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《兰州大学》 2011年
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人工湿地构建及其对污染的黄河灌溉水处理效应

司万童  
【摘要】:黄河(Yellow river, YR)作为中国最大的淡水河流之一,已经成为西北地区主要的淡水供应源。但是由于工农业的快速发展,黄河水污染变得越来越严重,尤其是在黄河上游白银地区。由于地处干旱半干旱地区,水资源紧缺,因此,该地区通常直接引用受污黄河水进行农田灌溉,如此会使其中一些污染物如重金属(Heavy metal, HM)等在土壤中富集而污染农田。食用在受污土地上生产的粮食作物会给当地居民的健康带来潜在风险,同时也会使农田土壤理化性质发生改变,农业生态系统遭受破坏。 本研究在白银地区四龙镇构建了人工湿地(Constructed wetland,CW),根据人工湿地在污水处理中的研究和应用现状,我们选择了表面流人工湿地类型,同时选择狭叶香蒲作为湿地植物,土壤作为基质,水力停留时间为3 d,水力负荷约为0.17 m3/(m2.d-1)。同时建立两块实验田(A和B),用未经处理的黄河水灌溉实验田A,用人工湿地处理后的黄河水灌溉实验田B。比较处理前后灌溉水的水质、两实验农田土壤污染物含量及土壤肥力、作物的生理状况差异及籽粒中重金属含量等,研究结果用于对当地居民食用这些作物的健康风险评估,结果显示: 1.利用人工湿地处理灌溉水后,水中溶解氧含量显著提高,总磷、总氮、化学需氧量、生化学氧量、挥发酚及四种重金属(铜,Cu、锌,Zn、铅,Pb、镉,Cd)含量都显著下降(P0.05),显示出人工湿地可以高效的去除受污黄河水中的污染物含量; 2.实验田B中土壤含量逐月下降,且这种差异逐月增大;在6月和7月已显著(P0.05)低于实验田A;实验田B中土壤肥力亦随之下降; 3.实验田A中土壤受到了Cd和Pb的污染;经过处理后的灌溉水灌溉后,重金属污染度和潜在生态危害指数有了明显的降低,可见人工湿地能有效的降低重金属对农田土壤的污染; 4.实验田A中春小麦籽粒的Pb含量超过了世界卫生组织规定的粮食卫生标准。实验田B春小麦各组织中四种重金属含量均显著地降低了(P0.05),并且均达到了粮食卫生标准。人工湿地能够显著地降低春小麦中的重金属含量与其对小麦的氧化损伤程度,提高小麦抗逆能力(P0.05); 5.实验田A中Pb的危险商数(Hazard quotient,HQ)(成年男性和儿童)高于1,然而在实验田B中有了大幅度降低。说明A中的小麦会给成年男性和儿童的健康带来潜在风险,然而B中的小麦是相对安全的。 总之,利用人工湿地处理灌溉水,高效地降低了灌溉水、农田土壤和农作物中的污染物含量,降低了人们食用作物的风险,表明在黄河上游利用人工湿地处理灌溉水具有较好的效果,切实可行。
【学位授予单位】:兰州大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:X703

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