合成革廢水人工濕地強(qiáng)化出水對蘇州青的影響

應(yīng)俊輝，王東明，陳茂銓

(麗水職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江麗水 323000)

麗水市水閣工業(yè)園區(qū)自2002年3月開始征地開發(fā)以來，逐步形成了以合成革為主導(dǎo)的產(chǎn)業(yè)集群。據(jù)2012年麗水統(tǒng)計年鑒顯示，合成革企業(yè)全年實現(xiàn)工業(yè)總產(chǎn)值170億元，整個行業(yè)產(chǎn)值占園區(qū)總產(chǎn)值的62.9%，但隨之帶來的合成革廢水污染已成為亟待解決的問題。

近年來關(guān)于污水灌溉對農(nóng)作物的影響方面的研究較多［1－4］，主要采用生活、養(yǎng)殖、河段、再生水等污水類型開展了灌溉試驗，研究不同濃度的污水澆灌對農(nóng)作物生理生化特性的影響，均證實了污水應(yīng)用于作物灌溉的可行性，并在特定條件下可對作物生長發(fā)揮增效作用。鑒于當(dāng)?shù)刎S富的天然水系和園區(qū)接壤部分蔬菜基地的生產(chǎn)安全，以合成革廢水實施污水灌溉研究是一個全新的嘗試。通過在原有處理工藝基礎(chǔ)上，引入潛流式人工濕地處理技術(shù)，強(qiáng)化水質(zhì)凈化。為驗證人工濕地的處理效果，進(jìn)行合成革廢水人工濕地強(qiáng)化出水對蔬菜生長發(fā)育的影響分析，為其安全生產(chǎn)提供參考。

1 材料和方法

1.1 材料與試劑

試驗以青菜品種蘇州青為為害鑒定植物，以3，5-二硝基水楊酸、茚三酮、考馬斯亮藍(lán)G-250、磺基水楊酸、GSH、SOD、T-AOC試劑盒等為試劑。試驗期間，合成革廠排廢水和潛流式人工濕地排水水質(zhì)情況見表1。

表1 試驗期間合成革廢水水質(zhì)情況

1.2 方法

1.2.1 合成革廢水人工濕地處理

試驗用人工濕地模擬系統(tǒng) (圖1)由均化池和潛流式人工濕地組成。均化池有效體積為0.50 m3，濕地單池容積為0.25 m3，濕地平面尺寸為1.00 m(長) ×0.50 m(寬)，填料層有效高度為0.50 m。濕地種植菖蒲，填料層采用當(dāng)?shù)睾由?，有效砂粒徑?.25～1.00 mm，不均勻系數(shù)小于4.0，系統(tǒng)底層鋪有直徑為1.0～2.5 cm的礫石排水支撐層，水力負(fù)荷控制在0.25 m3·d－1左右。

圖1 合成革廢水人工濕地處理系統(tǒng)

1.2.2 廢水人工濕地強(qiáng)化處理出水灌溉蔬菜試驗

選取當(dāng)?shù)厥卟松a(chǎn)基地具有代表性的黃棕壤土種植蘇州青，劃分5個小區(qū)，中間用40 cm寬田埂隔開，防止水分相互串流。植株4葉時，分別用1%廠排廢水、10%廠排廢水、100%濕地排水、10%濕地排水進(jìn)行灌溉試驗，以清水灌溉為對照。

1.2.3 生理指標(biāo)的測定

灌溉10 d后，取蘇州青葉片進(jìn)行生理指標(biāo)測定。以丙酮作為提取介質(zhì)，4 000 g離心，得葉綠素提取液。采用721型分光光度計，在波長665和649 nm下測定光吸收值，計算得出葉綠素含量。采用3，5-二硝基水楊酸 (DNS)法測定總糖、還原糖含量，通過磺基水楊酸提取-酸性茚三酮加熱處理－甲苯處理測定脯氨酸 (Pro)含量［5－6］。采用南京建成生物工程研究所提供T-AOC試劑盒測定總抗氧化能力 (T-AOC)。

2 結(jié)果與分析

2.1 生長及葉綠素含量

試驗結(jié)果 (圖2)表明，清水、10%濕地排水灌溉下，蘇州青生長正常，葉片大;100%濕地排水灌溉的植株長勢變緩;1%廠排廢水、10%廠排廢水灌溉的植株部分葉片從邊緣處開始變黃，向內(nèi)沿展，且有部分葉片全部枯黃，未黃化葉片顏色相對較深。對比結(jié)果說明，合成革工廠普通工藝排出的廢水對蘇州青生長有一定破壞作用;人工濕地強(qiáng)化處理出水對蘇州青生長尚有抑制作用，稀釋到10%濕地排水濃度的灌溉對蘇州青生長影響較小。

