人工湿地系统去除藻毒素研究_吴振斌

第9卷第2期2000年5月长江流域资源与环境ResourcesandEnvironmentintheYangtzeBasinVol.9No.2May2000文章编号:1004-8227(2000)02-0242-06人工湿地系统去除藻毒素研究吴振斌,陈辉蓉,雷腊梅,宋立荣,付贵萍,金建明,贺锋,何振荣(中国科学院水生生物研究所淡水生态与生物技术国家重点实验室,武汉430072)摘要:以含水华的鱼塘水作为进水灌溉两套上行流-下行流人工湿地系统,系统内种植芦苇等水生植物。灌溉一周后收集人工湿地进出水水样,用HPLC法检测其藻毒素含量,结合温度、电位、溶氧等理化指标和细菌、藻类数量的变化,分析人工湿地系统对藻毒素的去除效果及影响其效果的可能因素。结果表明,人工湿地系统对藻毒素有一定的去除作用,对藻毒素含量0.117g/L的进水,两套系统去除率分别为68.5%和34.6%,芦苇-水葱组合的湿地系统去除效果优于茭白-石菖蒲组合的湿地系统。在三种主要藻毒素RR、YR、LR中,湿地对YR的去除效果最好,湿地出水中浓度降至检测限以下。基质的吸附和细菌的降解作用是去除藻毒素的主要机制,后者与湿地系统的电位、细菌活动有密切关系。关键词:人工湿地;藻毒素;去除率文献标识码:A随着城市工业化进程加快,环境污染日益加剧,自然界的许多水体趋向富营养化,部分出现了水华。构成水华的藻类主要为蓝藻(Cyanophyceae),在其过度繁殖时,不仅会造成水味腥臭,透明度下降,消耗水体溶解氧,影响水体美观和水生生物生长,而且蓝藻中的微囊藻属(Microcystis)、颤藻属(Oscillatoria)、鱼腥藻属(Anabaena)、念珠藻属(Nostoc)等许多藻类能释放微囊藻毒素(Microcystins,MCs),危害人体健康。许多大中型城市的湖泊、水库为居民饮用水的主要来源,水体的富营养化使自来水厂处理成本上升,也日益严重地影响着城镇居民饮用水的质量[1～3]。人工湿地是近年来发展起来的一种污水处理方法,利用人工构筑的类似自然湿地系统中基质、植物、微生物的作用,去除污水中的有机物及其他污染物[4,5]。传统人工湿地多为单一垂直流、表面流或潜流[5,6],本研究中的人工湿地为上行流-下行流,能充分利用湿地表面积,减少停留时间,提高处理污水效率。本次实验以含蓝藻水华的城郊鱼塘水为进水,通过人工湿地处理,检测进出水中藻毒素含量的变化,以及理化指标、细菌及藻类含量,了解人工湿地对水体中藻毒素的去除效应。1材料和方法1.1人工湿地湿地系统为12个并联的水泥池,每个小池又由1m×1m的两池串联。系统底部15cm通讯联系人收稿日期:1999-06-21;修回日期:1999-10-26基金项目:国家杰出青年科学基金项目(项目号39925007),欧盟国际科技合作项目(合同号ERBIC18CT960059)及国家自然科学基金(项目号39730380)资助,协助参加工作的还有夏宜王争,刘永定及WolfgangGrosse教授,任明迅,邓家齐,邱东茹,沈强,詹发萃,况琪军等.特此致谢.作者简介:吴振斌(1956～),男,研究员,博士生导师为直径40～80mm的石头,上部为粒径0～4mm的细沙。其中第一池沙深55cm,第二池沙深45cm。系统管网直径为70mm的PVC管。第一池中表面中央为一根上半面截除的布水图1人工湿地系统结构示意图Fig.1Aschematicdiagramoftheconstructedwetlandsystem管,下钻小孔(直径6mm);第二池填料表面为“H”型收集管,下钻小孔。底部为钻有小孔的“H”型排空管,结构见图1。第一池为下行流,第二池为上行流,间歇式进水,便于充分利用湿地表面积。各池栽培不同种水生植物。植物的选择,以武汉地区及亚热带区域较典型的水生、湿生,根系发达,生物量较大,多年生的植物为原则。本次实验取两套植物粗大、秋季生长良好的系统作为实验样本,植物组合如表1所示。表1人工湿地试验系统植物组合Tab1Theplantcompositionintheconstructedwetlandsystems池一池二1号芦苇Phragmitesaustralis水葱Schoenoplectussp.2号茭白Zizanialatifolia石菖蒲Acorustartarinowii1.2水样实验中含水华的水样采自东湖附近鱼塘,经一预处理池储存沉淀数小时后作为进水灌溉人工湿地,每日进水3次,水力负荷400L,停留时间15h。连续灌溉含水华塘水一周后,于1998年11月4日取进水和出水测定其中藻毒素含量,细菌及藻类数量以及温度、电导、电位等理化常数。1.3藻毒素含量的测定样品制备:参照文献方法[6,7]取进水4L,按5%比例加入醋酸,静置沉淀一夜后,取上清液4