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浮萍在几种重金属污染水环境植物修复中的应用潜力

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摘要

随着经济和生活水平的快速发展，大量重金属排入水体，使我国面临着严峻的水资源污染问题。植物修复技术作为一种操作方法简便、运行成本低、对环境扰动小的处理技术，在重金属水体修复中备受关注。
　　 浮萍是一种漂浮植物，具有生长快、氮磷吸收率高、收割简便、利用价值广等特点。本文通过研究活体浮萍分别在4种重金属Cu、Cd、Zn、Pb的不同浓度污染水环境中的生长情况及色素含量变化，考察其对4种重金属的耐受能力及净化效果，得出适合修复的浓度范围。利用该浓度范围考察浮萍在15d时间里对重金属去除效果。同时将浮萍作为一种生物质吸附剂，考察干浮萍对水环境中重金属离子的吸附作用，并用Langmuir吸附等温模式和Freundlich等温吸附模型对其吸附过程进行分析，研究其对重金属离子的吸附等温特征；利用二级速率方程、Elovich方程和双常数速率方程对吸附过程进行验证与比较。
　　 研究结果表明，在4种重金属不同浓度单一污染条件下浮萍的生长受到不同程度的抑制，其色素含量随浓度的增高而下降。浮萍对Cu、Cd、Zn、Pb的耐受浓度范围不同，其上限分别是1mg·L-1，4mg·L-1，5mg·L-1，10mg·L-1。
　　 进一步对浮萍去除Pb、Zn的能力进行考察，结果显示，浮萍在低浓度Pb、Zn污染环境中可以正常生长并对其有较高的去除效果。在15d的周期里，浮萍可以将环境中的Pb去除80％，Zn的去除率也达到了55％。
　　 考察了干浮萍用于对水环境中Pb、Cd的静态吸附，结果表明，溶液pH、吸附时间、初始浓度等是影响吸附效果的主要因素。干浮萍对Pb、Cd的吸附过程由快速与慢速两个阶段组成，均可以用二级速率方程进行描述，其相关系数均为0.9999。在5～500mg·L-1的浓度范围内，Pb、Cd的等温吸附行为均较符合Freundlich等温吸附模型。电镜及能谱分析进一步证实Pb、Cd被吸附到干浮萍上。由吸附重金属前后干浮萍中化学元素含量的变化说明了干浮萍对Pb、Cd的吸附有可能是离子交换的结果。

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