造紙廢水灘涂蘆葦?shù)膎a

在砂漿和造紙過(guò)程中，由于使用大量堿，廢水中的na含量很高。黑液中的na含量為5000.8000mg。50.整個(gè)廢水中的na含量約為800mg。l，預(yù)處理后用于灌溉。土壤溶液或灌溉水水質(zhì)指標(biāo)中Na+含量是很重要的一個(gè)指標(biāo),因?yàn)楫?dāng)土壤中Na+含量過(guò)高時(shí),對(duì)木本植物和漿果有危害或?qū)е峦寥繡a2+、Mg2+的缺乏和其他營(yíng)養(yǎng)失調(diào),同時(shí)還會(huì)對(duì)土壤物理性狀產(chǎn)生不良影響,常使土壤粘粒和團(tuán)聚體分散,從而使土壤對(duì)水和空氣的滲透性降低。在灘涂蘆葦濕地生態(tài)處理造紙廢水工程的運(yùn)行過(guò)程中,廢水中的Na+是否會(huì)對(duì)濕地生態(tài)系統(tǒng)造成危害、是否會(huì)影響蘆葦?shù)纳L(zhǎng)以及是否會(huì)對(duì)土壤產(chǎn)生不利影響,就成了一個(gè)急需解決的問(wèn)題。本文針對(duì)位于江蘇某造紙廠的灘涂蘆葦濕地生態(tài)處理工程,探索了Na+在其中的運(yùn)行規(guī)律,旨在為工程的運(yùn)行提供科學(xué)指導(dǎo)。1實(shí)驗(yàn)1.1cocdr和na+含量實(shí)驗(yàn)室用造紙廢水取自以稻草為主要原料的堿法制漿工藝綜合廢水,廢水水質(zhì)pH值8.26,CODCr含量4000mg/L左右,Na+含量600～700mg/L。穩(wěn)定塘出口用于灌溉葦田的廢水水質(zhì)為pH值8～9,CODCr含量1000mg/L左右,Na+含量700mg/L左右。1.2土壤的開采實(shí)驗(yàn)土壤采自江蘇射陽(yáng)沿海灘涂某造紙廠廢水生態(tài)處理場(chǎng)未經(jīng)廢水灌溉的鹽堿土,土壤采回后經(jīng)風(fēng)干、去除雜物、研磨后分別過(guò)2mm和0.25mm篩備用。土壤pH值8.45,有機(jī)質(zhì)含量1.08%,Na+含量1450mg/kg,容重1.01g/cm3。1.3實(shí)驗(yàn)方法1.3.132.5、32.5、32.5、32.7、32.7、32.7、32.7、32.7、32.7、32.7、32.7、32.7、32.5、32.5、32.5、32.5、32.5、32.7、32.7、32.5、32.5、32.5、32.5、32.5、32.5、32.5、32.7、32.7、32.7、32.7、32.7、32.7、32.7、32.7稱取50.0g土樣9份,分別倒入9個(gè)500mL錐形瓶中,再分別取Na+含量為660mg/L的造紙綜合廢水0、5、12.5、25、37.5、50、75、100、150mL于各個(gè)錐形瓶中,并稀釋至150mL。將上述9個(gè)錐形瓶放入振蕩器中振蕩2h,靜置后用Na+選擇性電極測(cè)定溶液中Na+含量,此時(shí)應(yīng)避免空氣中氨或揮發(fā)性酸等的影響。1.3.2采樣點(diǎn)采樣方式在生態(tài)處理場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)采集未經(jīng)造紙廢水灌溉、灌溉半年、灌溉1年和灌溉2年的土壤樣品(分別于2001年1月、2002年7月、2002年12月進(jìn)行了3次采樣),各采樣點(diǎn)分表層(0～20cm)、中層(40～50cm)、下層(80～100cm)3個(gè)不同深度采樣,分析土壤中Na+含量的變化及其他理化性質(zhì)的變化,并且與土壤背景值進(jìn)行比較。