全 文 ：应 用 生 态 学 报 1 98 9年 2 月 第 9卷 第 1 期
C I H N ES EJO U R A L NO F A l
,
P L IE D E C (〕L O G Y , F e b . 19 98 , 9 ( l ) : 10 7 一 10 9
水芹菜对黄金废水的净化与富集作用研究 `
戴全裕
蔡述伟
(中国科学院南京地理与湖泊研究所 , 南京 2 1 00 08)
张秀英 临苏省地质矿产测试应用研究所 , 南京 : 10 。 1 8 )
【摘要 I 研究了水芹菜 ( 〔坛”翻hte aj 二 。 ic a) 对黄金废水中金的净化与富集作用 . 在静态试验中 , 废水量 15 L , 植物量为 0 . 2 62 k g , 金的起始浓度为 0 . 5 、 1 . 0 和 2 . 0 m g’ L 一 ’ , 污水停 留
时间为 s d , 其净化率分别为 98 . 9% 、 9 . 2 % 和 97 . 2 % , 而在根部灰分中金的富集量则分别
为 3 027 . 2 、 88 35 . 1 和 1 2 1 64 . 6 9 · t 一 ` .
关键词 黄金废水 水芹菜 净化 富集
P u r i if e a t沁 n o f 笋Id ·吮 . r i ng w as t e w a et r b y 0 . a n t he aj v on i ca a nd ac c u m u l a t ion Of g o ld i n
P l a n L D a i Q
u a n州 ( Na nj i n g I o s t i t u t e of G e眼 r a灿夕 a n d L i二 n o lo舒 , A c a d绷必 S in ica ,
Na 可 i n g 2 100 08 ) , aC i hS u w e i a n d Zh a n g X iu y in g ( I n s t i t二 et of G印2哪沙 a nd iM n ear l R o ou cesr
of j i
a n岁。 尸阳饭耀 , Na 可 i , 9 2 1 00 1 8 ) 一 hC i n . J . A P I . 五次 、 1 . , 19 98 , 9 ( l ) : 1 0 7 一 109 .
T h e st a it e e x沐 ir m en t s h ow e d t h a t a f t e r t h e 15 IJ w a s t e w a t e r w i th a n iOr g in a l e on e e n t r a it on of
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n g w a s t e w a t e r w a , 98
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8 835
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6 9
·
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, r es 洋e t iv e ly .
K e y w o drs oG ld
一
b ae ir n g w a s t e w a t e r
, 庚 n a n th e ja ` n ic a , P u r i f ie a t ion , A e e u m ul a t ion .
引 言
早在 1 9 0 0 年 L u n g w i t z 就提 出利用指
示 植 物 寻 找 金 矿 . A ir op va 和 T ial op v
( 1 9 66) 发现所有含金矿床和矿点都有显著
的分散晕 , 其中植物灰分 中的含金量要比
土壤高 10 一 1 0 0 倍 , 苦艾木是金和有色金
属最好的浓集器 3[] . 张景荣等 〔` 〕对蓝藻富
集金做了一定的模拟试验 . 结果发现 , 蓝藻
纲 中的颤藻及色球藻 , 在海水中能够数千
倍甚至数万倍地富集金 . 这 些都说 明有些
绿色植物对于黄金有较强的吸收 、 富集能
力 . 但有关水生高等植物对黄金的吸收和
富集 , 目前尚未见有报道 . 本文研究了水芹
菜 ( oe al lr h。 aj va 爪ca )对黄金的吸收与富
集功能 , 旨为黄金废 水的净化处理 及资源
化提供科学依据 .
2 材料与方法
2
·
1 生物试验材料
为了适应冬季黄金废水净化处理的需要 , 本
文选择了较耐寒的水芹菜作为实验材料 . 实验前
预先将水芹菜在水中育苗 , 待其生长到 20c m 左
右时 , 移栽在塑料网片上 (网片固定在与实验容
器直径相当的铁丝框架上 ) , 以供实验用 .
2
.
2 实验方法
黄金废水为人工用纯金 ( 9 . 9 % )配制 , 其
方法为 : 称取纯金 1 . 0 000 9 于烧杯中 , 王水溶矿 ,
配制成 20 % 王 水黄 金标准母 液 , 浓度 为 1m g’
m l
一 ’ . 使用时 , 将其母液稀释成实验所需要的不
同黄金废水浓度 , 并调 p H 至 7 左右 .
