造纸废水灌溉对辽河口湿地土壤金属形态影响研究

发布时间：2018-03-01 11:00

本文关键词： 芦苇湿地土壤金属形态分布再分配综合评价　出处：《沈阳农业大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：辽河口湿地是我国最大的芦苇湿地自然保护区,近些年湿地天然雨水过少造成湿地趋于干涸,利用造纸废水成为湿地灌溉的主要方式。然而造纸废水中含有多种金属,长期灌溉会造成湿地土壤中金属累积,而各金属的生物毒性主要由其存在的化学形态决定。因此,确定造纸废水灌溉条件下辽河口芦苇湿地土壤中金属的形态变化规律及累积机理成为有效利用造纸废水亟需解决的问题。本研究通过构建小试装置模拟辽河口芦苇湿地,研究造纸废水灌溉、芦苇生长时期对湿地土壤铁、铝、锌、铜、锰五种金属不同形态含量分布的影响,并利用金属再分配模型量化五种金属不同形态间的转化分配过程,最后利用耦合的地累积-三角模糊数金属污染评价模型,计算出各金属污染等级,可为湿地土壤中各金属含量及造纸废水中各金属浓度的调控提供理论依据。主要研究结果如下:(1)湿地土壤中铁、铝、锌、铜、锰五种金属均以残渣态为主要存在形式,其他三种形态含量从大到小排序不同:铁和铝为可还原态、可氧化态以及弱酸态;锌、铜为可氧化态、可还原态、弱酸态;锰为可还原态、弱酸态和可氧化态。(2)灌溉造纸废水后各金属残渣态含量不同程度降低,表明造纸废水可促进金属活性增加,从而使其更易被植物吸收。铁、铝两种金属弱酸态、可还原态含量增加,可氧化态含量降低;锌和铜弱酸态、可还原态、可氧化态含量均增加;锰弱酸态含量增加,可还原态含量降低,可氧化态含量几乎不变。采用低浓度废水灌溉湿地更能促进金属活性释放,浓度增大会产生抑制作用。(3)芦苇生长时期不同,不同金属各形态含量变化趋势不同:铁和铝弱酸态含量随时间增长先升高后降低,锌弱酸态含量略有增大,铜和锰先降低后升高。不同金属可还原态含量随时间增长变化趋势不同,铁和铝无显著变化,锌、铜、锰含量均升高。铁、铝、锌可氧化态含量相对均较低,因而变化趋势较为平稳,铜可氧化态变化呈"N"字形,而锰可氧化态随时间逐渐增大。各金属残渣态随时间均呈先略微增大后迅速降低趋势,5、6月升高,6月后降低。(4)相对于对照组土壤,灌溉造纸废水后,湿地土壤中五种金属各形态均发生了再分配,灌溉造纸废水对锌和铜的再分配过程影响最大,其次是锰,对铁和铝的影响最小。随时间增长,各金属不同形态间的再分配逐渐趋于稳定。各金属再分配系数变化随芦苇生长时期变化呈现出规律性:铁和铝5月几乎没有发生再分配,6月、9月再分配系数最大,表明这两个月两种金属各形态分布最不稳定;锌和铜再分配系数明显高于其他金属,且各月份再分配系数从大到小排序基本一致为8月、9月、6月、10月、5月;锰再分配系数均值在其他两组金属之间,8月再分配系数最大,锰各形态分布最不稳定。(5)灌溉造纸废水可降低湿地土壤中各金属与土壤的结合强度,使其更易被植物吸收。灌溉废水对铁和铝与土壤的结合强度影响较小,但对降低土壤残渣态含量仍有一定作用;随灌溉浓度增大,各金属结合强度呈先减小后增大趋势,低浓度废水更有利于降低金属在土壤中的结合强度。(6)基于地累积指数模型和三角模糊数,结合金属不同化学形态及金属自身生物毒性的双权重土壤金属污染综合评价模型能较好地弥补确定性评价中的不足,更准确地反映土壤金属污染程度。(7)采用地累积-三角模糊综合评价模型评价辽河口湿地土壤金属污染程度,得到湿地土壤中金属的综合污染程度由高到低依次排序为:铜、锌、锰、铝、铁,铜污染综合评价值最高,其次是锌、锰,铝和铁的污染综合评价值相对较低。灌溉造纸废水时应适当降低废水中铜、锌、锰含量,防止其长期累积造成湿地污染问题。
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【学位授予单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S153.6;S273.5

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