薏米人工濕地在含鉻(Ⅵ)營(yíng)養(yǎng)液處理下的響應(yīng)機(jī)理.pdf

1、構(gòu)建桶栽的薏米人工濕地(YMW)模擬垂直流人工濕地系統(tǒng)，以無(wú)薏米植物(NPW)作對(duì)照，采用1/2霍格蘭氏營(yíng)養(yǎng)液為營(yíng)養(yǎng)源，添加K2Cr2O7配置而成的含不同濃度六價(jià)鉻(Cr6+)(0、5、20、40、60mg/L)的營(yíng)養(yǎng)液至人工濕地中，以研究Cr6+對(duì)薏米生長(zhǎng)發(fā)育變化動(dòng)態(tài)、生理響應(yīng)以及薏米對(duì)Fe、Mn、Cr等微量元素的吸收，同時(shí)研究Cr6+脅迫下以上兩種人工濕地對(duì)Cr6+的去除效果、微生物群落等指標(biāo)的影響。研究結(jié)果如下：
　　 ⑴

2、YMW對(duì)培養(yǎng)液中NH3-N、TN、Cr6+的吸收凈化能力高于NPW系統(tǒng)，在較低濃度(5mg/L) Cr6+處理下，YMW和NPW對(duì)NH3-N去除率促進(jìn)、而高濃度(40、60mg/L) Cr6+脅迫下，隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)，兩種濕地對(duì)NH3-N去除率均呈降低趨勢(shì)。YMW對(duì)TN去除率隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)而呈先升高后降低的趨勢(shì)，Cr6+對(duì)NPW的TN去除效果有顯著地抑制效應(yīng)。兩種人工濕地對(duì)TP的去除效果差異不大，除了6月份NPW對(duì)TP的去除效果下降外

3、，其他處理時(shí)期對(duì)TP的去除率維持在90％。YMW對(duì)低中濃度(5、20mg/L) Cr6+有較好的凈化效果，去除率達(dá)到99％，但高濃度(40mg/L)Cr6+處理對(duì)人工濕地吸收去除Cr6+有抑制作用。
　　 ⑵薏米葉片SOD活性隨著處理時(shí)期的延長(zhǎng)而升高，薏米生長(zhǎng)前期5mg/L Cr6+處理促進(jìn)SOD活性升高，中后期40mg/L Cr6+處理對(duì)薏米SOD有促進(jìn)作用。不同濃度Cr6+處理對(duì)薏米葉片POD活性、MDA含量均有促進(jìn)作用，前

4、中時(shí)期POD活性隨著Cr6+濃度的提高而提高，整個(gè)時(shí)期MDA含量隨著Cr6+處理濃度的提高而提高。低中濃度(5、20mg/L) Cr6+處理對(duì)薏米葉片SP含量有促進(jìn)作用，SP隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)而不斷提高，但后期高濃度(40mg/L) Cr6+處理有抑制作用。
　　 ⑶低濃度(5mg/L) Cr6+處理有利于薏米葉片Pn、Gs、Tr的提高，其他濃度Cr6+處理有抑制作用。薏米葉片Ci隨Cr6+處理時(shí)間的延長(zhǎng)而下降，中高濃度(20、

5、40、60mg/L) Cr6+處理顯著促進(jìn)Ci值增大，并隨Cr6+處理濃度的升高而增大。
　　 ⑷微生物群落數(shù)量YMW系統(tǒng)多于NPW系統(tǒng)，真菌、細(xì)菌、放線菌的數(shù)量也表現(xiàn)為類似的處理效應(yīng)。真菌數(shù)量變化趨勢(shì)隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)而增多，YMW細(xì)菌數(shù)量隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)而增多，NPW細(xì)菌數(shù)量隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)而降低，放線菌數(shù)量隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)表現(xiàn)為先升高后降低。不同濃度Cr6+處理對(duì)人工濕地的細(xì)菌數(shù)量和放線菌數(shù)量、NPW真菌數(shù)量均有促進(jìn)作