实验容器为 3 0 e m x 30 e m (高 x 直径 )的圆形
生物培养玻璃缸 , 选择若干清洁的试验容器 , 盛
放不同浓度的黄金废水各 15 k g , 称取水芹菜鲜重
, 国家自然科学基金资助项 目 ( 4 9 3 71 0 5 7) .
19 9 6 一 1 1 一 2 1 收稿 , 1 9 9 7 一 0 5 一 0 4 接受 .
DOI : 10. 13287 /j . 1001 -9332. 1998. 0023
应 用 生 态 学 报 9卷
0
.
2 0k g 左右放入黄金废水中 , 其中 1 只不放植物
作对照 . 然后在不同时间内测定黄金废水的浓度
变化 , 并最后测定植物体中的含金量 . 实验 在自
然光照下进行 .
测定方法为 : A u( )I 一 硫代咪嗤酮络合分光
光度法 .
3 结果与讨论
3
.
1 水芹菜对黄金的吸收能力
试验结果表明 , 水芹菜对黄金的吸收
能力很强 . 当气温为 5 . 5 一 12 ℃ , 水温 8 . 5
一 1 3 . 0℃ , 试验 黄金废水量 为 15 k g , 金浓
度分别为 0 . 5 、 1 . 0 和 2 . o m g · L 一 ’ , 植物重
量 (鲜重 )为 0 . 2 6 2 k g , 接触时间为 7 2 h , 其
对黄金的吸收率分别为 9 . 4 % 、 9 . 7% 和
9
.
3%
, 而对照样 (不放植物 )试验缸中黄
表 i 水芹菜对黄金的吸收能力
aT
b l e I A加 o rP t i v e ca p a c i t y o f g o ld 讯 th C灿. a n场心扣 vu . i va
金废水的 自然下降率仅为 4 0 . 0 % , 当接触
时间 延 长 至 % h 时 的 吸 收 率 分 别 为
9 3
.
7 %
、
9 6
.
9% 和 9 1 . 3 % , 对照样的 自然
下降率为 4 3 . 0 % , 再延长至 12 0 h 时的吸
收率则分别为 98 . 9 % 、 9 9 . 2 % 和 9 7 . 2 % ,
对照样的自然下降率为 4 4 . 0% . 以上数据
说 明 , 水芹菜不仅对含金废水中的金具有
极高的吸收能力 , 而且表现出了 “ 快速” 吸
收的特征 , 即接触时间 72 h 时 , 其吸收率 已
达高峰 , 往后有下降的趋势 . 这一规律对于
黄金废水净化处理具有很重要意 义 , 掌握
适当的接触时间是提高黄金废水植物净化
效率的关键之一而接触时间过长 , 不仅不
会提高含金废水的净化效果 , 反而会引起
已被植物所吸 收的黄金又 会被释放 到水
中 , 使之达不到预期目的 (表 1 ) .
接触
时间 1)
( h )
黄金废
水量 2)
( k g )
植物
重 量”
(掩 )
废水浓度 w as t e w a t e r co n e e n t ar t i o n ( m g · L 一 ’ )
0
.
5 1
.
0 2
.
0 2
.
0
.
m g
·
L
一 ’ 净化率 4 ) 吨 · L 一 ’ 净化率 ` ) · L 一 ’ 净化率 4 ) 吨· L 一 ’ 净化率 4 )
6792
8 6967
9
15
l 5
15
15
15
0
.
2 6 2
0
.
2 6 2
0
.
2 6 2
0
.
2 6 2
0
.
2 6 2
0
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1 1
0
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0
.
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0
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.
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0
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0
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0
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.
0 1
,
4 3
9 7
.
6 1
.
15
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.
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.
2 0
9 1
.
3 1
.
1 4
9 7
.
2 1
.
12
2 8
.
5
4 2
.
5 5
4 0
.
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4 3
.
0 5
4 4
.
0
79983
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4826,山2479
j.二
, 对照 oC n t or l , z ) co n at e t t im e ; 2 )w e i g h t o f , la一 be ` 呀 w a s t e w a t e r ; 3 ) P lan t w e ig h t ; 4 ) P ur i ficat io n ar et (% ) .