將廢水稀釋成3個(gè)不同濃度(CODCr含量分別為1000、2000、4000mg/L)梯度的廢水(相應(yīng)的Na+含量也為3個(gè)),并灌溉桶栽蘆葦,同時(shí)用清水灌溉作為對(duì)照組,于第2年11月份收割期分別取各桶土壤樣品分析Na+含量。1.3.3廢水灌溉對(duì)蘆葦組織中na含量的影響取實(shí)驗(yàn)1.3.2中用不同濃度廢水灌溉后的成年蘆葦,采集的蘆葦按花、葉、莖、根分別風(fēng)干貯存,樣品經(jīng)預(yù)處理后用火焰光度法測(cè)Na+含量。1.4火焰光度計(jì)和hzs-h水浴升溫振蕩PXSJ-261離子分析儀,上海雷磁分析儀器廠;6400A火焰光度計(jì),上海精密儀器儀表公司;HZS-H超級(jí)水浴恒溫振蕩器,哈爾濱市東聯(lián)電子技術(shù)開發(fā)有限公司。濃硫酸、濃硝酸、高氯酸等均為分析純?cè)噭?配制標(biāo)準(zhǔn)溶液用的氯化鈉為優(yōu)級(jí)純?cè)噭?結(jié)果與分析2.1+-堿處理廢水中的溶出量濕地土壤中的Na+在土體內(nèi)形成真溶液后隨土壤滲漏水或是毛細(xì)管水的遷移,在飽水灌溉過(guò)程中一般以向下淋溶遷移為主,濕地干涸后也會(huì)隨毛細(xì)管水向上遷移。表1反映了灘涂鹽堿土壤在富含Na+的造紙廢水中的溶出量情況。由表1可知,1號(hào)樣品廢水中Na+含量為660mg/L,土壤溶出量為1389mg/kg,清水處理時(shí)土壤中Na+溶出量為1449mg/kg,相差60mg/kg,僅為土壤中Na+含量的4.1%,說(shuō)明廢水中Na+含量與土壤Na+的溶出量沒(méi)有明顯的相關(guān)性。實(shí)驗(yàn)表明,土壤中Na+在用造紙廢水污灌后其中的Na+含量會(huì)有一定程度的下降,下降幅度主要與滲濾通過(guò)的水量有關(guān),造紙廢水中的Na+不僅不會(huì)提高土壤中的Na+含量,相反還會(huì)不斷補(bǔ)充土壤因滲漏損失的Na+。2.2灌溉對(duì)土壤的na+含量影響用于灌溉的造紙廢水中的Na+含量雖然較高(700mg/L左右),但是相對(duì)于沿海灘涂上蘆葦生長(zhǎng)正常使用的陰陽(yáng)水(海水淡水交界區(qū)的混合水)的Na+含量(6000～10000mg/L)要低得多,相對(duì)于鹽土土壤中的Na+含量來(lái)講,也是一個(gè)相對(duì)低得多的數(shù)值。由圖1可知,未灌溉造紙廢水土壤的Na+含量為1449mg/kg,經(jīng)歷了0.5年、1年、2年和4年污灌后,其含量分別為1232、1262、1105、996mg/kg,分別較背景值降低了15.0%、12.9%、23.7%、31.3%,這一結(jié)果表明利用造紙廢水灌溉,土壤中的Na+不僅不會(huì)增加,而且會(huì)對(duì)土壤有淋堿洗鹽的作用。其原因一方面是因?yàn)閺U水中的Na+含量遠(yuǎn)低于土壤溶液中的Na+含量;另一方面,由于Na+可溶性高,大量的Na+隨水下滲的過(guò)程中滲透到下層土壤中。圖2反映了Na+含量在土壤不同深度上的變化,未經(jīng)灌溉的土壤表層土Na+含量最高達(dá)1703mg/kg,0.5m土層Na+含量較低,為1034mg/kg,這主要是由于毛細(xì)管力作用使Na+上移。