6、用;低中濃度(5、20mg/L) Cr6+處理對(duì)YMW真菌數(shù)量有促進(jìn)作用，高濃度(40、60mg/L) Cr6+處理有抑制作用，NPW細(xì)菌數(shù)量和YMW放線菌數(shù)量均隨Cr6+處理濃度的提高而增多。
　　 ⑸人工濕地基質(zhì)的脲酶和CAT活性均表現(xiàn)為NPW系統(tǒng)高于YMW系統(tǒng)，兩種人工濕地的脲酶活性隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)而不斷降低。低濃度(5mg/L) Cr6+處理對(duì)YMW脲酶活性和NPW的CAT活性均有促進(jìn)提高的作用，而對(duì)于NPW脲酶活性在

7、5、7月份表現(xiàn)為促進(jìn)作用，隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)表現(xiàn)為中高濃度(20、40、60mg/L)Cr6+處理對(duì)兩種人工濕地的脲酶活性有抑制作用，NPW的CAT活性也有相同規(guī)律，但7月份不同濃度Cr6+處理對(duì)NPW脲酶活性有促進(jìn)作用。低中濃度(5、20mg/L)Cr6+處理對(duì)YMW的CAT活性有抑制作用，抑制效果隨Cr6+處理濃度的提高而提高，但高濃度(40mg/L) Cr6+處理有顯著促進(jìn)作用。
　　 ⑹薏米植株Fe、Zn、Cu含量在薏米

8、中分布規(guī)律為根＞葉＞莖，Mn、Cr在薏米中分布規(guī)律為根＞莖＞葉。生長(zhǎng)前期的Cr6+抑制薏米根系對(duì)Fe、Zn、Cu的吸收，低濃度Cr6+促進(jìn)薏米根系對(duì)Mn、Cr的吸收、高濃度Cr6+產(chǎn)生抑制效應(yīng)，之后時(shí)期Fe、Mn、Cu、Cr含量隨著Cr6+增加而降低，但中高濃度的Cr6+促進(jìn)Zn的吸收。薏米莖對(duì)Fe、Zn、Cu吸收在不同濃度Cr6+處理下有著不同程度的抑制作用，低濃度(5mg/L)Cr6+促進(jìn)對(duì)Mn的吸收，之后時(shí)期Mn含量隨Cr6+增加

9、而降低;在前中時(shí)期，薏米莖的Cr隨Cr6+增加而增加，9月份20mg/LCr6+顯著促進(jìn)對(duì)Cr的吸收。薏米葉片的Fe、Mn、Cu含量在有些時(shí)期隨Cr6+增加而降低的規(guī)律，在薏米的初期或中期Cr6+對(duì)Zn、Cr有促進(jìn)吸收作用。
　　 ⑺低濃度(5mg/L) Cr6+促進(jìn)薏米株高伸長(zhǎng)、20mg/L以上濃度Cr6+均有抑制效應(yīng)，并隨Cr6+濃度的增加而抑制作用顯著增強(qiáng);Cr6+對(duì)薏米的基部直徑影響差異不顯著;薏米分蘗數(shù)在5月份至7月份

10、隨Cr6+濃度增加而減少，高濃度(40mg/L) Cr6+處理下顯著抑制薏米的分蘗。低濃度(5mg/L) Cr6+對(duì)薏米根系的根總長(zhǎng)有促進(jìn)、高濃度(40mg/L) Cr6+有抑制的作用，根系總表面積、總體積、干物質(zhì)量在Cr6+處理下均有類似效應(yīng)。
　　 ⑻YMW真菌數(shù)量與TN、TP的去除率呈負(fù)相關(guān)，YMW細(xì)菌數(shù)量與NH3-N的去除率呈負(fù)相關(guān);NPW脲酶活性與TN的去除率相關(guān)，YMW NH3-N的去除率與TN的去除率、Cr6+去除