3
.
2 水芹菜对黄金的富集 远大于茎叶部分的富集量 , 说 明水芹菜对
试验结果表 明 , 水芹菜对黄金具有很 金的富集特性与银等重金 属相 同 , 其富集
高的富集能力 , 并且随着黄金废水浓度的 部位主要集中在根部 (表 2) .
增加 , 其富集量也随着增大 ;根部的富集量 由表 2可以看 出 , 0 . s mg
·
L 一 ’废水中
表 2 水芹菜对黄金的富集能力
T a b k 2 A c即m u l a t l o n o f g o ld 喇 t h 〔触. a n t几e j a 粗” iva
接触时间
C o n t a e t
t 皿1】l e
( h )
分析部位
A n a ly sed
p ar t
富集蚤 A e e u m u la t io n (哩 · L 一 ` )
0
.
5 1
.
0 2
.
0
占千重 占灰分重 占干重 占灰分重 占干重 占灰分盆
g
·
t 一 ’ ( D w ) g
·
t 一 ’ ( A s h ) g
·
t 一 ’ ( n w ) g
·
t 一 ’ ( A s h ) g
·
t 一 ` ( D w ) g
·
t ’ 1 (户口 h )
茎叶
根部
S t e m a n d Ie a f
R ( x 〕 t
4 9
.
0
4 12
.
0
3 0 1
.
0
3 0 2 7
.
2
2 5
.
0
9 8 6 0
15 4
.
0
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.
1
13 5 0
.
0
1 3 6 0
.
0
82 9
.
0
12 164
.
6
的水芹菜根 部 灰 分 中 的黄金 富 集 量 为
302 7
.
2 g’ t 一 ’ , 而茎叶部分灰分 中的黄金富
集量仅为 301 . 0 9 · t 一 ’ ;l . o m g · L 一 ’ 废水中
的水芹菜根部灰分的黄金富集量为 8 8 3 5 . 1
g’ t 一 ` , 而其茎叶部分灰分中的黄金富集量
仅为 15 4 9 · t 一 ’ , 由此不难看出 , 前者明显
高于后者 . 值得指出的是 , 在 2 . o mg · L 一 `
黄金废水浓度中的水芹菜根部灰分的黄金
1 期 戴全裕等 :水芹菜对黄金废水的净化与富集作用研究
富集量竟高达 1 1 6 24 . 6 9 · t一 ` (相当于含金 理 , 本项研究除选择了水芹菜等耐寒水生
量 1 . 2 % ) , 说 明利用水芹菜在冬 季较低 植物外 , 还选择 了喜温植物凤眼莲 ( E ich -
温度下来净化处理黄金废水 , 已有从废水 ho nr 纽 。ar s i加 s )等 , 由于凤眼莲喜瘟 、 耐污
中回收黄金的可能性 : 性强 , 根系发达 , 故利用它来净化处理贵稀
3
.
3 水芹菜对黄金的富集与其它水生植 金属废水 , 并从 中回收 A u 和 纯 等 4[] . 水
物的比较 芹菜对黄金的富集与凤眼莲比较见表 3 .
为了适应不同温度对黄金废水净化处 由表 3可知 , 水芹菜对黄金的富集 , 从
表 3 水芹菜对黄金的 , 集与凤眼菠比较
aT b l
e 3 oC ln州叮】, 。 n o f a ct u m u l a t i o n aC P. e l t lse f or 如 Id b y 0 . 。 疏 e aj 姐 n如 . . d E成C`如爪成。 ~ 印
曰
植物名称
S详石 se
分析部位
A n al y s e d
P a r t
富集 t A e e u m u la t io n (吨 · L 一 ’ )
0
.
5 1
.
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.
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占干重
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·
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占灰分重
g
·
t 一 1 ( A s h )
占干! 占灰分重
g
·
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·
t 一 1 (儿h )
占灰分重
g
·
t 一 1( A s h )
水芹菜
C灿加砚 t h e
J口 1 权摊盆C口
凤眼莲
E 众h h or 花祖
` r口裂比和 ,
茎叶 S et m an d
le a f
根部 R o t
茎叶 S t e m an d
lea f
根部 R o t
4 9
.
