CN110835162A - 利用水生植物浮萍的生态循环修复重金属污染水体的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用水生植物浮萍的生态循环修复重金属污染水体的方法，包括浮萍幼苗的初步筛选，二次筛选，富集培养，再投入污染水体中。本发明所述的生态循环修复重金属污染水体的方法对于水体重金属污染，特别是镉污染的治理方面克服了传统物理和化学治理方法所具有的成本高，容易造成二次污染，环境不友好等缺点，具有成本低，治理效果好，效果持久，环境友好，生态自然，兼具景观功能等优点。

Description

利用水生植物浮萍的生态循环修复重金属污染水体的方法
技术领域
本发明属于水污染治理技术领域，具体涉及一种利用水生植物修复重金属水体的方法。
技术背景
重金属是指汞、镉、铅以及“类金属”-----砷等生物毒性显著的重金属。对人体毒害最大的有5种：铅、汞、砷、镉、铬。这些重金属在水中不能被分解，人饮用后毒性放大，与水中的其他毒素结合生成毒性更大的有机物。
城市内陆水体重金属污染问题已受到广泛关注, 大多城市水体重金属污染的形势已迫在眉睫, 严重制约了城市的社会经济发展和生态环境建设.重金属是环境中一类具有持久累积性、较强生物毒性及食物链富集的放大效应的典型污染物, 通过多种途径(如废水排放、大气沉降、地表径流等)进入胡泊，池塘这类较为封闭的水体后很难被排出, 绝大部分吸附于悬浮物表面或沉降到沉积物中, 并参与水体在生态系统中有毒有害污染物进行地球化学行为(迁移、转化、富集、降解等)以及物质循环过程(生物放大或生物富集等), 会对人体健康和生态安全造成长期且持久的潜在环境健康和生态风险.有研究表明,水体沉积物在pH值、氧化还原电位、盐度、温度等水-沉积物界面理化条件改变下会使其束缚的重金属向上覆水中重新释放, 成为水体水质污染的内源.
目前水体中重金属污染的处理方法主要有物理和化学方法 除去水中重金属的物理方法有吸附、离子交换、微滤膜、反渗透、电渗析法等。在这些方法中，吸附法是普遍使用的方法之一；吸附剂种类很多如活性炭、粘土、粉煤灰、泥炭。其中活性炭具有特殊多孔结构，巨大的表面积和高吸附容量，无疑是除去水中重金属最广泛使用的吸附剂；然而它的非选择性、高质量、高成本限制其使用。化学方法有化学沉淀、氧化还原、电化学等化学方法中，化学沉淀法是去除重金属污染物经典方法之一。然而化学方法不仅成本高昂，又容易给水体带来二次污染，对原有的水体生态系统带来二次打击。因此，急需一种成本低、简便、不会带来二次污染，效果持久，合乎自然，生态友好的清除水体重金属污染的方法。
发明内容
针对上述不足，本发明提供一种利用水生植物浮萍的生态循环修复重金属污染水体的方法，具有成本低、简便、不会带来二次污染，效果持久，合乎自然，生态友好，兼顾景观的优点。
为实现上述目，本发明采用以下技术方案：
一种利用水生植物浮萍的生态循环修复重金属污染水体的方法，包括以下步骤：
（1）春季，平均气温15-20℃时将浮萍种子投入受重金属污染的水体中，5-10天后收集发芽的浮萍幼苗；
（2）将浮萍幼苗投入含有含有第一浓度重金属离子的培养液中进行培养5-10，收集长势良好的浮萍；
（3）将上述存活的浮萍投入含有第二浓度重金属离子的培养液中进行培养5-10天，收集存活的浮萍；
（4）将步骤3获得的浮萍用去离子水洗净，烘干后磨成粉，进行重金属检测，选择重金属含量最高的浮萍为种子浮萍；
（5）将种子浮萍放入不含重金属离子的培养液中进行富集培养10-15天；
（6）将经过富集培养的浮萍捞出，投入步骤（1）中受重金属污染的水体中。本方案所述的利用水生植物浮萍的生态循环修复重金属污染水体的方法具有较明显的降低水中重金属离子的功能，并且效果持久，成本低，实施方便，不会造成二次污染。
进一步的，上述利用水生植物浮萍的生态循环修复重金属污染水体的方法，所述步骤（1）中的浮萍种子选自少根紫萍、多根紫萍和绿萍中的一种。
进一步的，上述利用水生植物浮萍的生态循环修复重金属污染水体的方法，所述步骤（6）中，投入浮萍的同时，投入复合微生物制剂。复合微生物制剂具有吸附及转换水中重金属离子的作用。
