人工濕地對萘、菲的去除效果及其分布特征分析

商靜靜，袁秀澤

（山東省環(huán)科院環(huán)境工程有限公司，濟南 250013）

多環(huán)芳烴是指含兩個或兩個以上苯環(huán)的芳烴，萘、菲是其中的代表性化合物，具有很強的致癌性，是環(huán)境中持續(xù)時間較長的污染物[1-2]。污水中的萘、菲多來自化工企業(yè)，目前，我國部分水體受其危害較大，其主要危害是破壞人體的細(xì)胞膜或脫氧核糖核酸（DNA），導(dǎo)致基因突變，從而影響人體健康[3-4]。作為工藝簡單、運營維護成本低的污水處理技術(shù)，人工濕地得到廣泛應(yīng)用。目前，人工濕地應(yīng)用研究主要集中于污水中化學(xué)需氧量（COD）、氨氮、總磷的去除，較少涉及污水中萘、菲的去除。有必要研究人工濕地對污水中萘、菲的去除效果，明確其分布特征，為后續(xù)人工濕地的應(yīng)用提供技術(shù)參考。

1 人工濕地簡介

豬龍河入湖口人工濕地位于淄博市桓臺縣，占地面積為47.6 hm2，于2014年建成運營。該濕地采用“生態(tài)滯留塘+潛流人工濕地+表流人工濕地”的組合工藝，出水水質(zhì)達(dá)到地表水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，處理水量為1 萬m3/d。濕地進(jìn)水經(jīng)過一級、二級生態(tài)滯留塘截留后進(jìn)入提升泵站，水經(jīng)過提升后分別進(jìn)入一級和二級南、北區(qū)潛流濕地，并對應(yīng)進(jìn)入一級表流濕地南、北區(qū)，隨后經(jīng)過跌水堰匯集，依次進(jìn)入二級表流濕地、三級表流濕地、四級表流濕地，并對應(yīng)進(jìn)入五級表流濕地南、北區(qū)，最后共同匯入六級表流濕地，出水外排。

2 濕地采樣斷面確定

取樣點按水流方向沿程分布，結(jié)合濕地工藝確定取樣點分布，共對8 個采樣點取樣檢測分析。取樣點分別為人工濕地進(jìn)水處、生態(tài)滯留塘出水處、一級潛流出水處、二級潛流出水處、一級表流出水處、二級表流出水處、三級表流出水處、人工濕地出水處。

3 濕地樣品采集方案

表流濕地的底泥采樣取距表面15 cm 以內(nèi)的沉積物，潛流濕地填料采集距表面l～20 cm 的混合基質(zhì)，各采樣點位每次采集樣品500 g，冷藏自然干燥。水樣采用玻璃瓶采集，各采樣點采集1.5 L 水樣，于陰暗處冷藏存放。各采樣點均采集黃菖蒲、水蔥、蘆葦、菰等挺水植物（每種2～3 株）。

4 人工濕地的萘、菲濃度及分布特征

4.1 水中萘、菲沿程分布特征

人工濕地的水中，萘、菲含量沿程變化如圖1所示。濕地進(jìn)水中，萘、菲濃度分別為67.11 ng/L、20.04 ng/L，出水濃度分別為39.03 ng/L、5.94 ng/L，去除率分別為41.84%、70.36%，濕地對菲的去除率較高，潛流濕地對萘、菲的去除率明顯高于表流濕地。

圖1 人工濕地水中萘、菲沿程分布

4.2 植物中萘、菲分布特征

植物在生長過程中從污水中吸收并富集大量污染物。植物采收后，可以將萘、菲從人工濕地系統(tǒng)中去除。萘和菲在人工濕地植物中的分布如圖2所示。

圖2 人工濕地植物的萘、菲含量

圖2（a）顯示，黃菖蒲根部以上萘含量顯著高于根部。原因可能是黃菖蒲在生長期的代謝及蒸騰作用強，使得大氣顆粒物大量進(jìn)入植物體內(nèi)。水蔥根部以上的萘含量和根部大致相同。脂溶性將直接影響污染物的遷移及富集能力。根部更容易富集強親脂性污染物，其相對較難遷移[5]。菰和蘆葦根部以上的萘含量略低于其根部，這可能是因為植物體內(nèi)的物質(zhì)運輸是通過水分蒸騰進(jìn)行的，而萘具有親脂性，導(dǎo)致其運輸能力差，萘富集于根部。由圖2（b）可知，不同植物的萘含量排序為黃菖蒲＞水蔥＞蘆葦＞菰。黃菖蒲的萘含量為40.78 ng/g，明顯高于菰的19.99 ng/g。黃菖蒲對萘的富集效果最好，其次是水蔥和蘆葦，而菰最差。

圖2（c）顯示，黃菖蒲和水蔥根部以上的菲含量顯著高于其根部。經(jīng)分析，原因可能是生長期間植物代謝快和蒸騰強，導(dǎo)致大氣顆粒物大量進(jìn)入植物體內(nèi)。菰根部的菲含量略高于根部以上，蘆葦根部的菲含量為41.9 ng/g，遠(yuǎn)高于根部以上。經(jīng)分析，菲具有親脂性，不能在水中溶解，不能通過植物體內(nèi)的結(jié)合水遷移。由圖2（d）可知，不同植物的菲含量排序為黃菖蒲＞水蔥＞蘆葦＞菰。其中，黃菖蒲的菲含量最高，達(dá)到61.54 ng/g。黃菖蒲對菲的富集效果最好，其次是水蔥和蘆葦，而菰最差。

4.3 基質(zhì)及底泥中萘、菲分布特征

污水中的污染物去除方法主要有沉淀法、過濾法和吸附法。人工濕地基質(zhì)中，火山巖的萘含量高于礫石，其菲含量大致相同，說明火山巖的萘吸附性高于礫石，其菲吸附性與礫石相當(dāng)。經(jīng)分析，火山巖粗糙度高，比表面積大，存在天然蜂窩狀空洞，使得其接觸面積大。因此，相比其他材料，火山巖對有機質(zhì)的吸附效果更好。

一、二級潛流濕地基質(zhì)均有較好的萘、菲吸附性，使得表流濕地底泥的含萘、菲量低。經(jīng)分析，原因可能是表流濕地底泥具有較弱的萘、菲吸附性，水中的萘、菲被潛流濕地截留而減少。黃菖蒲、水蔥、蘆葦和菰中，萘和菲的富集總量介于55.02～102.31 ng/g，其平均含量為81.29 ng/g。表流濕地底泥及潛流濕地填料的萘、菲吸附總量介于5.77～24.67 ng/g，平均為14.88 ng/g。人工濕地中，植物的萘和菲含量明顯比填料和底泥高，說明植物的富集能力強于填料和底泥。

5 結(jié)論

人工濕地中，污水經(jīng)過除二級表流濕地外的其他處理單元時均可降低萘、菲濃度，說明人工濕地可以較好地去除其中的萘、菲。相比表流濕地，潛流濕地對萘、菲的去除效果更好。黃菖蒲、水蔥、蘆葦和菰均對萘、菲具有良好的凈化效果。其中，萘和菲可通過植物吸收污染物的特性進(jìn)行富集，通過收獲植物來進(jìn)行去除。污水中的萘和菲還可通過濕地基質(zhì)和底泥去除，基質(zhì)去除效果優(yōu)于底泥。與底泥和基質(zhì)相比，濕地植物對萘、菲的吸附量更大，去除效果更佳。