武河人工湿地沉积物中镉砷累积和空间分布特征及其生态风险评价

本文研究采用四酸消解法(HCI-HNO3-HF-HCIO4)和Tessier五步法对样品进行处理,测定了武河人工湿地沉积物中Cd、As两种重金属元素的总量及赋存形态,分析了Cd、As的累积及空间分布特征,并对其污染程度和潜在生态风险进行了评价,结果表明:表层沉积物中Cd、As的平均含量分别为3.18 mg·kg-1、35.41 mg·kg-1,分别超出环境背景值238%、18.03%,具有明显的累积效应;Cd、As主要以残渣态形式存在,其平均含量分别为82.59%、76.31%;湿地Cd、As的Igeo平均值分布为1.62、0.44,说明Cd、As除自然的土壤来源外,还叠加了工农业污染的影响;空间分布特征分析表明,Cd、As质量分数、Igeo、RI最大值均出现在南涑河流域来水处;潜在生态风险评价表明湿地沉积物中潜在生态危害指数RI为501.20,属III较强生态危害。

武河人工湿地对富营养化水体处理效果分析

采用实验的方式,对武河人工湿地水体中的氮、磷、COD和BOD5等做了测定并进行含量变化的分析。武河人工湿地的氮、磷含量自上游至下游逐渐下降,并且总磷的含量远远低于总氮,而湿地的底泥中的氮、磷含量则随着深度的增加而降低,但变化幅度并不显著。从生物和工程方面提出改进措施。

山东武河人工湿地对磷净化的长效性及其内源磷分布与释放

人工湿地运行的长效性值得关注,以山东省武河人工湿地为例,2017年10月选取10个和4个代表性采样点分别采集原位水样和柱状沉积物样,对该湿地正常运行10年后,其对水体磷的净化效果和沉积物磷的分布特征及其内源释放风险进行了研究。结果表明:武河人工湿地运行10年后,对水体磷仍具有较好的净化效果,净化效率在50%左右,出水口总磷(TP)浓度为0.29 mg L^-1,符合地表水Ⅳ类水质标准。4个沉积物柱样均显示,沉积物各磷形态含量大小顺序为:无机磷(IP)>钙磷(Ca-P)>铁铝结合态磷(Fe/(Al-P)>不稳定态磷(LP)>有机磷(OP),IP含量最高,约占总磷的69%~95%,OP含量极低,与湿地来水息息相关;在IP中,沉积物Ca-P含量最高,表现为较为稳定的特性;空间分布上,不同点位各磷形态含量差异显著,进水口较近区域含量较高,垂向上,除Ca-P外,其他磷形态含量总体呈现随深度增加而减少的趋势,湿地来水影响明显。静态释放实验表明,湿地不同点位沉积物磷的内源释放速率差异明显,4个点位总磷的沉积物-水界面释放速率分别为-1.98、-9.32、-11.99和-8.65 mg m^-2 d^-1,均以吸附为主,距离进水口较近区域,沉积物对磷的吸附能力有所降低,这对人工湿地的长期运行具有指导意义。相关性分析表明,除Ca-P外,沉积物其他磷形态同有机质(LOI)表现出较好相关性,沉积物磷形态和LOI来源相对一致,主要为临沂城区工业废水和生活污水的尾水,受农业面源污染的影响较小。

武河湿地碳氮净化长效性及其内源分布与释放

实验以运行10年的山东武河人工湿地为例,按照水流方向采集原位水样和柱状沉积物样,对其碳氮的净化能力和沉积物碳氮的分布特征及其内源释放风险进行了分析。结果表明:武河人工湿地稳定运行10年后,对水体中的氮仍具有一定净化能力,TN去除率为35%左右,但对COD基本没有净化效果,出水COD值达70.73 mg/L,水体NH3-N、NO3--N、TN和COD浓度均未能达到地表水Ⅳ类水质的设计目标;武河人工湿地沉积物TN含量较高,表层20 cm平均含量高达3 742.95 mg/kg,为重度污染,NH3-N平均含量为303.06 mg/kg,占TN的比例为8.09%,NO3--N平均含量极低,仅为5.19 mg/kg,沉积物氮主要以有机氮(ON)的形式存在;垂向上,沉积物TN含量为2 755~4 250 mg/kg之间,总体上表现为随深度增加略微减少的趋势,外源氮负荷对沉积物TN起决定作用。静态培养实验显示,武河湿地各点位沉积物同上覆水体NH3-N、TN和COD的交换速率差异较大,但均以吸附为主,4个点位对COD的吸附速率分别为2 921.25、3220.85、3 629.70和5 135.91 mg/(m2·d),人工湿地沉积物对水体NH3-N、TN和COD具有较好的吸附能力。湿地沉积物有机质(LOI)含量为4.57%~11.9%,相关性分析表明,沉积物LOI与NH3-N、NO3--N、TN的含量均呈显著正相关,相关系数分别为0.703、0.748和0.700,沉积物氮负荷与有机质来源相对一致。