圖2 強(qiáng)化出水灌溉對蘇州青葉綠素含量的影響

葉綠體色素在太陽能轉(zhuǎn)為化學(xué)能的光合作用中起著極為重要的作用。以清水、10%濕地排水灌溉，植株葉綠素含量低，與植株長勢快有關(guān)。10%廠排廢水、1%廠排廢水、100%濕地排水灌溉的植株葉綠素含量上升，這可能與植株生長受到抑制，

葉綠素含量增加有關(guān)。

2.2 還原糖及總糖含量

作為呼吸基質(zhì)的糖類，為植物的各種合成過程和生命活動提供所需的能量，也是植物光合作用的主要產(chǎn)物，是植物細(xì)胞和組織的重要營養(yǎng)物質(zhì)和支持物質(zhì)。因此通過測定蘇州青組織中還原糖和總糖含量，可在一定程度上了解蘇州青組織器官中的營養(yǎng)狀況。以清水、100%濕地排水、10%濕地排水灌溉的蘇州青還原糖、總糖含量高;10%廠排廢水、1%廠排廢水灌溉的還原糖、總糖含量降低，其中總糖下降的比率大 (圖3)。說明合成革廢水對能源物質(zhì)合成與積累有一定破壞作用，經(jīng)處理后，對植株碳代謝影響降低。

圖3 人工濕地強(qiáng)化出水灌溉對蘇州青還原糖及總糖含量的影響

2.3 Pro含量和T-AOC

因逆境條件植物體內(nèi)Pro含量可呈現(xiàn)顯著增加狀態(tài)，故植物體內(nèi)Pro含量在一定程度上反映了植物的抗逆性。圖4看出，以10%廠排廢水、1%廠排廢水、100%濕地排水、10%濕地排水灌溉后，植株體內(nèi)Pro的含量上升，說明合成革廢水及處理后的廢水對蘇州青有一定脅迫作用，刺激了Pro合成;但合成革廢水濃度高時，又會產(chǎn)生一定抑制作用，以10%廠排廢水灌溉的Pro含量低于1%廠排廢水灌溉試驗組。

植物T-AOC與植物抗逆性存在著密切的聯(lián)系，T-AOC有酶促及非酶促反應(yīng)兩部分［7］。灌溉合成革廢水，T-AOC下降，說明合成革廢水對T-AOC產(chǎn)生抑制作用，抑制了相關(guān)酶和物質(zhì)的合成。相對于對清水對照，灌溉人工濕地強(qiáng)化處理出水，植株T-AOC上升，說明人工濕地強(qiáng)化出水對T-AOC相關(guān)物質(zhì)合成有刺激作用。

3 小結(jié)與討論

圖4 人工濕地強(qiáng)化出水灌溉對蘇州青Pro和T-AOC的影響

合成革廠排廢水對蘇州青生長發(fā)育產(chǎn)生抑制作用，總糖、還原糖含量、T-AOC下降，說明合成革廢水可能通過抑制蘇州青能源物質(zhì)合成而破壞其抗性系統(tǒng)抑制植物生長。

合成革廢水人工濕地處理后，對蘇州青生長影響小，總糖、還原糖含量略有下降，T-AOC、Pro含量上升，說明合成革廢水經(jīng)人工濕地強(qiáng)化處理后，有毒物質(zhì)濃度下降，植株通過激活抗性系統(tǒng)，降低了對蘇州青生長的抑制作用。

研究表明，潛流式人工濕地強(qiáng)化處理的引入在合成革廠傳統(tǒng)處理工藝排水水質(zhì)有明顯改善的同時，可增強(qiáng)對合成革廠區(qū)接壤蔬菜生產(chǎn)基地的安全保障。

［1］邵孝侯，廖林仙，李洪良，等．生活污水灌溉小白菜的盆栽試驗研究 ［J］．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2008，24(1):89－93.

［2］章明奎，劉麗君，黃超，等．養(yǎng)殖污水灌溉對蔬菜地土壤質(zhì)量和蔬菜品質(zhì)的影響 ［J］．水土保持學(xué)報，2011，25(1):87－91.

［3］葛紅蓮，張福麗．污水灌溉對大豆幼苗生理生化特性和根際微生物功能類群的影響 ［J］．大豆科學(xué)，2013，32(2):216－219.

［4］徐應(yīng)明，魏益華，孫揚(yáng)，等．再生水灌溉對小白菜生長發(fā)育與品質(zhì)的影響研究 ［J］．灌溉排水學(xué)報，2008，27(2):1－4.

［5］王學(xué)奎．植物生理生化實驗原理和技術(shù)［M］．北京:高等教育出版社，2006.

［6］陳鈞輝．生物化學(xué)實驗［M］．北京:科學(xué)出版社，2007.

［7］陳茂銓，應(yīng)俊輝．鉛脅迫對蘿卜種子萌發(fā)、幼苗生長及生理特性的影響［J］．江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010(2):172－174.