进一步的，上述利用水生植物浮萍的生态循环修复重金属污染水体的方法，所述复合微生物菌剂按重量百分比包括
硫酸盐还原菌 40%
硝化细菌 30%
反硝化细菌 30%。
硫酸盐生物还原法是一种典型生物化学法,该法是在厌氧条件下硫酸盐还原菌通过异化的硫酸盐还原作用,将硫酸盐还原成H2S,重金属离子和H2S反应生成溶解度很低的金属硫化物沉淀而被去除。
进一步的，上述利用水生植物浮萍的生态循环修复重金属污染水体的方法，所述重金属为镉。镉并不是人体必需元素，而且是一种环境污染物，一般情况下，过度摄入镉可导致人发生镉中毒。世界卫生组织将镉列为重点研究的食品污染物；国际癌症研究机构(IARC)将镉归类为人类致癌物，会对人类造成严重的健康损害；美国毒物和疾病登记署(ATSDR)将镉列为第7位危害人体健康的物质；我国也是将镉列为实施排放总量控制的重点监控指标之一。
进一步的，上述利用水生植物浮萍的生态循环修复重金属污染水体的方法，所述第一浓度为10mg/L。
进一步的上述利用水生植物浮萍的生态循环修复重金属污染水体的方法，所述第二浓度为20mg/L。设置浓度梯度，层层筛选出耐受重金属的浮萍。
进一步的，上述利用水生植物浮萍的生态循环修复重金属污染水体的方法，若所述步骤（1）中所述的重金属污染的水体中的重金属离子超过10mg/L,则需同时进行物理或化学的除去重金属的操作。重金属离子太高，严重影响浮萍生长，这时候需要加入物理或者化学法进行辅助。
进一步的，如上述利用水生植物浮萍的生态循环修复重金属污染水体的方法与水葫芦在水生植物净水方面的协同应用。水葫芦已经证明其在吸收重金属镉方面具有良好的效果，将本发明筛选出的浮萍与水葫芦一起养殖会增加修复重金属污染的效果。
本发明具有以下有益效果： 经过实验，在实施了本发明之后，水体中重金属镉的含量逐渐降低，半年内最多降低为原来的30%，同时水体生态得到很大改善，植物和水生动物都有大幅增加，证明本发明所述的利用水生植物浮萍的生态循环修复重金属污染水体的方法具有较明显的降低水中重金属离子的功能，并且效果持久，成本低，实施方便，不会造成二次污染，同时兼具景观工能，一举多得。
具体实施方式
下面将通过几个具体实施例，进一步阐明本发明，这些实施例只是为了说明问题，并不是一种限制。
实施例1
在太仓城郊化工厂附件的一个50立方米的池塘中，测得其水中汞含量达8.4mg/L；
（1）春季，平均气温15℃时将多根紫萍种子投入受重金属污染的池塘中，10天后收集发芽的多根紫萍幼苗；
（2）将多根紫萍幼苗投入含有含有10mg/L汞离子的培养液中进行培养10天，收集长势良好的多根紫萍；
（3）将上述存活的多根紫萍投入含有20mg/L汞离子的培养液中进行培养7天，收集存活的多根紫萍；
（4）将步骤3获得的多根紫萍用去离子水洗净，烘干后磨成粉，进行重金属检测，选择汞离子含量最高的多根紫萍为种子多根紫萍；
（5）将种子多根紫萍放入不含重金属离子的培养液中进行富集培养12天；
（6）将经过富集培养的多根紫萍捞出，按每立方米10克的质量投入步骤（1）中受重金属污染的池塘中。
3个月后检测池塘中汞离子的含量，降低为6.2mg/L,6个月后检测池塘中汞离子的含量为3.7mg/L降低为原来的44%，证明本发明所述的利用水生植物浮萍的生态循环修复重金属污染水体的方法具有较明显的降低水中重金属离子的功能，并且效果持久，成本低，实施方便，不会造成二次污染。
实施例2
在太仓城郊化工厂附件的一个100立方米的池塘中，测得其水中镉含量达7.4mg/L，
（1）春季，平均气温18℃时将少根紫萍种子投入受重金属污染的池塘中，7天后收集发芽的少根紫萍幼苗；
（2）将少根紫萍幼苗投入含有含有10mg/L金属镉离子的培养液中进行培养7天，收集长势良好的少根紫萍；
（3）将上述存活的少根紫萍投入含有20mg/L金属镉离子的培养液中进行培养7天，收集存活的少根紫萍；
（4）将步骤3获得的少根紫萍用去离子水洗净，烘干后磨成粉，进行重金属检测，选择金属镉离子含量最高的少根紫萍为种子少根紫萍；
（5）将种子少根紫萍放入不含重金属离子的培养液中进行富集培养15天；
（6）将经过富集培养的少根紫萍捞出，按每立方米10克的质量投入步骤（1）中受重金属污染的池塘中。
