人工湿地对萘、菲的去除效果及其分布特征分析

商静静，袁秀泽

（山东省环科院环境工程有限公司，济南 250013）

多环芳烃是指含两个或两个以上苯环的芳烃，萘、菲是其中的代表性化合物，具有很强的致癌性，是环境中持续时间较长的污染物[1-2]。污水中的萘、菲多来自化工企业，目前，我国部分水体受其危害较大，其主要危害是破坏人体的细胞膜或脱氧核糖核酸（DNA），导致基因突变，从而影响人体健康[3-4]。作为工艺简单、运营维护成本低的污水处理技术，人工湿地得到广泛应用。目前，人工湿地应用研究主要集中于污水中化学需氧量（COD）、氨氮、总磷的去除，较少涉及污水中萘、菲的去除。有必要研究人工湿地对污水中萘、菲的去除效果，明确其分布特征，为后续人工湿地的应用提供技术参考。

1 人工湿地简介

猪龙河入湖口人工湿地位于淄博市桓台县，占地面积为47.6 hm2，于2014年建成运营。该湿地采用“生态滞留塘+潜流人工湿地+表流人工湿地”的组合工艺，出水水质达到地表水Ⅲ类标准，处理水量为1 万m3/d。湿地进水经过一级、二级生态滞留塘截留后进入提升泵站，水经过提升后分别进入一级和二级南、北区潜流湿地，并对应进入一级表流湿地南、北区，随后经过跌水堰汇集，依次进入二级表流湿地、三级表流湿地、四级表流湿地，并对应进入五级表流湿地南、北区，最后共同汇入六级表流湿地，出水外排。

2 湿地采样断面确定

取样点按水流方向沿程分布，结合湿地工艺确定取样点分布，共对8 个采样点取样检测分析。取样点分别为人工湿地进水处、生态滞留塘出水处、一级潜流出水处、二级潜流出水处、一级表流出水处、二级表流出水处、三级表流出水处、人工湿地出水处。

3 湿地样品采集方案

表流湿地的底泥采样取距表面15 cm 以内的沉积物，潜流湿地填料采集距表面l～20 cm 的混合基质，各采样点位每次采集样品500 g，冷藏自然干燥。水样采用玻璃瓶采集，各采样点采集1.5 L 水样，于阴暗处冷藏存放。各采样点均采集黄菖蒲、水葱、芦苇、菰等挺水植物（每种2～3 株）。

4 人工湿地的萘、菲浓度及分布特征

4.1 水中萘、菲沿程分布特征

人工湿地的水中，萘、菲含量沿程变化如图1所示。湿地进水中，萘、菲浓度分别为67.11 ng/L、20.04 ng/L，出水浓度分别为39.03 ng/L、5.94 ng/L，去除率分别为41.84%、70.36%，湿地对菲的去除率较高，潜流湿地对萘、菲的去除率明显高于表流湿地。

图1 人工湿地水中萘、菲沿程分布

4.2 植物中萘、菲分布特征

植物在生长过程中从污水中吸收并富集大量污染物。植物采收后，可以将萘、菲从人工湿地系统中去除。萘和菲在人工湿地植物中的分布如图2所示。

图2 人工湿地植物的萘、菲含量

图2（a）显示，黄菖蒲根部以上萘含量显著高于根部。原因可能是黄菖蒲在生长期的代谢及蒸腾作用强，使得大气颗粒物大量进入植物体内。水葱根部以上的萘含量和根部大致相同。脂溶性将直接影响污染物的迁移及富集能力。根部更容易富集强亲脂性污染物，其相对较难迁移[5]。菰和芦苇根部以上的萘含量略低于其根部，这可能是因为植物体内的物质运输是通过水分蒸腾进行的，而萘具有亲脂性，导致其运输能力差，萘富集于根部。由图2（b）可知，不同植物的萘含量排序为黄菖蒲＞水葱＞芦苇＞菰。黄菖蒲的萘含量为40.78 ng/g，明显高于菰的19.99 ng/g。黄菖蒲对萘的富集效果最好，其次是水葱和芦苇，而菰最差。

图2（c）显示，黄菖蒲和水葱根部以上的菲含量显著高于其根部。经分析，原因可能是生长期间植物代谢快和蒸腾强，导致大气颗粒物大量进入植物体内。菰根部的菲含量略高于根部以上，芦苇根部的菲含量为41.9 ng/g，远高于根部以上。经分析，菲具有亲脂性，不能在水中溶解，不能通过植物体内的结合水迁移。由图2（d）可知，不同植物的菲含量排序为黄菖蒲＞水葱＞芦苇＞菰。其中，黄菖蒲的菲含量最高，达到61.54 ng/g。黄菖蒲对菲的富集效果最好，其次是水葱和芦苇，而菰最差。

4.3 基质及底泥中萘、菲分布特征

污水中的污染物去除方法主要有沉淀法、过滤法和吸附法。人工湿地基质中，火山岩的萘含量高于砾石，其菲含量大致相同，说明火山岩的萘吸附性高于砾石，其菲吸附性与砾石相当。经分析，火山岩粗糙度高，比表面积大，存在天然蜂窝状空洞，使得其接触面积大。因此，相比其他材料，火山岩对有机质的吸附效果更好。

一、二级潜流湿地基质均有较好的萘、菲吸附性，使得表流湿地底泥的含萘、菲量低。经分析，原因可能是表流湿地底泥具有较弱的萘、菲吸附性，水中的萘、菲被潜流湿地截留而减少。黄菖蒲、水葱、芦苇和菰中，萘和菲的富集总量介于55.02～102.31 ng/g，其平均含量为81.29 ng/g。表流湿地底泥及潜流湿地填料的萘、菲吸附总量介于5.77～24.67 ng/g，平均为14.88 ng/g。人工湿地中，植物的萘和菲含量明显比填料和底泥高，说明植物的富集能力强于填料和底泥。

5 结论

人工湿地中，污水经过除二级表流湿地外的其他处理单元时均可降低萘、菲浓度，说明人工湿地可以较好地去除其中的萘、菲。相比表流湿地，潜流湿地对萘、菲的去除效果更好。黄菖蒲、水葱、芦苇和菰均对萘、菲具有良好的净化效果。其中，萘和菲可通过植物吸收污染物的特性进行富集，通过收获植物来进行去除。污水中的萘和菲还可通过湿地基质和底泥去除，基质去除效果优于底泥。与底泥和基质相比，湿地植物对萘、菲的吸附量更大，去除效果更佳。