农村废水农药污染的生态修复技术研究

北极星环保网来源:生态环境学报靳聪聪2018/5/19 21:23:16我要投稿

所属行业: 水处理关键词：污水处理农村污染农药污染

北极星环保网讯:长期以来，农村地区由于环保设施匮乏，生活废水和生产污水直接排放，农村污水已成为我国水体污染的重要来源(干钢等，2013)。同时，为保障农作物产量，大量不同品种的农药被用于控制农业病虫害和杂草生长，但只有少量停留在作物上发生效用，大部分残留于土壤中(顾宝根等，2009)，随着降雨或灌溉径流汇入附近地表水体，严重影响区域内河道、水塘的水体质量(Luetal.，2014)。

研究发现，农药对人类健康和生态系统都存在潜在危害，我国地表水质量标准(GB3838—2002)中对部分农药设定了标准限值，但也只是针对人类健康，没有针对水生生物或水生态保护的标准(徐雄等，2016)。

例如，地表水质量标准中规定马拉硫磷和乐果的标准限值分别为50μg˙L-1和80μg˙L-1，而其预测无效应浓度(PNEC)仅为1μg˙L-1左右，高于此值均会对水生生物造成毒害。因此，农村污染水体中混合农药的去除和潜在生态风险控制，成为新农村建设中亟待解决的重要问题。

沉水植物的修复重建是改善水质的有效措施(Nurminenetal.，2009;Donketal.，2002;Declercketal.，2007)，虽已被应用于处理农村污染池塘水体富营养化(唐红亮，2012;冯金飞等，2014)，但目前有关沉水植物构建后对农村受损水体中混合农药浓度削减和生态风险控制的研究仍鲜有报道。

底栖动物是水生态系统的重要组成生物，对环境变化反应敏感，其群落物种组成、多样性变化、耐污类群所占比例等都可以从不同方面反映水质的好坏(熊春晖等，2016)。在农村复合污染水体修复初期，针对底栖动物物种数、生物量和多样性的变化研究较少，并且很少利用底栖动物指标评价水质修复效果。

本研究所建立的示范区位于广州市花都区近郊，该地区土地面积广袤，且基本以农业为主，为典型岭南农业型村落。村内水网发达，水系以水塘为主。由于缺少污水处理设施，受生活污水和农业面源中各种农药的影响，村内许多水塘污染严重。

此外，水体自净能力低，水生动物和植物匮乏，在一定程度上影响了村落生态环境。黑藻(Hydrillaverticillata)和苦草(Vallisnerianatans)具有较好

的耐污能力，生物量丰富，在华南热带亚热带能四季生存且具有较好的景观效果。因此本研究利用黑藻和苦草混种的修复技术建立了示范区，探讨沉水植物对水体中混合农药浓度削减及生态风险控制的作用，研究底栖动物物种数、生物量和多样性的变化，并利用底栖动物评价示范区水质修复效果，以期为广东地区农业型村落复合农药污染水体生态修复提供科学依据。

1材料和方法

1.1示范区的建立和采样设计

于2015年8月，选择地处居民区和农业区交接地带、面积为1500m2的污染水塘建立以沉水植物为主的水体生态修复示范区。前期工作包括截污和底泥疏浚等，池塘水深为0.8m。沉水植物种类为苦草和黑藻，苦草和黑藻混种比例为1∶1，初始种植密度为40plant˙m-2，并在植物构建后半个月内清理残梗败叶，补种枯死的沉水植物。

共设置3个采样点，分别位于水塘中部和两端。采样时间为2015年8月—2016年2月，其中水样的采集频率为每月2次，沉水植物和底栖动物样品采集频率为每月1次，每次采样在10:00—14:00进行，采样后将样品冷藏保存并带回实验室处理。

1.2采样方法

沉水植物和底栖动物样品的定量采集分别采用抓斗式采草器和1/16m2彼得森采泥器，每个样点重复采样3次，合并为1个样品。现场将沉水植物分装进封口袋，并用60目筛网分筛底泥，将底栖动物挑出并用10%福尔马林固定，立即带回实验室对植物样品进行称重，并对动物标本进行鉴定、计数和称重，换算成单位面积含量。

1.3监测指标及测定方法

1.3.1常规水质指标

总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮(NH4+-N)、化学需氧量(CODcr)和叶绿素a(Chl.a)参照《水和废水监测分析方法(第4版)》进行测定。

1.3.2农药的测定

前期对示范区水体中11种有机磷类农药(辛硫磷、敌敌畏、灭线磷、甲拌磷、乐果、马拉硫磷、毒死蜱、甲基异柳磷、喹硫磷、杀扑磷和稻瘟灵)、4种拟除虫菊酯类农药(甲氰菊酯、三氟氯氰菊酯、氯氰菊酯和氰戊菊酯)和5种有机氯农药(百菌清、乙草胺、腐霉利、丁草胺和三氯杀螨醇)共20种农药进行调查。共检测到7种农药并对其进行监测分析，包括马拉硫磷、乐果、毒死蜱、氰戊菊酯、腐霉利、甲拌磷和乙草胺。

取1L水样，用GF/F膜过滤后过C18的固相萃取柱进行萃取，然后用10mL二氯甲烷进行洗脱，收集洗脱液，用氮气吹至近干，以1mL乙腈定容，然后过0.22μm有机相尼龙滤膜，并转移至2mL棕色小瓶中，在-20℃保存。用安捷伦6890A气相色谱仪对特征农药进行测定，检测器为μECD，仪器条件为：(1)进样口温度：250℃;(2)升温程序：初始温度60℃，保持2min，以20℃˙min-1升至120℃，保持5min，以5℃˙min-1升至240℃，保持10min;(3)检测器温度：310℃;(4)载气为N2，进样量1μL。

7种农药在水体中的回收率在(61%±7%)~(124%±12%)之间，回收率的加标质量浓度为500ng˙L-1，以3倍信噪比为该方法的检出限(Limitofdetection，LOD)，10倍信噪比为定量限(Limitofquantitation，LOQ)，具体结果见表1。