而灌溉2年的土壤表層中的Na+含量大幅度降低,僅為837mg/kg,是未灌溉土壤的49.1%,而0.5m土層的Na+含量則大幅度提高,達(dá)到1712mg/kg,是未灌溉區(qū)土壤0.5m土層的1.65倍,1m土層的Na+含量有一定程度的提高,這說(shuō)明進(jìn)入土壤溶液中的Na+隨水向下層滲透。2.3cocdr含量的測(cè)定由表2可知,經(jīng)過(guò)不同水質(zhì)灌溉后,土壤中Na+含量均有不同程度的降低,經(jīng)清水灌溉的土壤Na+含量下降至494mg/kg,下降幅達(dá)64.7%;用CODCr含量為1000、2000、4000mg/L的廢水污灌后土壤的Na+含量下降的幅度分別為55.8%、33.1%和22.2%,顯然廢水中的Na+含量越高,表層土壤的Na+含量因隨水下滲而降低的幅度越小。同時(shí)土壤容重在灌溉后均有一定程度的提高,所以應(yīng)當(dāng)慎用利用高濃廢水進(jìn)行灌溉。2.4灌溉對(duì)土壤、土壤的影響表3數(shù)據(jù)表明,蘆葦?shù)幕?、葉、莖、根各部分組織中的Na+含量有明顯差異,其中蘆葦花中Na+含量最高,其次為莖、根、葉。不同濃度的廢水灌溉對(duì)Na+在蘆葦各部分中的分布無(wú)明顯影響,但是由于灌溉引起了土壤中Na+含量的變化,導(dǎo)致蘆葦組織中總Na+含量產(chǎn)生一定的變化。表3中數(shù)據(jù)顯示,清水灌溉的蘆葦Na+平均含量為3.33mg/g,而用CODCr含量分別為1000、2000、4000mg/L的廢水灌溉的蘆葦Na+平均含量分別為3.47、3.39、3.95mg/g,說(shuō)明灌溉用廢水的Na+含量越高,土壤中的Na+含量越高,蘆葦組織中所含的Na+含量也越高。2.5廢水灌溉對(duì)蘆蝦u以某造紙廠年產(chǎn)1.5萬(wàn)t草漿計(jì),年排放廢水600萬(wàn)m3,廢水經(jīng)廠內(nèi)預(yù)處理與廠外氧化塘處理后進(jìn)入葦田濕地生態(tài)系統(tǒng)的水量約為520萬(wàn)m3,Na+含量為600mg/L左右,則每年進(jìn)入葦田的廢水中Na+總量為3.12×106kg,該廠葦田總面積約為1.33×107m2,每年廢水灌溉對(duì)蘆葦濕地平均每平方米的Na+貢獻(xiàn)量約為0.234kg。蘆葦產(chǎn)量以每畝600kg(即每公頃40kg)計(jì)(2003年蘆葦收割期統(tǒng)計(jì)結(jié)果),每公斤蘆葦?shù)腘a+含量平均約為3.5g(實(shí)測(cè)值),則蘆葦總產(chǎn)量約為1.2×107kg,每年可從土壤中吸收走Na+的總量為4.2×104kg,平均每平方米吸收0.0032kg,僅占廢水貢獻(xiàn)量的1.3%,其他近98.7%的Na+將會(huì)滯留在生態(tài)處理場(chǎng)中。以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果又表明,無(wú)論是桶栽實(shí)驗(yàn)還是葦田土壤試驗(yàn),土壤中的Na+沒(méi)有增加,相反,經(jīng)過(guò)灌溉后卻有不同程度的降低。3木本濕地灌溉對(duì)地下水質(zhì)的影響3.1與陰陽(yáng)水(海水淡水交界區(qū)的混合水)中的Na+含量和鹽土土壤溶液中的Na+含量相比,造紙廢水中Na+含量較低,所以在本研究測(cè)定的灌溉時(shí)間范圍內(nèi),用造紙廢水灌溉灘涂濕地蘆葦,對(duì)濕地的土壤有洗鹽的作用,不會(huì)對(duì)蘆葦?shù)纳L(zhǎng)