合成革废水人工湿地强化出水对苏州青的影响
2013-09-11应俊辉王东明陈茂铨
应俊辉，王东明，陈茂铨
(丽水职业技术学院，浙江丽水 323000)
丽水市水阁工业园区自2002年3月开始征地开发以来，逐步形成了以合成革为主导的产业集群。据2012年丽水统计年鉴显示，合成革企业全年实现工业总产值170亿元，整个行业产值占园区总产值的62.9%，但随之带来的合成革废水污染已成为亟待解决的问题。
近年来关于污水灌溉对农作物的影响方面的研究较多［1－4］，主要采用生活、养殖、河段、再生水等污水类型开展了灌溉试验，研究不同浓度的污水浇灌对农作物生理生化特性的影响，均证实了污水应用于作物灌溉的可行性，并在特定条件下可对作物生长发挥增效作用。鉴于当地丰富的天然水系和园区接壤部分蔬菜基地的生产安全，以合成革废水实施污水灌溉研究是一个全新的尝试。通过在原有处理工艺基础上，引入潜流式人工湿地处理技术，强化水质净化。为验证人工湿地的处理效果，进行合成革废水人工湿地强化出水对蔬菜生长发育的影响分析，为其安全生产提供参考。
1 材料和方法
1.1 材料与试剂
试验以青菜品种苏州青为为害鉴定植物，以3，5-二硝基水杨酸、茚三酮、考马斯亮蓝G-250、磺基水杨酸、GSH、SOD、T-AOC试剂盒等为试剂。试验期间，合成革厂排废水和潜流式人工湿地排水水质情况见表1。
表1 试验期间合成革废水水质情况
1.2 方法
1.2.1 合成革废水人工湿地处理
试验用人工湿地模拟系统 (图1)由均化池和潜流式人工湿地组成。均化池有效体积为0.50 m3，湿地单池容积为0.25 m3，湿地平面尺寸为1.00 m(长) ×0.50 m(宽)，填料层有效高度为0.50 m。湿地种植菖蒲，填料层采用当地河砂，有效砂粒径为0.25～1.00 mm，不均匀系数小于4.0，系统底层铺有直径为1.0～2.5 cm的砾石排水支撑层，水力负荷控制在0.25 m3·d－1左右。
图1 合成革废水人工湿地处理系统
1.2.2 废水人工湿地强化处理出水灌溉蔬菜试验
选取当地蔬菜生产基地具有代表性的黄棕壤土种植苏州青，划分5个小区，中间用40 cm宽田埂隔开，防止水分相互串流。植株4叶时，分别用1%厂排废水、10%厂排废水、100%湿地排水、10%湿地排水进行灌溉试验，以清水灌溉为对照。
1.2.3 生理指标的测定
灌溉10 d后，取苏州青叶片进行生理指标测定。以丙酮作为提取介质，4 000 g离心，得叶绿素提取液。采用721型分光光度计，在波长665和649 nm下测定光吸收值，计算得出叶绿素含量。采用3，5-二硝基水杨酸 (DNS)法测定总糖、还原糖含量，通过磺基水杨酸提取-酸性茚三酮加热处理－甲苯处理测定脯氨酸 (Pro)含量［5－6］。采用南京建成生物工程研究所提供T-AOC试剂盒测定总抗氧化能力 (T-AOC)。
2 结果与分析
2.1 生长及叶绿素含量
试验结果 (图2)表明，清水、10%湿地排水灌溉下，苏州青生长正常，叶片大;100%湿地排水灌溉的植株长势变缓;1%厂排废水、10%厂排废水灌溉的植株部分叶片从边缘处开始变黄，向内沿展，且有部分叶片全部枯黄，未黄化叶片颜色相对较深。对比结果说明，合成革工厂普通工艺排出的废水对苏州青生长有一定破坏作用;人工湿地强化处理出水对苏州青生长尚有抑制作用，稀释到10%湿地排水浓度的灌溉对苏州青生长影响较小。
图2 强化出水灌溉对苏州青叶绿素含量的影响
叶绿体色素在太阳能转为化学能的光合作用中起着极为重要的作用。以清水、10%湿地排水灌溉，植株叶绿素含量低，与植株长势快有关。10%厂排废水、1%厂排废水、100%湿地排水灌溉的植株叶绿素含量上升，这可能与植株生长受到抑制，
叶绿素含量增加有关。
2.2 还原糖及总糖含量
作为呼吸基质的糖类，为植物的各种合成过程和生命活动提供所需的能量，也是植物光合作用的主要产物，是植物细胞和组织的重要营养物质和支持物质。因此通过测定苏州青组织中还原糖和总糖含量，可在一定程度上了解苏州青组织器官中的营养状况。以清水、100%湿地排水、10%湿地排水灌溉的苏州青还原糖、总糖含量高;10%厂排废水、1%厂排废水灌溉的还原糖、总糖含量降低，其中总糖下降的比率大 (图3)。说明合成革废水对能源物质合成与积累有一定破坏作用，经处理后，对植株碳代谢影响降低。
图3 人工湿地强化出水灌溉对苏州青还原糖及总糖含量的影响
2.3 Pro含量和T-AOC
因逆境条件植物体内Pro含量可呈现显著增加状态，故植物体内Pro含量在一定程度上反映了植物的抗逆性。图4看出，以10%厂排废水、1%厂排废水、100%湿地排水、10%湿地排水灌溉后，植株体内Pro的含量上升，说明合成革废水及处理后的废水对苏州青有一定胁迫作用，刺激了Pro合成;但合成革废水浓度高时，又会产生一定抑制作用，以10%厂排废水灌溉的Pro含量低于1%厂排废水灌溉试验组。
植物T-AOC与植物抗逆性存在着密切的联系，T-AOC有酶促及非酶促反应两部分［7］。灌溉合成革废水，T-AOC下降，说明合成革废水对T-AOC产生抑制作用，抑制了相关酶和物质的合成。相对于对清水对照，灌溉人工湿地强化处理出水，植株T-AOC上升，说明人工湿地强化出水对T-AOC相关物质合成有刺激作用。
3 小结与讨论
图4 人工湿地强化出水灌溉对苏州青Pro和T-AOC的影响
合成革厂排废水对苏州青生长发育产生抑制作用，总糖、还原糖含量、T-AOC下降，说明合成革废水可能通过抑制苏州青能源物质合成而破坏其抗性系统抑制植物生长。
合成革废水人工湿地处理后，对苏州青生长影响小，总糖、还原糖含量略有下降，T-AOC、Pro含量上升，说明合成革废水经人工湿地强化处理后，有毒物质浓度下降，植株通过激活抗性系统，降低了对苏州青生长的抑制作用。
研究表明，潜流式人工湿地强化处理的引入在合成革厂传统处理工艺排水水质有明显改善的同时，可增强对合成革厂区接壤蔬菜生产基地的安全保障。
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