凡口铅锌矿湿地系统沉积物中重金属的分布_王凡路

生态环境2003,12(3):292-295http://www.eco-environment.comEcologyandEnvironmentE-mail:editor@eco-environment.com基金项目：国家自然科学基金项目（30100024）；香港RGC基金项目（HKBU-2072/01M）作者简介：王凡路（1968－），男，工程师，站长，主要从事环境监测、管理及治理工作。*通讯作者：蓝崇钰，教授，博士生导师。收稿日期：2003-05-06凡口铅锌矿湿地系统沉积物中重金属的分布王凡路1，吴瑞琴1，杨兵2，叶志鸿2,3，蓝崇钰2*1.广东省韶关市凡口矿环保处，广东韶关512325；2.中山大学生命科学学院，广东广州510275；3.香港浸会大学生物系，香港摘要：研究了用于处理凡口铅锌矿选矿废水的宽叶香蒲（Typhalatifolia）人工湿地系统沉积物中重金属Pb、Zn、Cu和Cd的分布。沉积物略呈碱性，在各层沉积物中，DTPA-Zn质量分数高于DTPA-Pb质量分数。冬季（11~12月）湿地系统中3个处理池进水口的沉积物结合水中的Pb、Zn、Cu和Cd质量分数与春季（1~3月）的相比较，有显著的差异。湿地处理系统中Pb、Zn、Cu和Cd主要沉积在表层土壤中；但3个处理池入水口和出水口不同深度的沉积物pH值没有显著差异(p<0.05)，表明pH值与重金属含量并不存在相关性。关键词：人工湿地；重金属；沉积物中图分类号：X751文献标识码：A文章编号：1672-2175（2003）03-0292-04选矿尾矿废水一般含有Pb、Zn、Cd、Hg、As等有害金属，直接排放会导致严重的环境污染。人工湿地作为一项经济有效的处理重金属废水的技术在世界上很多国家广泛使用。中山大学于20世纪80年代中期在广东凡口铅锌矿建造了以宽叶香蒲（Typhalatifolia）为主体（包括4个处理池）的人工湿地净化矿山金属废水[1]。研究表明，在人工湿地系统中，重金属废水、沉积物结合水、沉积物中重金属相互转移，其转移速率可能由pH值决定[2]，同时每年有占质量分数为97.8%的Pb，98.9%的Zn，99.1%的Cu和99.6%的Cd被保留在后3个处理池的土壤或沉积物中[3]，因此有必要研究重金属在沉积物中的分布及其与pH值的关系。这种研究对于选择湿地植物及探讨重金属环境行为有重要意义。1材料与方法1.1研究地概况凡口铅锌矿位于韶关市仁化县境内，属于潮湿多雨的亚热带气候区。年平均气温约20℃，最低为-5℃，最高为40℃；年降雨量平均为1457mm。凡口铅锌矿是中国乃至亚洲最大的同类型矿之一，日排放废水量多达6万t，未经处理的废水中含有大量的废矿砂以及Pb、Zn、Cu、Cd和As等重金属。现建立的人工湿地处理Pb、Zn废水系统包括4个处理池（图1）。处理池1建于1983年，以宽叶香蒲为DOI:10.16258/j.cnki.1674-5906.2003.03.010王凡路等：凡口铅锌矿湿地系统沉积物中重金属的分布293294生态环境第12卷第3期（2003年8月）王凡路等：凡口铅锌矿湿地系统沉积物中重金属的分布295结合水中重金属质量浓度在3个处理池中也变化较大，从处理池2到处理池4逐渐增加，但可溶性Pb、Zn、Cu和Cd质量浓度并没有明显变化。3讨论温度、沉降速率和主要生物都可能会引起沉积物结合水重金属含量的时空变化[5]，因此，结合水中重金属含量一直被认为是环境变化的最敏感的参数，对沉积物中重金属的变化有重要指示。一般认为在表层土壤或沉积物中，重金属被沉积性有机物和氢氧化物表面所吸收是制约结合水中重金属含量的主要过程[6]。从处理池2到处理池4，0~10cm沉积物中Pb、Zn、Cu和Cd的质量分数高于10~20cm和20~30cm沉积物中Pb、Zn、Cu和Cd的质量分数。通常认为，表层沉积物与大气中的氧气直接接触，通过形成水化金属氧化物使金属易于从结合水中转移到沉积物中，同时处于表层沉积物中的微生物活性高，对于结合水中重金属的化学转移也有着重要作用[7]。3个处理池入水口和出水口不同深度沉积物的pH值没有显著差异，但湿地处理系统中Pb、Zn、Cu和Cd主要沉积在表层土壤中，表明pH值与重金属含量并不存在相关关系。但是各层沉积物中，DTPA-Zn质量浓度高于DTPA-Pb质量浓度（图7），这可能是因为沉积物的pH值在6~8之间，Zn对于pH的微小变化更为敏感[8]所致。参考文献：[1]叶志鸿，陈桂珠，蓝崇钰，等.宽叶香蒲净化塘系统净化铅/锌废水效应的研究[J].应用生态学报，1992，3（2）：190-194.[2]DUNBABINJS，BROWMERKH.Potentialuseofconstructedwetlandsfortreat