毒死蜱是水稻常用的殺蟲(chóng)劑品種之一,也是稻田退水中主要農(nóng)藥成分之一。同時(shí),受政策導(dǎo)向和市場(chǎng)的影響,我國(guó)蘇打鹽堿地水田開(kāi)發(fā)面積不斷擴(kuò)大,稻田退水量增大,退水中的氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽、鹽離子和毒死蜱等污染物,對(duì)下游水體和濕地生態(tài)系統(tǒng)造成很大影響。本研究運(yùn)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(shí)空變化,評(píng)估了處理效果,識(shí)別了影響因素,探討了降解機(jī)理,研發(fā)出強(qiáng)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(duì)基質(zhì)的強(qiáng)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(duì)TCP的吸收降解效果為香蒲美人蕉蘆葦。美人蕉能夠同時(shí)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(jìn)水中的毒死蜱,大部分毒死蜱在人工濕地運(yùn)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(xué)水解貢獻(xiàn)約20%的毒死蜱去除率,濕地植物對(duì)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(shí)間(HRT)1-2 d達(dá)到濃度最大值,隨后緩慢下降,在HRT 8 d時(shí)均降至約2μg L-1。爐渣可以顯著提高人工濕地對(duì)TCP的去除效果,同時(shí)濕地內(nèi)部的微生物降解是TCP降解過(guò)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(yíng)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(qiáng)化和液體菌劑單次投加強(qiáng)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(mén)的相對(duì)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(mén)。Fe-C的加入對(duì)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(shì)菌屬,其可能參與到鐵碳微電解的相關(guān)鐵氧化過(guò)程或能夠在微電解環(huán)境下對(duì)水體中污染物進(jìn)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(qiáng)化技術(shù)。該技術(shù)可顯著提高人工濕地對(duì)毒死蜱和TCP的處理效果,大幅縮短水力停留時(shí)間至4 d。強(qiáng)化技術(shù)將對(duì)治理毒死蜱稻田排水污染提供十分重要的理論基礎(chǔ)。
【學(xué)位單位】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：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(xué)品名：O,O–二乙基–代磷酸酯，相對(duì)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(diǎn)：42.5 – 43.5 °C，密度：1.398 室溫下穩(wěn)定，有硫醇?xì)馕�，屬于中等毒性殺蟲(chóng)劑，在20°C），能夠溶解于丙酮、苯、氯仿等大多數(shù)有機(jī)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(diǎn)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(yíng)養(yǎng)液，持生長(zhǎng)環(huán)境同時(shí)讓微生物能夠大量稱(chēng)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(jìn)力停留時(shí)間（HRT）為 8 d，在實(shí)口取 1 L 水樣，存于 1 L 棕色樣品P 濃度進(jìn)行測(cè)量。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，對(duì)最后對(duì)水、基質(zhì)、植物各組織內(nèi)毒 3 個(gè)平行。
【參考文獻(xiàn)】

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