潜流人工湿地中有机污染物降解机理研究综述

人工湿地是一种完整的生态系统,它是利用系统中发生的物理、化学和生物等多重协同作用实现对污水的净化功能.开展潜流人工湿地中废水处理的机理、湿地内部有机污染物的迁移转化、湿地工艺设计及其水力学、动力学参数的研究,对环境废水中有机污染物的去除及生态安全具有重要意义.文章主要从化学、生物、设计参数等方面论述了人工湿地废水处理中有机污染物的降解及其机理研究进展.化学因素主要包括溶解性有机质(DOM)对有机污染物的迁移转化、氧化还原环境(Redox)及废水中电子受体的存在对有机质的分解状况、不同溶解氧(DO)水平为厌氧、好氧细菌对有机物的生物降解及湿地内反应动力学模型建立等因素对废水中有机污染物降解的作用及影响;生物因素主要涉及植物和微生物的作用,湿地中的生物降解是有机污染物的主要去除方式;在工艺参数方面,主要就水流特性、孔隙度、停留时间(HRT)、水力负荷(HLR)和水位等因素对湿地中有机污染物去除的影响进行了探讨.     

人工湿地对有机污染物的去除效果与动态特征

通过对荣成人工湿地污水处理系统1999年1月至2004年12月间监测数据进行分析,确定系统的处理效果及有机污染物去除效果的动态特征。结果表明,人工湿地对SS、COD、BOD5均有很好的去除效果,出水质量浓度分别为27.6±6.6、90.0±12.5和22.7±4.3 mg.L-1,去除率分别为73.9%、63.8%和72.5%。大肠菌群、粪大肠菌群去除率分别为99.7%和99.6%。对NH4 -N和TP去除效果较差,出水质量浓度分别为11.2±2.7和2.03±0.29 mg.L-1,去除率分别为45.1%和30.2%。BOD5、COD的去除效果和季节变化有一定关系,每年的4—7月BOD5去除效果最佳,1月和12月去除效果最差。COD的去除效果每年6月和7月最高,1月和12月最低。分析BOD5、COD和SS去除效果的年际变化发现,BOD5和COD年平均去除率从1999年到2004年有增加的趋势。     

表面流人工湿地中氮磷的去除机理

人工湿地作为一种高效、低耗的污水处理新工艺已被广泛接受，特别是其在脱氮、除磷方面的应用逐步为人们所重视。本文深入地讨论了表面流人工湿地中各种生物、物理、化学过程对污水中各种形态含氮、含磷化合物的去除机理，及其具体途径、相关反应和反应类型，总结了国内外对各个过程影响因素、控制条件、反应速度、去除能力及相互之间协调拮抗作用的研究结果。虽然硝化／反硝化作用和土壤吸附沉淀作用已被公认为是表面流人工湿地脱氮、除磷的主要途径，但不同研究结果之间仍存在着明显差异，鲜有多介质环境条件下各种脱氮、除磷过程中多种氮、磷形态的质量平衡研究，而以此为基础的人工湿地生态动力学模型的研究则是深入了解人工湿地运行机理、设计和预测其处理效率，以及推动人工湿地污水处理工艺广泛应用的关键。     

人工增氧型复合湿地污染物净化效果

针对传统人工湿地负荷低、硝化能力弱和易堵塞的缺点,结合曝气生物滤池与人工湿地强化理论的研究成果,自主开发了人工增氧型复合湿地工艺,即生物接触氧化预处理+微曝气垂直流湿地+水平潜流湿地。通过对滇池北岸城郊混合制污水处理的模型试验,分析该工艺流程各净化单元的污染物去除效果。结果显示,人工增氧型复合湿地对不同水力负荷和污染负荷都体现了较强的缓冲调节能力和较高的净化效果。对污染物的总去除率分别为SS 94.5%、CODCr71.3%、氨氮72.3%,在进水总氮10.0 mg.L-1条件下实现了41.9%的总氮去除率,出水总氮均值为5.8 mg.L-1。     

