毒死蜱是水稻常用的殺蟲劑品種之一,也是稻田退水中主要農(nóng)藥成分之一。同時,受政策導向和市場的影響,我國蘇打鹽堿地水田開發(fā)面積不斷擴大,稻田退水量增大,退水中的氮磷營養(yǎng)鹽、鹽離子和毒死蜱等污染物,對下游水體和濕地生態(tài)系統(tǒng)造成很大影響。本研究運用潛流人工濕地(Subsurface flow constructed wetlands,SFCWs)處理鹽堿化稻田退水中毒死蜱及其有毒水解產(chǎn)物3,5,6-三氯-2-吡啶酚(TCP)。在篩選基質(zhì)的基礎(chǔ)上,構(gòu)建SFCWs,研究了毒死蜱及TCP在潛流人工濕地中的時空變化,評估了處理效果,識別了影響因素,探討了降解機理,研發(fā)出強化技術(shù),并得出以下結(jié)論:(1)六種基質(zhì)的等溫吸附最大吸附量由大到小依次為:蛭石Fe-C火山巖爐渣陶粒礫石。爐渣是最佳的人工濕地基質(zhì),蛭石和Fe-C更適用于對基質(zhì)的強化。毒死蜱在植物各組織的含量關(guān)系為:根莖葉。三種植物對TCP的吸收降解效果為香蒲美人蕉蘆葦。美人蕉能夠同時吸收和代謝毒死蜱與TCP,是理想的人工濕地植物。(2)人工濕地可有效去除進水中的毒死蜱,大部分毒死蜱在人工濕地運行后的最初2 h被去除,24 h出水中毒死蜱去除率大于90%,8 d毒死蜱去除率均大于99%。人工濕地上層水的毒死蜱濃度略低于下層。微生物降解至少去除約66%的毒死蜱,堿性條件下的化學水解貢獻約20%的毒死蜱去除率,濕地植物對毒死蜱的吸收量不足4%,約有6%-10%的毒死蜱被基質(zhì)所吸附。TCP濃度在毒死蜱降解初期迅速上升,在水力停留時間(HRT)1-2 d達到濃度最大值,隨后緩慢下降,在HRT 8 d時均降至約2μg L-1。爐渣可以顯著提高人工濕地對TCP的去除效果,同時濕地內(nèi)部的微生物降解是TCP降解過程的重要途徑。(3)隨著毒死蜱濃度的升高,毒死蜱和TCP的降解均受到抑制。氮磷營養(yǎng)鹽的加入顯著抑制了毒死蜱的降解(P0.05),TCP的降解并未受到顯著影響。鹽離子濃度的升高加快了毒死蜱和TCP的堿性水解速率。(4)Fe-C強化和液體菌劑單次投加強化是較理想的基質(zhì)優(yōu)化和微生物優(yōu)化措施。并且降解菌劑加入后僅在4 d內(nèi)就將毒死蜱和TCP的徹底降解。變形菌門的相對豐度在50%水平以上,其可能是毒死蜱和TCP降解的主要降解菌門。Fe-C的加入對微生物群落結(jié)構(gòu)影響較大,硫桿菌屬(Thiobacillus)、噬酸菌屬(Acidovorax)、水小桿菌屬(Aquabacterium)和Noviherbaspirillum菌屬是Fe-C處理組的優(yōu)勢菌屬,其可能參與到鐵碳微電解的相關(guān)鐵氧化過程或能夠在微電解環(huán)境下對水體中污染物進行有效降解,使其在Fe-C微電解環(huán)境下豐度升高。(5)本研究綜合所得結(jié)論提出了潛流人工濕地降解稻田退水中毒死蜱及TCP的強化技術(shù)。該技術(shù)可顯著提高人工濕地對毒死蜱和TCP的處理效果,大幅縮短水力停留時間至4 d。強化技術(shù)將對治理毒死蜱稻田排水污染提供十分重要的理論基礎(chǔ)。
【學位單位】：中國科學院大學(中國科學院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所)
【學位級別】：博士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：X592
【部分圖文】：

第一章 緒 論死蜱濃度將顯著上升，大大增加下游水體受污染的 TCP 的理化性質(zhì)氯吡硫磷，chlorpyrifos），化學品名：O,O–二乙基–代磷酸酯，相對分子量為 350.59，其分子結(jié)構(gòu)式如白色顆粒狀結(jié)晶，熔點：42.5 – 43.5 °C，密度：1.398 室溫下穩(wěn)定，有硫醇氣味，屬于中等毒性殺蟲劑，在20°C），能夠溶解于丙酮、苯、氯仿等大多數(shù)有機溶0 °C，pH 7），光解半衰期為 29.6 d（20 °C），在環(huán)境

圖 1.1 毒死蜱分子結(jié)構(gòu)式ure 1.1 Molecular Structure of chlorp產(chǎn)物為 3,5,6–三氯–2–吡啶酚（圖 1.2 所示。TCP 熔點為 174 – 水中的溶解度為 80.9 mg L-1（20 溶劑。TCP 的水溶性明顯高于毒死蜱污染區(qū)域，污染地下水與地表，相較毒死蜱而言，更加難于降

1.3 人工濕地模擬裝置 1（單位：cmatic of constructed wetland simulator 1養(yǎng)液（葡萄糖 50 mg L-1、尿素 10地內(nèi)，每 7 d 更換 1 次營養(yǎng)液，持生長環(huán)境同時讓微生物能夠大量稱量各裝置內(nèi)的基質(zhì)質(zhì)量。將毒死裝置的注水高度為 40 cm，記錄進力停留時間（HRT）為 8 d，在實口取 1 L 水樣，存于 1 L 棕色樣品P 濃度進行測量。實驗結(jié)束后，對最后對水、基質(zhì)、植物各組織內(nèi)毒 3 個平行。
【參考文獻】

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本文編號：2875492