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水生植物滤床(APFB)是一种良好的治理富营养化水体的生物修复系统。为了解决APFB水生蔬菜中Pb含量超标的问题,掌握APFB及其水生植物对水铅的去除作用特点,促进APFB推广应用,我们以宜兴APFB中试基地现场为基础,建立了温室模拟APFB和光照培养箱模拟APFB,选用空心菜、水芹菜、菰、凤眼莲等多种水生植物,开展了APFB对水中Pb污染的作用的相关研究。
整个研究包括以下3部分:
一、APFB对水体铅污染的作用的中试研究
选用空心菜、水芹菜、菰、凤眼莲、乌菱构建了5种APFB,并逐一考察了这些滤床去除水Pb的能力,分析评价了水力负荷、水深等对APFB去除水Pb作用的影响,考察了Pb在APFB系统中的分布。结果表明:植物滤床对水Pb具有较强的去除效果,植物在其中发挥主要作用。但不同植物滤床去除水Pb的效果不同,与各种植物的根系发达程度、生物量增长速度正相关。可影响APFB对水Pb去除率的因素主要有植物种类、原水Pb含量、水力负荷、水深、水生植物生物量及其配置模式等。Pb在APFB上游水体和底泥中的含量均高于下游,垂直层面则无显著性差异,底泥中的Pb含量随其厚度与日俱增。
二、水生植物对水体铅去除作用的实验室研究
鉴于水生植物在APFB去除水Pb中发挥主要作用,因此,我们通过构建温室模拟APFB和光照培养箱模拟APFB,重点研究了各种水生植物去除水Pb的作用特点,为提高水生蔬菜食用安全性或针对性的选择水生植物用于含Pb水体预处理提供理论和实验基础。结果表明:不同水生植物对水Pb的去除能力不同,茎叶/根质量比值大的植物对水Pb的去除能力较强。根是水生植物最重要的吸收和蓄积水Pb的部位,其对水Pb的去除能力远高于茎、叶等部位。水生植物的幼苗对水Pb的去除能力明显高于相应的成熟株或中成株。水停留周期、原水铅浓度、光照、水体pH值、磷酸盐等均可以影响水生植物对水Pb的去除率、去除负荷和去除速率。
三、改善APFB水生蔬菜食用安全性的措施研究
在综合前二章研究的基础上,我们将APFB分为前后2段,在APFB前段栽种睡莲、茭白及空心菜等“屏障植物”,在APFB后段种植拟供食用的空心菜,考察了套种以及定期收割对空心菜食用安全性的影响。研究表明:合理的植物套种可显著减少水生蔬菜对Pb的蓄积量,提高其食用安全性。屏障植物的种类、生物量大小及其配置模式对水生蔬菜的食用安全性有较大影响。定期采摘水生蔬菜,可有效缩短新生的茎叶等可食部位对Pb的蓄积时间和蓄积量,提高食用安全性。最终我们全面评价了APFB在有关措施实际干预下生产的水生蔬菜的食用安全性,发现其食用安全性良好。