0
4 12
.
0
3 0 1
.
0
3 0 2 7
.
2
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.
0
9 8 6
.
0
15 4
.
0
88 35
.
1
占干重
g
·
t 一 1 ( D w )
13 5
.
0
13 6 0
.
0
8 2 9
.
0
1 2 1 6 4
.
6
7 8
( 7 6
.
6 5 6
.
0
( 6 4 6
.
9 )
2 5 6 2
.
0
17 4
·
( 2 1 4
.
0
、
3 )
14 92
.
0
( 18 38
.
1 )
14 0
.
0
( 15 5
.
8 )
2 4 9 0
.
0
( 2 8 9 0
.
0 )
1 1 5 6
( 1 2 8 1
.
0
6 )
3 12
.
0
( 4 92
.
3 )
1 13 6 0
( 3 9 9 2
.
7 ) ( 1 14 9
.
4 )
10 6 56
.
( 10 7 82
.
。 、
0 )
2 4 3 8 7
.
8
( 2 8 3 0 5
.
6 )
. 江苏省地质矿产洲试应用研究所用原子吸收法 ( 日立 1 8 0一 80 型 )测定结果 .
根部富集情况来看 , 在 0 . 5 一 1 . 0 m g’ L 一 ’
黄金废水浓度 中的富集量与凤眼莲相 比 ,
两者比较接近 ;如水芹菜根部灰分 中的含
金量为 30 2 7 . 2 9 · t 一 ’ 和 8 8 3 5 . 1 9 · t 一 ’ , 而凤
眼莲根部灰分中的含金量分别为 2 562 . 0 9 .1
t 一 1和 10 6 5 6 . 0 9 · t 一 l , 但是在 2 . o m g · L 一 ’黄
金废水中的凤眼莲根部灰分的黄金富集量
高达 2 4 3 8 7 . 8 9 · t 一 ’ , 比水芹菜根部灰分黄
金富集量 1 2 1 6 4 . 6 9 · t 一 `高 1 倍 左右 . 另
外 , 凤眼莲茎叶部分的含金量也普遍高于
水芹菜 . 这可能与凤 眼莲根 系特别发达有
关 ,
3
.
4 水芹菜在黄金废水中的生长状况
植物在贵金属废水中的生长状况直接
关系到对废水净化与富集的效果 . 据试验 ,
水芹菜在 0 . 5 一 2 . 0 m g’ L 一 `黄金废水中 ,
并未发现对其生长有伤害的症状 , 在试验
的 s d 中 , 植物均生长正常 , 并有所增重 . 如
在 0 . s m g · L 一 ’ 黄金 废水 中的 水芹菜 由
0
.
2 6 2 k g 增至 o . 2 7 0 k g ; l . o m g · L 一 ’废水中
的水芹菜由 o . 2 3 5 k g 增至 0 . 2 4 o k g ; 2 . o m g
·
L
一 ’ 废 水 中的 水芹 菜由 0 . 2 10 k g 增 至
0
.
26 Ok g (表 4) . 但在实际应用 中 , 应尽量
培养水生根系发达 的水芹菜 , 因为黄金主
要富集在植物的根部 .
表 4 水芹菜在黄金度水中的生长状况
aT bl
e 4 G or w t l OO . d川砚 o f 〔卜. a ” t触 aj ~ 应. 加 gO Id ·
be a r ign w
a s t e w a “ r
项 目
I t e m
废水浓度 (m g’ L 一 l)
W as t e w a t e r e o n c e n仃 a t i o n
0
.
5 1
.
0 2
.
0
株高 P lan t he ig h t ( c m ) 2 0 . 0 19 . 0 19 . 5
根长 R o t le n gt h ( e m ) 1 7 . 4 1 9 . 0 19 . 5
株重 . p aln t w e i g h t ( g ) 1 2
.
7 12
.
3 12
.
2
根重 ` R co t w e i吕h t (吕) 6 · 4 5 · 1 5 . 3
, 风干重 ( DW ) .
参考文献
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Y
. ,
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Y
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G
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W
.
P
.
19 92
.
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e a t io n o f
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t h e r e e l a m a t io n o f s i l
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o t h e
r a q u a t i e p l a n t s
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1 0 2 8一 1 0 3 2 .