人工濕地系統(tǒng)有機(jī)氯類污染物的去除及生物優(yōu)化機(jī)制研究.pdf

1、有機(jī)氯類污染物是典型的“三致”污染物，具有較長(zhǎng)的半衰期和較高的生物蓄積性，對(duì)人類健康和生態(tài)環(huán)境危害極大，已引起普遍關(guān)注，是目前世界各國(guó)重點(diǎn)控制的污染物。人工濕地具有投資少、運(yùn)行費(fèi)用低、管理方便和美化環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，在有機(jī)氯類污染物處理上具有突出的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。但目前人工濕地系統(tǒng)去除有機(jī)氯污染物的機(jī)制尚不明確，且普遍存在出水濃度偏高的情況。因此有必要研究典型有機(jī)氯污染物在人工濕地系統(tǒng)中的去除機(jī)制及其強(qiáng)化措施，為人工濕地去除有機(jī)氯污染物提供科學(xué)依據(jù)

2、。
　　本論文以兩種典型的有機(jī)氯污染物，農(nóng)藥類硫丹和藥品及個(gè)人護(hù)理品(PPCPs)類三氯生為研究對(duì)象，從污染調(diào)查入手，結(jié)合小試系統(tǒng)研究分析了硫丹和三氯生的去除機(jī)制，并以此為依據(jù)提出了生物強(qiáng)化和植物優(yōu)化方案，明確了人工濕地系統(tǒng)去除硫丹和三氯生的生物優(yōu)化機(jī)制，得到的主要結(jié)論如下:
　　(1)氮磷營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)是土壤中硫丹遷移轉(zhuǎn)化的重要影響因素，細(xì)菌是硫丹降解的重要微生物類別。農(nóng)藥廠污染土壤中，β硫丹是硫丹的主要存在形式(43.30～1

3、00％)，具有降解慢、擴(kuò)散快的特點(diǎn);并且硫丹類物質(zhì)與土壤中碳和磷的濃度呈顯著相關(guān)。從微生物降解機(jī)制上來(lái)看，細(xì)菌對(duì)土壤系統(tǒng)中硫丹的去除貢獻(xiàn)率高于真菌，且隨著硫丹濃度的增加，兩者差異更加顯著。同時(shí)，細(xì)菌對(duì)硫丹的耐受性更高，因而其在硫丹的降解中具有更加重要的作用。
　　(2)生物優(yōu)化能夠進(jìn)一步提高人工濕地系統(tǒng)中硫丹的去除效率，單一強(qiáng)化較復(fù)合強(qiáng)化更適宜被采用。對(duì)濕地系統(tǒng)各組成部分的分析表明，生物促進(jìn)和碳源生物刺激能夠促進(jìn)微生物對(duì)硫丹的降解

4、從而強(qiáng)化硫丹的去除效果，而磷源生物刺激則促進(jìn)了植物對(duì)硫丹的吸收，復(fù)合強(qiáng)化過(guò)程則同時(shí)促進(jìn)了微生物對(duì)硫丹降解和植物對(duì)硫丹的吸收過(guò)程。復(fù)合強(qiáng)化雖然較單一強(qiáng)化效率更高，但差異不顯著，且操作復(fù)雜耗費(fèi)較高。因此單一強(qiáng)化，特別是生物促進(jìn)和碳源生物刺激更適于強(qiáng)化人工濕地系統(tǒng)中硫丹的去除。
　　(3)人工濕地系統(tǒng)可有效去除三氯生，其中植物吸收具有較大的潛力。冬季典型的大規(guī)模人工濕地系統(tǒng)中三氯生的去除率在22.44～78.82％，向下游水體的日均三氯

5、生釋放量為4.40～92.60 g，其潛在威脅不容忽視。浮萍小試系統(tǒng)對(duì)三氯生的去除率在80％以上，其中基質(zhì)吸附作用占44～56％，生物降解作用約占30％，而植物的吸收作用則隨運(yùn)行周期逐漸增強(qiáng)。
　　(4)植物優(yōu)化能夠進(jìn)一步提高人工濕地系統(tǒng)中三氯生的去除效率，而生物富集因子(BSAFs)可用于表征基質(zhì)、植物與微生物三因子作用的指標(biāo)。挺水植物對(duì)三氯生的去除效果最好，沉水植物次之，漂浮植物最差，各濕地系統(tǒng)基質(zhì)微生物群落結(jié)構(gòu)及豐富度均受三

6、氯生影響，且存在植物種間差異。其中，Beta變形菌綱是香蒲和輪葉黑藻系統(tǒng)三氯生降解的重要菌群，而Delta、Gamma變形菌綱以及鞘脂桿菌綱對(duì)槐葉萍系統(tǒng)起重要作用。同時(shí)通過(guò)分析BSAFs與植物富集能力及系統(tǒng)微生物降解作用之間的相關(guān)性，得出了BSAFs可以用在植物優(yōu)化種植策略的選取中，豐富了對(duì)BSAFs的認(rèn)識(shí)。
　　(5)針對(duì)不同種類有機(jī)氯類污染物的不同特性，提出了不同的生物優(yōu)化措施以進(jìn)一步提高其去除效率。對(duì)于半衰期長(zhǎng)、具有揮發(fā)性的

7、有機(jī)氯污染物，可采用基于微生物降解作用的生物優(yōu)化措施，對(duì)半衰期短的非POPs類有機(jī)氯污染物，可以通過(guò)植物優(yōu)化調(diào)控和優(yōu)化人工濕地系統(tǒng)自身的配置，進(jìn)一步提高其在人工濕地系統(tǒng)中的去除效率。
　　生物優(yōu)化不但能進(jìn)一步提高有機(jī)氯類污染物的去除效率，還能節(jié)約處理成本，對(duì)保障區(qū)域水質(zhì)安全、增加濕地經(jīng)濟(jì)附加值、提升城市環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。論文研究成果可為提高有機(jī)氯類污染物去除效果提供理論依據(jù)，為人工濕地系統(tǒng)中生物優(yōu)化措施的篩選提供參考