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

1、有機氯類污染物是典型的“三致”污染物，具有較長的半衰期和較高的生物蓄積性，對人類健康和生態(tài)環(huán)境危害極大，已引起普遍關(guān)注，是目前世界各國重點控制的污染物。人工濕地具有投資少、運行費用低、管理方便和美化環(huán)境等優(yōu)點，在有機氯類污染物處理上具有突出的技術(shù)優(yōu)勢。但目前人工濕地系統(tǒng)去除有機氯污染物的機制尚不明確，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氯污染物在人工濕地系統(tǒng)中的去除機制及其強化措施，為人工濕地去除有機氯污染物提供科學(xué)依據(jù)

2、。
　　本論文以兩種典型的有機氯污染物，農(nóng)藥類硫丹和藥品及個人護理品(PPCPs)類三氯生為研究對象，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制，并以此為依據(jù)提出了生物強化和植物優(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)化機制，得到的主要結(jié)論如下:
　　(1)氮磷營養(yǎng)物質(zhì)是土壤中硫丹遷移轉(zhuǎn)化的重要影響因素，細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、擴散快的特點;并且硫丹類物質(zhì)與土壤中碳和磷的濃度呈顯著相關(guān)。從微生物降解機制上來看，細菌對土壤系統(tǒng)中硫丹的去除貢獻率高于真菌，且隨著硫丹濃度的增加，兩者差異更加顯著。同時，細菌對硫丹的耐受性更高，因而其在硫丹的降解中具有更加重要的作用。
　　(2)生物優(yōu)化能夠進一步提高人工濕地系統(tǒng)中硫丹的去除效率，單一強化較復(fù)合強化更適宜被采用。對濕地系統(tǒng)各組成部分的分析表明，生物促進和碳源生物刺激能夠促進微生物對硫丹的降解

4、從而強化硫丹的去除效果，而磷源生物刺激則促進了植物對硫丹的吸收，復(fù)合強化過程則同時促進了微生物對硫丹降解和植物對硫丹的吸收過程。復(fù)合強化雖然較單一強化效率更高，但差異不顯著，且操作復(fù)雜耗費較高。因此單一強化，特別是生物促進和碳源生物刺激更適于強化人工濕地系統(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行周期逐漸增強。
　　(4)植物優(yōu)化能夠進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。挺水植物對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槐葉萍系統(tǒng)起重要作用。同時通過分析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BSAFs的認識。
　　(5)針對不同種類有機氯類污染物的不同特性，提出了不同的生物優(yōu)化措施以進一步提高其去除效率。對于半衰期長、具有揮發(fā)性的

7、有機氯污染物，可采用基于微生物降解作用的生物優(yōu)化措施，對半衰期短的非POPs類有機氯污染物，可以通過植物優(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)化不但能進一步提高有機氯類污染物的去除效率，還能節(jié)約處理成本，對保障區(qū)域水質(zhì)安全、增加濕地經(jīng)濟附加值、提升城市環(huán)境和社會經(jīng)濟效益具有重要意義。論文研究成果可為提高有機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