【摘 要】
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为了减轻稻田土壤重金属Cd污染,降低稻米Cd污染风险,阻断控制灌溉水Cd的输入,研究了表面流人工湿地去除灌溉水中Cd的效果及机理。本试验选取梭鱼草、野茭白、狐尾藻3种常见湿地植物,在室内构建了Cd微污染灌溉水净化模拟表面流人工湿地系统（以下简称模拟湿地）,研究了不同植物搭配下单级湿地与三级湿地对水体中Cd的去除效果,分析不同进水Cd浓度、水力停留时间对系统净化效果的影响。通过建设的农田灌溉水重金属
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为了减轻稻田土壤重金属Cd污染,降低稻米Cd污染风险,阻断控制灌溉水Cd的输入,研究了表面流人工湿地去除灌溉水中Cd的效果及机理。本试验选取梭鱼草、野茭白、狐尾藻3种常见湿地植物,在室内构建了Cd微污染灌溉水净化模拟表面流人工湿地系统（以下简称模拟湿地）,研究了不同植物搭配下单级湿地与三级湿地对水体中Cd的去除效果,分析不同进水Cd浓度、水力停留时间对系统净化效果的影响。通过建设的农田灌溉水重金属Cd净化人工湿地系统试点工程（以下简称湿地试点）,开展长期持续监测,研究其对灌溉水中Cd的持续去除效果,分析了湿地植物与底泥沉积物富集Cd浓度随时间变化规律,估算了试点湿地进出水Cd通量以及系统各单元拦截Cd总量情况。主要试验结果如下:（1）模拟单级湿地各处理中,保持植物生物量相同情况下,狐尾藻与野茭白搭配处理相较于三种植物单独种植与其他搭配种植方式对水体Cd去除效果最好。在入水Cd浓度为10μg·L-1,各单级湿地处理均能使处理后的水体中Cd浓度低于国家标准GB5084-1992灌溉水水质标准(5μg·L-1),而入水Cd浓度为20μg·L-1,HRT12h时,各单级湿地处理出水水质均不达标(>5μg·L-1);两组模拟的三级湿地处理中,三种植物两两搭配并串联的T2处理效果最好,在实验不同入水条件下均能使出水Cd浓度低于5μg·L-1,三级人工湿地相较单级湿地是更好的工艺选择,对水体Cd的持续去除效果较好。模拟湿地系统中,沉积物对水体中重金属Cd的截留量高于植物,在截留过程中占主要作用,沉积物对Cd吸附可能主要以有机组分的作用为主,而-COOH与-OH为吸附Cd的有效官能团。（2）湿地试点“植物塘+人工湿地+吸附池”净化系统中各处理单元均能有效降低灌溉水中Cd浓度,使水中悬浮态Cd和可溶态Cd的浓度显著降低,去除率分别达到86.58%和90.37%,对灌溉水中Cd有较好去除能力;灌溉水入水口悬浮态Cd浓度与悬浮颗粒物浓度呈显著正相关,悬浮颗粒物浓度与入水流速呈显著正相关;湿地系统对悬浮颗粒物有较好的去除效果,平均去除率为81.54%。在十一个月监测期间,净化系统通过灌溉水与大气沉降共输入Cd通量约为954.95 g,有效拦截Cd约为868.52 g,各个单元拦截量从高到底依次为一级植物塘（544.64g）>三级人工湿地加吸附池（167.62 g）>二级植物塘（156.26g）。（3）湿地试点净化系统中三种湿地植物均能有效富集灌溉水中Cd,且富集浓度整体随水流沿程成逐渐下降趋势,监测期间,梭鱼草与野茭白根部、茎叶部最大富集Cd浓度分别为:164.18、105.56与8.45、5.61 mg·kg-1,狐尾藻最大富集Cd浓度为:69.08mg·kg-1;梭鱼草、野茭白地上茎叶部分单位面积富集Cd总量分别在10月与9月达到最大值,分别为6.26、6.13mg·m-2,狐尾藻单位面积最大富集Cd总量在9月达到最大值为59.47mg·m-2;湿地系统中底泥沉积物Cd浓度随监测时间推移整体呈上升趋势,一级植物塘底泥富集Cd速率较快,对比一年间监测开始与结束时底泥Cd各形态变化情况,底泥沉积物中Cd浓度主要以弱酸可溶态形式增长。
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