武汉三角湖复合垂直流人工湿地对重金属元素的去除研究

对武汉三角湖复合垂直流人工湿地进出水口中10种重金属元素（As、Ba、Cd、Cr、Cu、Li、Mn、Ni、Pb、Zn）去除进行了周年监测（2007年2月—12月）。人工湿地进水口重金属含量较低,无超标重金属元素。三角湖人工湿地进水口重金属元素含量排序为：Ba〉Mn〉Zn〉Li〉Cu〉As〉Pb〉Cr〉Ni〉Cd。三角湖人工湿地出水口对重金属去除效果排序为：Cd〉As〉Mn〉Pb〉Zn〉Cr〉Cu〉Ba〉Li〉Ni。研究表明复合垂直流人工湿地可以有效的去除重金属,对受污染水体水质改善和水生态系统恢复具有重要意义。     

多级人工湿地对复合污染水体中营养盐和PFOS的去除

选取表面流人工湿地和垂直潜流人工湿地为研究对象,通过露天实验研究了不同湿地类型对复合污染水体中营养盐和PFOS的去除效果.结果表明,3种湿地对复合污染水体中营养盐和PFOS均具有较好的去除能力,且不同湿地类型对各污染物的去除效果有所差异.高浓度(100μg·L^-1)PFOS抑制风车草生长,SFCW植物PFOS含量达到的实验最高值,为(181.93±8.28)μg·g-1;低浓度(1μg·L^-1)PFOS促进了风车草的生长,VFCW2植物总生物量达到的实验最高值,为(1130.33±36.98)g;VFCW2对营养盐和PFOS的去除表现最优,在高浓度(100μg·L^-1) PFOS下,PFOS去除率仍然可达95.87%—99.86%;低浓度(1μg·L^-1) PFOS强化了VFCW1和VFCW2对NH₃-N的去除,去除率分别为60%—65%和68%—72%.PFOS的去除主要取决于人工湿地的土壤吸附和植物吸收,SFCW、VFCW1和VFCW2土壤PFOS吸附占比分别为(50.86...     

有机污染物对藻类毒性的测定

藻类是研究水生毒理学的很好的材料之一，对其毒性是评价化合物危害的基本数据，也是研究化合物结构与生物效应的手段之一，通过测定工业废水，数种硝基芳烃及多种有机锡对藻类的毒性，发现剂量与效应时间有很好的相关性，化合物结构与效应之间也有一定的规律。     

活性污泥-人工湿地组合处理系统中污染物的去除

通过12个月的现场监测试验,研究了活性污泥法与四个串联潜流人工湿地构成的组合处理系统对农村生活污水的处理效果及其影响因素.结果表明,当平均处理量为82 T·d-1(36-132 T·d-1),湿地系统水力负荷为0.52-1.88 m·d-1时,组合处理系统对TSS,AN,TP,COD和BOD5的去除率分别为75%,71%,38%,81%和88%;湿地系统对COD,BOD5,SS,AN和TP的去除率分别为39%,55%,48%,5%和18%.方差分析表明,影响组合系统处理效果的主要因素是水力负荷及处理单元;湿地系统中有机污染物(COD,BOD5,SS)的去除主要是由第一块湿地完成的,而AN及TP的去除却呈现"累积"的特点;结合电子受体SO42-,NO3-及NO2-在湿地系统中的浓度变化趋势,推测湿地系统中有机污染物的生物去除主要是通过反硝化脱氮进行的,而通过硫酸盐还原(在硫酸盐还原菌的作用下)却是次要过程.     

人工湿地去除三唑磷的生物学机制初步研究

构建了以陶粒为基质、种植美人蕉（Canna indica）的水平潜流人工湿地小试系统,研究了该人工湿地系统对水体中三唑磷（triazophos,TAP）的去除效果,通过测定基质酶脲酶和碱性磷酸活性、微生物种群特征及植物根系超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性,初步探讨了该人工湿地系统去除水体TAP的生物学机制。实验结果表明,在进水TAP浓度分别为0 mg·L-1（对照CW1）、0.1 mg·L-1（低浓度CW2）、1 mg·L-1（中浓度CW3）和5 mg·L-1（高浓度CW4）的条件下,人工湿地对水体中三唑磷具有良好的去除效果,去除率分别是96.4%、96.8%和53.7%。在进水TAP浓度越高的人工湿地系统中,进水端基质脲酶和碱性磷酸酶活性越高。中、高TAP浓度进水的系统中脲酶活性分别高于对照系统21.8%和29.2%。高TAP浓度进水的系统中碱性磷酸酶活性分别高于对照和低浓度进水系统51.7%和36.3%（p〈0.05）。比较进水端而言,各系统出水端的酶活性显著降低（p〈0.05）。相关性分析结果显示系统TAP的去除与基质中碱性磷酸酶活性呈显著正相关（p〈0.05）,表明基质中脲酶、碱性磷酸酶在人工湿地去除TAP过程中发挥重要作用。对各人工湿地系统基质中微生物进行分离纯化,并通过16S rDNA基因测序,结果表明,进水含TAP系统的进水端基质中均存在能够促进植物对氮磷营养元素的吸收以及与有机物降解密切相关的菌种,尤其在高TAP浓度进水的系统中发现一株含脱氨酶基因（acds）的菌株,能够促进有机磷降解中间产物—有机胺类的降解转化。此外,美人蕉根系超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性在进水TAP浓度升高的情况下,呈现显著增强态势（p〈0.05）,并正常生长,说明美人蕉对TAP具有较好的抵抗能力。     