3个月后检测池塘中重金属镉的含量，降低为5.9mg/L,6个月后检测池塘中重金属镉的含量为3mg/L降低为原来的40%，证明本发明所述的利用水生植物浮萍的生态循环修复重金属污染水体的方法具有较明显的降低水中重金属离子的功能，并且效果持久，成本低，实施方便，不会造成二次污染。
实施例3
在太仓城郊化工厂附件的一个80立方米的池塘中，测得其水中镉含量达14.8mg/L，利用化学沉降法将镉含量降低到9.1mg/L,
（1）春季，平均气温20℃时将绿萍种子投入受重金属污染的池塘中，5天后收集发芽的绿萍幼苗；
（2）将少根紫萍幼苗投入含有含有10mg/L金属镉离子的培养液中进行培养7天，收集长势良好的绿萍；
（3）将上述存活的少根紫萍投入含有20mg/L金属镉离子的培养液中进行培养7天，收集存活的绿萍；
（4）将步骤3获得的绿萍用去离子水洗净，烘干后磨成粉，进行重金属检测，选择金属镉离子含量最高的绿萍为种子绿萍；
（5）将种子绿萍放入不含重金属离子的培养液中进行富集培养15天；
（6）将经过富集培养的绿萍捞出，按每立方米15克的质量投入步骤（1）中受重金属污染的池塘中，同时投入复合微生物制剂，按每立方米100亿活菌的量投入；
所述所述复合微生物菌剂按重量百分比包括
硫酸盐还原菌 40%
硝化细菌 30%
反硝化细菌 30%。
3个月后检测池塘中重金属镉的含量，降低为4.9mg/L,6个月后检测池塘中重金属镉的含量为2.7mg/L降低为原来的30%，证明本发明所述的利用水生植物浮萍的生态循环修复重金属污染水体的方法具有较明显的降低水中重金属离子的功能，并且效果持久，成本低，实施方便，不会造成二次污染。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种利用水生植物浮萍的生态循环修复重金属污染水体的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）春季，平均气温15-20℃时将浮萍种子投入受重金属污染的水体中，5-10天后收集发芽的浮萍幼苗；
（2）将浮萍幼苗投入含有含有第一浓度重金属离子的培养液中进行培养5-10，收集长势良好的浮萍；
（3）将上述存活的浮萍投入含有第二浓度重金属离子的培养液中进行培养5-10天，收集存活的浮萍；
（4）将步骤3获得的浮萍用去离子水洗净，烘干后磨成粉，进行重金属检测，选择重金属含量最高的浮萍为种子浮萍；
（5）将种子浮萍放入不含重金属离子的培养液中进行富集培养10-15天；
（6）将经过富集培养的浮萍捞出，投入步骤（1）中受重金属污染的水体中。
2.根据权利要求1所述的一种利用水生植物浮萍的生态循环修复重金属污染水体的方法，其特征在于，所述步骤（1）中的浮萍种子选自少根紫萍、多根紫萍和绿萍中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种利用水生植物浮萍的生态循环修复重金属污染水体的方法，其特征在于，所述步骤（6）中，投入浮萍的同时，投入复合微生物制剂。
4.根据权利要求3所述的一种利用水生植物浮萍的生态循环修复重金属污染水体的方法，其特征在于，所述复合微生物菌剂按重量百分比包括
硫酸盐还原菌 40%
硝化细菌 30%
反硝化细菌 30%。
5.根据权利要求1所述的一种利用水生植物浮萍的生态循环修复重金属污染水体的方法，其特征在于，所述重金属为镉。
6.根据权利要求5所述的一种利用水生植物浮萍的生态循环修复重金属污染水体的方法，其特征在于，所述第一浓度为10mg/L。
7.根据权利要求6所述的一种利用水生植物浮萍的生态循环修复重金属污染水体的方法，其特征在于，所述所述第二浓度为20mg/L。
8.根据权利要求1所述的一种利用水生植物浮萍的生态循环修复重金属污染水体的方法，其特征在于，若所述步骤（1）中所述的重金属污染的水体中的重金属离子超过10mg/L,则需同时进行物理或化学的除去重金属的操作。
9.如权利要求1所述的一种利用水生植物浮萍的生态循环修复重金属污染水体的方法与水葫芦在水生植物净水方面的协同应用。
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