人工湿地藕田处理污水净化效果及其综合评价研究

摘要

近些年来,随着我国北方地区干旱缺水,其地下水过度开采过重,城市污水农田灌溉也相当的普遍,致使污灌区土壤、农作物重金属污染问题也越来越重。生活、工业排出的废水中,含有多种有毒物质和重金属元素,藕塘人工湿地净化污水过程中,会污染土壤及莲藕,对农产品造成直接或间接的危害,从而对人体健康产生不良影响。本文探索藕塘人工处理污水的机理以及人工湿地生态系统和食品安全的相关性,为进一步设计和研究人工湿地系统净化污水提供理论依据和实用技术资料,在此研究基础上,为人工湿地处理技术在我国的应用提供设计运行参数及其标准。
　　 本文以保定市莲藕人工湿地为典型区域,以莲藕人工湿地地区土壤、水体、莲藕、及莲藕叶子为研究对象,对莲藕人工湿地处理效果及重金属污染状况做了进一步的调查分析,对处理效果及土壤重金属进行累积评价、污染评价、潜在生态风险的评价,为深入开展研究区污染修复、为土壤环境质量评价及持续开发利用和保持生态平衡研究奠定基础。主要结果如下:
　　 1.莲藕人工湿地污水的特点主要是有机污染物浓度低、氮磷等营养盐浓度浓度相对较高且悬浮态污染物含量高。利用莲藕人工湿地系统净化污水时,具有较好的处理效果。对于COD、TN、NH3+-N、TP、SS的去除率分别为25.9％-57.1%,38.3%-69.7%,45.4%-49.2%,32.3%-47.9%,62.5%-88.5%。
　　 2.施用不同配比的氮、磷肥对莲藕产量有明显的促进作用,在各施肥处理中以N3P3产量最高,为39296kg/hm2;其次是N4P4为35779kg/hm2,最低的是末施肥的产量仅有22622kg/hm2,各施肥处理与对照相比产量分别增加了11.4%-73.7%,达显著水平。
　　 3.污水中重金属Cd、Zn、Cr3种元素均有积累,其中,污水中的Cd最高含量0.037mg/L,是国家农田灌溉水质标准蔬菜作物3.7倍,Zn、Cr含量相对较低,介于相应水质分级标准轻度污染;重金属污水的综合污染指数(P)为1.59,属于水质分级标准级的Ⅱ级,污染程度为轻度污染。
　　 4.莲藕人工湿地土壤重金属在0-30cm土层中Cd的单因子污染指数1.372为最高,Cu的单因子指数0.338为最低由此可见两种评价标准下的各种重金属的单因子指数是有区别的,但是两种评价标准下单因子指数比较高的都是Cd元素。以国家二级标准为评价标准的综合污染指数为0.2,属于等级Ⅰ,清洁(安全)范围内,以当地土壤背景值为标准的综合污染指数为1.12,属于轻度污染,应该引起人们的重视。
　　 5.莲藕叶子对重金属元素的富集程度不同,富集系数最大的是Cd,其平均富集系数达到2.33,其次是Hg平均富集系数为1.22,其他元素的富集系数均在1.0以下,其中对Cr富集系数最小,平均富集系数仅有0.01,莲藕叶子在不同样地对各重金属的富集能力各不相同,对各金属富集能力表现为Cd＞Hg＞Zn＞Pb＞Cu＞As＞Cr。
　　 6.莲藕中单因子污染指数大小顺序为:Cd＞Zn＞Hg＞Cr＞As＞Pb＞Cu。莲藕中Cd污染最为严重,其次为Zn、Hg,只有As、Cu尚未受到污染。从综合污染指数来看,P综为1.22,属于轻度污染,部分重金属超过蔬菜安全标准,说明莲藕蔬菜对重金属的有一定的积累能力。