水西湿地对有机物削减效果分析*

丁荣艳，秦 俊，马明海，马建坤，梁新龙，谈一鸣，袁丹丹

(黄山学院生命与环境科学学院，安徽 黄山 245041)

湿地，不论天然或人工，均由于其强大的生态功能，具有天然吸收、代谢、分解污染物和有害物质，实现水体净化的能力，是成本低廉、维护简单的“污水处理器”[1]。近年来，人工湿地已经被广泛应用于各种污水处理中，如生活污水[2]、工业废水[3]、暴雨径流[4-5]、农业面源等[6-7]，在水污染控制方面发挥了独特的作用。因此，利用人工湿地处理微污染河流水体的研究与应用逐渐兴起[8-9]。

水西河位于黄山学院(率水校区)的西北角，流经东临溪镇部分农田、村庄和黄山学院(率水校区)进入新安江两个主要支流之一的率水河，因上游地表径流和农业面源污染使得水西河曾出现水质恶化现象[10]。在新安江生态补偿资金[11]的支持下，2015年建设完成水西河(黄山学院段)人工湿地——水西湿地，主要是为了净化微污染水体——水西河，确保其最终汇入新安江的水质达到地表水III类水标准，以保持新安江水质稳定。

本文以黄山学院(率水校区)水西湿地为研究对象，于2016年9月-2018年9月间对湿地水质进行跟踪监测，探讨水西湿地各工艺单元对有机物的去除效率及其机制，旨在为水西湿地的日常管理提供参考依据，确保出水水质达标排放。

1 材料与方法

1.1 采样点布设

沿水流方向并结合湿地处理单元进行采样点布设，分别在总入水口、氧化塘、表面流湿地、净化塘、湿地出水口、二级氧化塘等6个采样点进行采样，具体采样点位分布见图1。

图1 水西湿地采样点分布示意图

1.2 水样采集与分析

于2016年9月-2018年9月内，在设定的采样点位每月1次水样，采样时尽量避开暴雨雪等极端天气。采集水样后立即置于550 mL聚乙烯瓶中，并于24 h内采用重铬酸钾法测定其化学需氧量(CODCr)，然后用总入水口浓度和二级氧化塘出口浓度计算水西湿地对有机物的削减率。

实验所用试剂除特别说明外，均为分析纯，实验用水为新鲜去离子水。

2 结果与讨论

2.1 水西湿地各采样点CODCr逐月变化趋势

2016年9月至2018年9月各采样点CODCr值月变化趋势如图2所示，各个采样点CODCr值随时间总体变化趋势大致相同，除个别时间点外，同一时间内水西湿地CODCr值随各处理单元的进行呈现递减趋势。

图2 各采样点CODCr变化趋势

2016年9月至11月内水西湿地整体进出水的CODCr值明显高于2017年和2018年，其整体去除效率不高，甚至在部分单元出现CODCr值回升现象。主要原因可能是：(1)水西湿地建成初期，部分植物尚未能够稳定生长，生物活性较低，因此对有机物的去除能力未能达到最佳状态。(2)部分植物在移植后出现部分枝叶或整株死亡的现象，整体去除效果降低。(3)在 2016 年建成初期未找到适合水西湿地的管理措施，导致湿地未能发挥其最佳处理效果。(4)在2016 年第四季度中，岸边植物的枯枝落叶混入或随降水流入水西湿地，通过微生物的降解作用释放出有机物，导致CODCr值增大。

2.2 水西湿地CODCr削减率年际变化

水西湿地2016年、2017年、2018年CODCr削减率年际变化见图3。可知，平均削减率达到49.72%，其中2017年平均削减率高于2016年和2018年。

2016年水西湿地进水CODCr浓度较大，且在建成初期未找到适合水西湿地的管理措施，导致湿地植物未能充分发挥自身的净化能力，各单元处理效果不佳，总体净化效率较低；2017年3月优化管理后水西湿地的净化能力达到最大，但随着其进水口CODCr浓度逐渐降低，当进水浓度低于最大净化能力时，削减率也随之逐渐降低，故在2018年水西湿地对CODCr削减率达到最低。

图3 水西湿地CODCr消减率年际变化

2.3 水西湿地各处理单元CODCr均值变化

水西湿地各采样点在跟踪监测两年中CODCr平均浓度变化见图4，水西湿地CODCr值随着以下规律呈现递减趋势：总入水口>一级氧化塘>表面流湿地>净化塘>湿地出水口>二级氧化塘，水西湿地对水体有一定的净化效果。

一级氧化塘和二级氧化塘对有机物削减最为明显，处理效果较好且稳定。一级氧化塘处理效果稳定，能够减少后续处理单元的有机负荷；二级氧化塘对湿地内部分单元有机物去除效率低下有较好的缓冲作用，能够保证水西湿地对水西河水的净化作用。

图4 水西湿地各采样点CODCr变化趋势

2.4 日常维护管理措施对水西湿地CODCr值的影响

水西湿地维护管理前后各采样点CODCr变化见图5，2016年11月各处理单元CODCr值均高于2017年3月，其中2016年11月，总入水口CODCr值为108.06 mg/L，经湿地处理后为65.59 mg/L，下降了42.47 mg/L，削减率为39.30%；2017年3月总入水口CODCr值为89.79 mg/L，经湿地处理后为9.58 mg/L，下降了80.21 mg/L，削减率达到89.33%。2017年3月相较于2016年11月水西湿地对有机物的削减率高出50.03%。

2017年2月，学校对假期期间落入水西湿地的枯枝落叶、岸带垃圾及部分水生植物进行清理后，水西湿地各单元的CODCr值有明显的下降，各处理单元净化效率明显提高，说明及时的日常维护管理能够提高水西湿地的净化效果。

3 结 论

(1)2016年9月至2018年9月的跟踪监测中，2016年水西湿地各工艺处理单元净化效率不佳，甚至出现回升现象，但在2017年得到改善，净化效率提高，而后随着总入水口水体有机物浓度的减小，水西湿地净化效率降低。

(2)水西湿地对有机物去除效率较高，最大削减率可达到89.33%，平均削减率为49.72%。水西湿地作为水西河的处理工艺能起到很好的净化作用，各工艺单元对水体有机物都有着一定的净化效果，其中一级氧化塘和二级氧化塘净化效果最佳。

(3)在2017年2月对水西湿地采取相关维护管理措施后，其净化效率可提高50.03%，所以应定期清理岸带垃圾、水体垃圾，在秋冬季节对水西湿地植物进行定期收割，加强湿地的日常管理和维护，保证出水水质达标。