[发明专利]一种应用复合湿地植被从水体去除重金属的方法

说明书

技术领域

本发明涉及废水生态处理、矿产资源开发领域，具体地说是一种应用优化复合湿地植被从水体去除重金属并回收的方法。

背景技术

早在20世纪初，英国和美国就有利用香蒲沼泽处理污水的先例，到了20世纪70年代人工湿地污水处理系统由于具有工程简易、管理方便、运行费用低、处理效果好的优点而在世界各地被广泛用于生活污水乃至工业废水处理。湿地系统净水是物理、化学与生物机制综合作用的结果，取决于植被、基质、水深及微生物群落。一般湿地维管束植物能够通过分化水流、减缓流速来固定基质、沉淀悬浮物，能够在茎干和根系上为微小生物，包括藻类(Algae)，细菌(Bacteria)，真菌(Fungi)和原生生物(Protists)的繁殖(Microbiota colonization)提供附着场所，能够吸收碳、养分(N、P)和微量元素进入组织并从根部、腐烂凋落物释放有机碳源以便为微生物代谢提供能量，能够在大气和沉积层之间交换气体并在缺氧基质层创造富氧的微环境(Oxygenated microsites)，还能够增加湿地系统的景观美学价值。因而，湿地植被建设是湿地生态恢复的基础，植物种类选择直接影响净化效果，复合植被直接关系到运行效果和综合效益。

人工湿地常常选用根系发达的多年生大型植物(Macrophyte)，根系常年具有活性，不仅可以强化有机物降解，而且不必每年栽种清理，更易适应砾石基质生境；地上部分可以连年生长，具有巨大的生物量和强大的蒸腾作用，更有利于污染物净化。然而，尽管全球已发现高等湿地植物6700余种，但试用有效的种类不过数十种，人工湿地系统往往只建设大面积的单一植被湿地(诸如芦苇、香蒲、水葱等)，这种单一植被模式既不利于提升湿地的景观美学价值、强化净水效率，也不利于提高湿地的生物多样性、防治病虫害。因此，USEPA(2000)认为，人工处理湿地应该设计成为众多乡土植物的栖居地，并且可以适当地扩大植物种类(Maximize vegetative species)。同时，维持水生大型植物多样性、保持或恢复自然的扰动体系(disturbance regime)以阻止弱势竞争种类(Less competitive species)的消亡，可以强化湿地生态系统的功能和相关服务。

我国经度范围广，纬度跨度大，四季温差较大，地域干湿明显，因而人工湿地植被建设面临着更多的挑战。首先，需要优选能够适宜各种纬度、海拔、干湿气候条件的湿地植物种类，以去除效率为首要指标，兼顾景观美好以提升环境美学价值，优先选择乡土种类以避免潜在的生物入侵风险。进而，宜根据各种优选植物的特异性去除能力，进行互补搭配形成复合湿地植被，以便利用有限的土地面积对污染物实现高效净化，兼顾生物多样性与科普教育功能，这样就可能突破湿地占地面积大的缺陷，在人口高度集中、对污水处理需求最为迫切的城镇推广湿地净化系统。还有，人工湿地植被系统的稳定周期长，湿地植物个体间可能通过对生态因子(如光、热、水、气、肥)的竞争，通过根系分泌物、枯落物释放的化感物质来影响整个植被群落的稳定性，往往需要运行多年才能达到成熟阶段。因此，优选适宜高纬地域条件的湿地植物种类并研究其成熟稳定的复合混植模式，可以有效地促进人工湿地污水处理技术的发展与应用。

上佳的美学特性和高效的净化能力使得复合植被湿地明显优于单一植被湿地，人工湿地污水处理技术已经从传统的单一水质净化转向多目标应用，关注的焦点也从污染物去除转变为通过湿地植被建设来提高生物多样性、提升景观娱乐性和强化科学研究并重。优选适宜的植物来建设多种类混植的湿地复合植被，不仅可望直接提高人工湿地的净水效率，弥补湿地占地面积大的缺陷，而且可以兼顾到湿地生物多样性和景观美学价值。当前优选湿地植物种类的研究正在兴起，用人工湿地来代替自然湿地的研究已经开始盛行，可是由不同种类与数量构成的复合植被的净化效率却存在较大差异，因而需要从数量上对人工湿地复合植被的多种类混植模式进行优化研究。

发明内容

针对各类型、低浓度的水体铜、锌、铅、镍、锰、镉、铬、汞、铝、金、银污染，以对各种类重金属的特异性去除能力为首要指标，兼顾景观美观、容易栽培、生命力强等特性，本发明提供一种应用优化复合湿地植被从水体去除重金属的方法，能够适宜各种纬度、海拔、干湿气候条件，并且对上述重金属具有长期耐受性，并能通过复合湿地中的植被回收重金属。