人工湿地的磷去除机理

人类生产和生活所产生的磷负荷导致了全中国范围湖泊的富营养化,控制此磷负荷的廉价而有效的具有非常广阔的应用前景技术是人工湿地技术。人工湿地中的磷的存在形态主要有有机磷(生物态和非生物态的)、磷酸、可溶性磷酸盐和不溶性磷酸盐。文章总结了人工湿地中的磷去除机理,在防渗人工湿地系统中,主要的磷去除机理包括化学作用(如沉淀作用和吸附作用);生物作用(如植物吸收作用和微生物吸收与积累作用)和物理作用(如沉积作用)。在未防渗的人工湿地系统中,湿地系统和周围水体(如地下水)的交换量对湿地的磷去除有重要的影响。通常情况下,物理作用和化学作用是人工湿地中最主要的磷去除途径。人工湿地中微生物对磷的去除作用的大小和其所处环境中的氧状态密切相关,植物吸收对磷的去除作用的大小和收割频率与时期、进水负荷、植物物种和气候条件等有关。     

典型污水处理厂对多环芳烃及其衍生物的去除及再生水健康风险研究

多环芳烃(PAHs)在水环境中可以通过化学或微生物作用转化成其衍生物(SPAHs),而SPAHs可能具有更强的毒性和"三致性"从而危害人体健康。为探明污水厂中PAHs和SPAHs的存在性及不同二级处理和再生水处理工艺对它们的去除效果,对北京及广东共4座污水处理厂中PAHs及SPAHs进行了检测,同时对再生水进行了健康风险评价。结果显示:从进水浓度来看,4座污水处理厂中,低环芳烃浓度(191.8~394.2 ng·L~(-1))明显高于高环芳烃(89.3~108.2 ng·L~(-1));SPAHs中氧取代物(OPAHs)总浓度(253.8~322.2 ng·L~(-1))高于甲基取代物(MPAHs,44.3~220.4 ng·L~(-1))。不同二级处理工艺对PAHs的去除率为43.7%~58.2%,对SPAHs的去除率为45.8%~52.1%。不同再生水处理工艺对PAHs和SPAHs去除率差别较大,PAHs的去除率范围为1.8%~41.1%,SPAHs的去除率范围在2.35%~25.9%。结果表明,目标物的去除以生物降解为主,此外,吸附在固体颗粒上,随颗粒沉淀去除也是主要途径之一。通过对污水厂再生水的风险评价,苯并[a]芘(BaP)和二苯并[a,h]蒽(DBA)2种强致癌物TEQ浓度均高于1,其致癌风险较大,安全性有待提高。     

广东典型湿地环境沉积物及鱼体中多环芳烃的污染特征及风险评估

为了解广东典型湿地环境表层沉积物及鱼体中多环芳烃(PAHs)的污染特征,分别于2014年10月和2015年4月采集沉积物及鱼类样品,分析其中16种US EPA优控多环芳烃的主要来源和风险。结果表明,广东典型湿地环境表层沉积物中多环芳烃的含量范围为139.4～1 134.3 ng·g~(-1)干重,鱼类肌肉中多环芳烃含量范围为11.1～33.9 ng·g~(-1)湿重。表层沉积物中有机碳与不同环数的多环芳烃含量均呈现显著的正相关关系。来源分析的结果表明,研究区域表层沉积物中多环芳烃的主要来源为石油排放及燃烧来源的混合。风险评估的结果表明,该区域表层沉积物中多环芳烃存在一定的生态风险,需引起重视;通过食用鱼类造成的致癌风险为2.25×10~(-6)～4.23×10~(-6),略高于美国环保局(US EPA)推荐的可接受风险(10~(-6)),存在一定的潜在致癌风险。对于成年人来说,研究区域鱼类肌肉中多环芳烃产生致癌风险允许的最大日食用量(CR_(lim))范围为124.5～234.6 g·d~(-1),尽管食用这几种鱼的致癌风险不大,居民摄入时仍应加以控制。     

