、凤眼莲、沿阶草、黑麦草、紫鸭跖草、空心莲子草；而对污水中锌的去除效果较好的有水芹、紫鸭跖草、凤眼莲和空心莲子草，去除率都在80 %以上；除紫鸭跖草外，其他植物对铁的去除率都在90 %以上，效果非常理想。而污水中铜的去除率也都在75 %以上，从大到小依次为美女樱、凤眼莲、水芹、鸭跖草、沿阶草、紫鸭跖草、李氏禾、空心莲子草、黑麦草。