幾種沉水植物對(duì)底泥中鎘、銅、鉛、鋅修復(fù)作用的研究

幾種沉水植物對(duì)底泥中鎘、銅、鉛、鋅修復(fù)作用的研究水體重金屬污染,是指排入水體的重金屬物質(zhì)超過(guò)了水的自凈能力,使得水的組成和性質(zhì)發(fā)生變化,進(jìn)而使水體中生物生長(zhǎng)條件惡化,使人類生活和健康受到不良影響的過(guò)程。重金屬不易溶解,進(jìn)入水體中的重金屬絕大多數(shù)均迅速由水相轉(zhuǎn)為固相,最終進(jìn)入水體底泥中。工農(nóng)業(yè)廢棄物和生活垃圾的不合理排放是水體底泥重金屬污染的主要來(lái)源。底泥是河流、湖泊等眾多水生生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分,在水生環(huán)境中具有重要作用。若環(huán)境發(fā)生變化,底泥中的重金屬可以重新釋放到水體中造成二次污染。因此,開(kāi)展水體底泥重金屬修復(fù)技術(shù)的研究工作顯得尤為迫切。本文針對(duì)江河、湖泊等水體底泥中重金屬污染問(wèn)題,以生態(tài)模擬的方法,選用四種常見(jiàn)沉水植物通過(guò)植物富集方式來(lái)清除污染底泥中的重金屬鎘、銅、鉛、鋅,以達(dá)到凈化水體的目的。本研究主要的是：一是選用能夠越冬的沉水植物菹草(Potamogetoncrispus)作為實(shí)驗(yàn)材料,在生態(tài)培養(yǎng)缸中以30株/缸、45株/缸、60株/缸三個(gè)種植密度梯度進(jìn)行模擬靜態(tài)水體底泥中重金屬的富集實(shí)驗(yàn)。通過(guò)富集量和沉積物生物富集因子(BSAF)來(lái)了解菹草吸收和富集底泥中鎘、銅、鉛、鋅四種重金屬的效果,進(jìn)而篩選出富集各種重金屬效果較好的種植密度。同時(shí),對(duì)菹草吸收重金屬過(guò)程的動(dòng)態(tài)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè),以期發(fā)現(xiàn)其富集重金屬的規(guī)律；二是選用春夏季節(jié)生長(zhǎng)旺盛的三種常見(jiàn)沉水植物苦草(Vallisnerianatans)、黑藻(Hydrillaverticillata)和金魚(yú)藻(Ceratophyllumdemersum)作為實(shí)驗(yàn)材料,在相同的種植密度下進(jìn)行三種沉水植物對(duì)模擬靜態(tài)水體底泥中重金屬的富集實(shí)驗(yàn)。通過(guò)富集量和沉積物生物富集因子(BSAF)來(lái)了解吸收和富集鎘、銅、鉛、鋅四種重金屬的效果,進(jìn)而篩選出各重金屬元素吸收較好的沉水植物,為植物生態(tài)修復(fù)底泥植物選擇提供一定的參考。主要研究結(jié)果表明：1.在不同的種植密度下,菹草對(duì)同一元素的富集效果表現(xiàn)為不同。Cd富集效果排序?yàn)椋?5株/缸組>60株/缸組>30株/缸組。Cu富集效果排序?yàn)椋?5株/缸組>30株/缸組>60株/缸組。Pb富集效果排序?yàn)椋?5株/缸組>60株/缸組>30株/缸組。Zn富集效果排序?yàn)椋?0株/缸組>45株/缸組>60株/缸組。故推測(cè)當(dāng)種植密度為45株/缸時(shí),菹草對(duì)Cd、Cu、Pb的富集效果最好。種植密度為30株/缸時(shí)對(duì)Zn的富集效果最好。2.菹草對(duì)底泥中的Cd、Cu、Pb、Zn都表現(xiàn)出顯著的富集作用。在不同種植密度下,菹草吸收Cd、Cu、Pb、Zn的富集量和BSAF不同。30株/缸種植密度下,菹草對(duì)四種重金屬富集能力排序?yàn)椋篫n>Cu>Pb>Cd。45株/缸組種植密度下,菹草對(duì)四種重金屬富集能力排序?yàn)椋篫n>Cd>Cu>Pb。60株/缸組種植密度時(shí),菹草對(duì)四種重金屬富集能力排序?yàn)椋篫n>Pb>Cu>Cd?？芍喜莸姆N植密度對(duì)其吸收重金屬有一定的影響。無(wú)論在何種種植密度下,菹草對(duì)Zn的富集能力都是最強(qiáng)的。3.相同實(shí)驗(yàn)條件下,通過(guò)對(duì)苦草、黑藻、金魚(yú)藻的生物量、重金屬富集量和BSAF比較,可知三種植物繁殖能力強(qiáng)弱順序?yàn)椋嚎嗖?gt;黑藻>金魚(yú)藻?？嗖輰?duì)四種重金屬的富集量的大小排序?yàn)椋篫n>Pb>Cu>Cd;苦草對(duì)四種重金屬的富集能力的大小排序?yàn)椋篊d>Zn>Pb>Cu。黑藻對(duì)四種重金屬的富集量的大小排序?yàn)椋篊u>Pb>Zn>Cd;黑藻對(duì)四種重金屬的富集能力的大小排序?yàn)椋篊u>Cd>Zn>Pb。金魚(yú)藻對(duì)四種重金屬的富集量的大小排序?yàn)椋篜b>Cu>Zn>Cd;金魚(yú)藻對(duì)四種重金屬的富集能力的大小排序?yàn)椋篊d=Cu>Zn>Pb。4.苦草、黑藻、金魚(yú)藻對(duì)Cd、Cu、Pb、Zn都有較高的生物富集能力,生物富集因子大于1,具有共富集特征。同一種沉水植物對(duì)不同的重金屬有不一樣的富集特征。5.苦草、黑藻、金魚(yú)藻對(duì)同一種重金屬元素的富集能力不同。三種沉水植物對(duì)Cd、Pb、Zn的富集能力大小都表現(xiàn)為苦草>黑藻>金魚(yú)藻。而對(duì)Cu則有所不同,富集能力大小表現(xiàn)為黑藻>金魚(yú)藻>苦草。因此苦草可以作為水體底泥Cd、Pb、Zn復(fù)合重金屬污染生態(tài)修復(fù)的先鋒工具種,黑藻可以作為銅單一重金屬污染生態(tài)修復(fù)的選擇物種。6.相關(guān)分析得出菹草、苦草、黑藻、金魚(yú)藻中的Cd、Cu、Pb、Zn與其根部底泥中Cd、Cu、Pb、Zn呈極顯著的負(fù)相關(guān)(p<0.01)。通過(guò)回歸分析