广东西江流域饮用水源中典型持久性有机污染物的含量与来源

从广东省西江流域三个饮用水源地采集三个样品,分别分析其中两类持久性有机污染物—有机氯农药和多环芳烃的含量以及来源,从这两类污染物对水环境污染的角度初步判断饮用水源的安全性。首先采用液液萃取的方法对样品进行前处理,然后分别用GC．ECD和GC—MS测定有机氯农药和多环芳烃的含量。实验发现有机氯农药质量浓度在水相中为1．99ng·L^-1～ 4．76ng·L^-1,在颗粒相中为0．36ng·L^-1～0．68ng·L^-1;多环芳烃质量浓度在水相中为73．40ng·L^-1～865．89ng·L^-1,在颗粒相中为16．76ng·L^-1～19．31ng·L^-1。结果表明,六六六和滴滴涕质量浓度低于国标《生活饮用水水源水质标准》（CJ3020．93）的规定,同时苯并[a]芘也低于世界卫生组织《饮用水水质标准》的规定,而其它物质标准中均无规定。由此说明,就有机氯农药和多环芳烃这两类污染物在水中的含量来说,广东西江领域饮用水源是相对安全的。但是由于这两类污染物都具有很强的生物富集性,因此它们在水环境中的存在和作用也是不容忽视的。     

Characteristics of pollutants behavior in a stormwater constructed wetland during dry days

A stormwater wetland treating non-point source pollution (NPS) from a 64 ha agricultural watershed was monitored over a period of five months. The results indicated that pH and dissolved oxygen (DO) were increased in the wetland due to the algal growth. The highest total suspended solids (TSS) concentration was observed in the aeration pond due to the resuspension of solids, decreased in the wetland. The respective decreases in total nitrogen (TN) and total kjeldahl nitrogen (TKN) were 15.9% and 28.7% on passing through the wetland. The nitrate and ammonia were increased by 45.4% and decreased by 79.9%, respectively. These variations provided strong evidence for the existence of nitrification. The total phosphorus (TP) and phosphate had respective reductions of 52.3% and 58.2% over the wetland. The total chemical oxygen demand (TCOD) and soluble chemical oxygen demand (SCOD) were also decreased. Generally, the TN, TP and phosphate removal efficiencies were positive. These positive removal efficiencies were mainly due to microbial activities, uptake by plants, and chemical precipitation at high pH. Negative removal efficiencies can be caused by continuous rainfall activities, with short antecedent dry days (ADDs) and unstable hydraulic conditions, some other biogeochemical transformations and algal growth also being important parameters.     

环境微塑料与有机污染物的相互作用及联合毒性效应研究进展

环境微塑料可吸附有机污染物,并与有机污染物进行相互作用从而改变其毒性效应,增加微塑料的治理难度.本文就全球范围内微塑料与有机污染物的相互作用及毒性效应的研究进展进行综述,分析不同介质中微塑料与有机污染物的共存水平、吸附机理、影响因素以及联合毒性效应等.研究表明,微塑料可作为多环芳烃(PAHs)、多氯联苯(PCBs)、六...     

白洋淀湿地表层沉积物多环芳烃的分布、来源及生态风险评价

对白洋淀湿地表层沉积物15种多环芳烃含量进行了检测.结果表明,其总含量范围为324.6~1738.5ng·g-1,整体来看,白洋淀湿地多环芳烃污染处于中等偏低污染水平.多环芳烃组成主要以2~3环、4环为主,其含量分别占总含量的47.8%、28.6%.白洋淀湿地表层沉积物多环芳烃主要以化石燃料、木柴及生物质低温燃烧来源为主,个别样点受油类排放污染严重.风险评价表明,严重的多环芳烃生态风险在白洋淀湿地表层沉积物中不存在,但是在部分区域某些多环芳烃含量超过了效应区间低值(ERL),可能存在着对生物的潜在危害.     

