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随着水资源的普遍短缺,城市湖泊景观化、资源化的进程加快,受污染城市湖泊的生态恢复已成为当前解决水资源危机的重要途径。烷基酚是典型的内分泌干扰物,其相关产品生产量大且应用广泛,在环境中有着广泛的分布,它们对生态和健康的影响引起了人们的高度重视。受污染城市湖泊是烷基酚的主要受纳介质之一,其对生态环境造成的严重危害,目前尚缺乏有效的处理方法;有关烷基酚在我国湖泊中的分布及其净化的研究鲜有报道。为防止水环境污染进一步恶化、改善人类生存的生态环境及再生循环水的安全回用问题,研究烷基酚迁移、转化、积累规律及其生态修复问题已成为当前急需研究的前沿课题之一。
本文以受污染城市湖泊为对象,探讨了烷基酚在湖泊及生物体中的分布;并对人工湿地对烷基酚的净化效果及其机理进行了较为系统的研究。主要研究结论如下:
1.通过对大、小月湖和大、小莲花湖的水体、悬浮物和沉积物中烷基酚分布状况的研究表明(1)水体、悬浮物和底泥中均发现壬基酚和辛基酚,未经生态修复的大月湖和大莲花湖受到的烷基酚污染较为严重,经过生态修复的小月湖和小莲花湖的烷基酚含量相对较低,湖泊系列的生态修复措施有效的降低了水环境中烷基酚的浓度。(2)在受污染城市湖泊水体中,壬基酚的浓度均高于辛基酚的浓度,这可能与壬基酚的实际使用量较大有关。(3)湖泊水体与悬浮物中壬基酚和辛基酚含量呈现正相关,相关系数R2分别为0.9047和0.838;悬浮物和沉积物中的壬基酚的相关系数R2是0.8204。
2.通过对月湖沉水植物中壬基酚和辛基酚的分布及动态变化规律研究发现(1)狐尾藻、伊乐藻、金鱼藻和菹草四种沉水植物中均含有壬基酚和辛基酚,其来源为月湖水体、悬浮物和沉积物。(2)壬基酚在狐尾藻积累最大,其次分别为伊乐藻>金鱼藻>菹草;辛基酚在沉水植物中的分布与烷基酚的分布略有不同,伊乐藻中含量最高,其次依次为狐尾藻>菹草>金鱼藻。(3)从烷基酚3-5月在沉水植物中的分布来看,5月烷基酚在沉水植物体内积累最大。
3.研究了受污染城市湖泊月湖底栖生物铜锈环棱螺烷基酚的污染状况,结果表明(1)铜锈环棱螺中普遍检测到烷基酚的存在。(2)随着温度的升高在铜锈环棱螺的肝胰腺、肠道、性腺、仔螺和足中千基酚的含量从3-5月有逐月递增趋势。肝胰腺、仔螺和足中辛基酚含量的最大值出现在5月,肠道和性腺中的辛基酚以3月含量较高。(3)螺体内肝胰腺中的壬基酚含量最高,其次为肠道、再次为性腺、仔螺,足中的含量最低。螺体内肝胰腺中的辛基酚含量最高,其次为肠道、性腺、仔螺,足中辛基酚的含量最低。
4.通过对月湖鱼体中烷基酚的研究表明:(1)鲤、鲫鱼体内肝、胆、性腺和背部肌肉组织中均检测到烷基酚。(2)壬基酚在鲫鱼体内肝、胆、性腺和背部肌肉中的含量均高于鲤鱼各组织内的含量;辛基酚在鲫鱼体内各组织中除背部肌肉中的含量低于鲤鱼中的含量外,其它肝、胆和性腺组织中均高于鲤鱼体内含量。(3)壬基酚和辛基酚在鲤、鲫鱼鱼体胆囊中的含量显著高于体内肝、性腺和背部肌肉中的含量,表明胆囊是鱼体重要的积累器官,可用于对水环境中烷基酚类化合物的监测。
5.不同的人工湿地系统对烷基酚的净化效果研究结果表明(1)由下行流湿地、上行流湿地、水平流碎石床湿地和兼性塘等不同湿地组合生态工艺单元成的5套小试系统均具有一定的烷基酚去除效率。(2)1号组合和3号组合对烷基酚去除效果优于其它组合系统。3)当水力负荷为200mm/d时,各生态组合系统对烷基酚的去除效率均优于400mm/d的水力负荷。(4)采用适当的工艺组合的湿地系统在适宜的水力负倚下与传统的污水处理厂净化工艺相比具有更好的去除烷基酚效果,同时还具有节省投资、降低能耗,管理费用低等优点。
6.复合垂直流人工湿地中试系统研究表明:(1)在200、400和600mm/d三种水力负荷下,该湿地对烷基酚的净化效果均大于50%。(2)水力负荷为200mm/d时优于400mm/d和600mm/d净化效果;200mm/d下系统对壬基酚和辛基酚的净化效率分别为87.84%和93.52%;400mm/d和600mm/d下系统对壬基酚净化效率分别为77.79%、62.4%,对辛基酚净化效率分别为85.15%和51.85%。
7.通过对复合垂直流人工湿地中试系统烷基酚在湿地基质和植物体内积累的研究表明(1)烷基酚类化合物主要积累在复合垂直流人工湿地基质的中下层,表层积累较少。湿地下行流基质中烷基酚的积累比上行流相同层次烷基酚的积累要高。(2)下行流湿地中的植物对烷基酚的积累程度高于上行流。(3)复合垂直流人工湿地植物对烷基酚的积累主要部位是根,其次是茎,再次是叶。