Determination of persistent organic pollutants by gas chromatography/laser multiphoton ionization/time-of-flight mass spectrometry

An authentic mixture of polychlorinated biphenyls was measured using a short wide-bore capillary column for the group separation of major components present in an actual sample of Kanechlor. The limits of detection were improved by ca. 2 fold in comparison with those obtained using a conventional capillary column, since the retention time was reduced and the amount of analytes introduced into the mass spectrometer per unit time could be increased. On the other hand, surface-water and sediment samples containing polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) were collected from the river located in the vicinity of a waste water treatment plant. Even acenaphthylene, a minor component of the mixture could be measured for the sediment sample, and the concentrations were determined for several heavy PAHs. As demonstrated, a technique involving laser multiphoton ionization/time-of-flight mass spectrometry was useful as a sensitive and selective analytical tool for the trace analysis of persistent organic pollutants in an environmental sample.     

Removal of high concentrations of polycyclic aromatic hydrocarbons from contaminated soil by biodiesel

Solubilizing experiments were carried out to evaluate the ability of biodiesel to remove polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) from highly contaminated manufactured gas plant (MGP) and PAHs spiked soils with hydroxypropyl-β-cyclodextrin (HPCD) and tween 80 as comparisons. Biodiesel displayed the highest solubilities of phenanthrene (420.7 mg·L^-1), pyrene (541.0 mg·L^-1), and benzo(a)pyrene (436.3 mg·L^-1). These corresponded to several fold increases relative to 10% HPCD and tween 80. Biodiesel showed a good efficiency for PAH removal from the spiked and MGP soils for both low molecular weight and high molecular weight PAHs at high concentrations. Biodiesel was the best agent for PAH removal from the spiked soils as compared with HPCD and tween 80; as over 77.9% of individual PAH were removed by biodiesel. Tween 80 also showed comparable capability with biodiesel for PAH solubilization at a concentration of 10% for the spiked soils. Biodiesel solubilized a wider range of PAHs as compared to HPCD and tween 80 for the MPG soils. At PAH concentrations of 229.6 and 996.9 mg·kg^-1, biodiesel showed obvious advantage over the 10% HPCD and tween 80, because it removed higher than 80% of total PAH. In this study, a significant difference between PAH removals from the spiked and field MGP soils was observed; PAH removals from the MGP soil by HPCD and tween 80 were much lower than those from the spiked soil. These results demonstrate that the potential for utilizing biodiesel for remediation of highly PAH-contaminated soil has been established.     

红树林生态系统多环芳烃的污染研究进展

多环芳烃（PAHs）是一类广泛存在于天然环境中的持久性有机污染物,对生态环境和人类健康造成严重的潜在威胁。文章介绍了红树林生态系统PAHs污染的研究现状;总结了红树林生态系统PAHs的污染分布及其来源,以及PAHs污染胁迫对红树植物生长的影响;评述了红树植物对PAHs的直接吸收、红树林湿地微生物对PAHs的降解等研究;最后,对红树林生态系统PAHs污染的研究趋势进行了分析和展望,提出了今后可能的研究方向,主要包括：（1）综合应用多学科交叉研究典型PAHs在红树林生态系统中的环境行为;（2）结合双光子激光共焦扫描显微技术等原位研究手段,开展红树植物对典型PAHs的吸收、存赋形态、转运等相关研究;（3）结合激光诱导时间分辨荧光光谱测定系统,实现对现场红树林生态系统中PAHs等有机污染物的原位检测。     

地沟式污水土地处理+人工湿地中植物对磷的去除效果

采用盆栽实验和中试实验系统，研究了地沟式土地处理系统和人工湿地中不同植物对磷的去除效率。选取贵州省典型的7种植物——美人蕉、芋头、八仙花、小玉竹、杜鹃、菖蒲、岩豆藤作为供试物。结果表明，7种试验植物对生活污水中的磷均有很高的净化率，其中以芋头、菖蒲和岩豆藤等3种植物对磷的净化效率最高。文章同时还对中试各处理槽的不同位置和深度的土壤中的微生物种类和数量进行了分析，进一步阐述了地沟式土地处理系统和人工湿地中植物的除磷机理。