農(nóng)村廢水農(nóng)藥污染的生態(tài)修復(fù)技術(shù)研究

環(huán)保網(wǎng)訊:長期以來，農(nóng)村地區(qū)由于環(huán)保設(shè)施匱乏，生活廢水和生產(chǎn)污水直接排放，農(nóng)村污水已成為我國水體污染的重要來源(干鋼等，2013)。同時(shí)，為保障農(nóng)作物產(chǎn)量，大量不同品種的農(nóng)藥被用于控制農(nóng)業(yè)病蟲害和雜草生長，但只有少量停留在作物上發(fā)生效用，大部分殘留于土壤中(顧寶根等，2009)，隨著降雨或灌溉徑流匯入附近地表水體，嚴(yán)重影響區(qū)域內(nèi)河道、水塘的水體質(zhì)量(Luetal.，2014)。

研究發(fā)現(xiàn)，農(nóng)藥對(duì)人類健康和生態(tài)系統(tǒng)都存在潛在危害，我國地表水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3838—2002)中對(duì)部分農(nóng)藥設(shè)定了標(biāo)準(zhǔn)限值，但也只是針對(duì)人類健康，沒有針對(duì)水生生物或水生態(tài)保護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)(徐雄等，2016)。

例如，地表水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定馬拉硫磷和樂果的標(biāo)準(zhǔn)限值分別為50μg˙L-1和80μg˙L-1，而其預(yù)測(cè)無效應(yīng)濃度(PNEC)僅為1μg˙L-1左右，高于此值均會(huì)對(duì)水生生物造成毒害。因此，農(nóng)村污染水體中混合農(nóng)藥的去除和潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)控制，成為新農(nóng)村建設(shè)中亟待解決的重要問題。

沉水植物的修復(fù)重建是改善水質(zhì)的有效措施(Nurminenetal.，2009;Donketal.，2002;Declercketal.，2007)，雖已被應(yīng)用于處理農(nóng)村污染池塘水體富營養(yǎng)化(唐紅亮，2012;馮金飛等，2014)，但目前有關(guān)沉水植物構(gòu)建后對(duì)農(nóng)村受損水體中混合農(nóng)藥濃度削減和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)控制的研究仍鮮有報(bào)道。

底棲動(dòng)物是水生態(tài)系統(tǒng)的重要組成生物，對(duì)環(huán)境變化反應(yīng)敏感，其群落物種組成、多樣性變化、耐污類群所占比例等都可以從不同方面反映水質(zhì)的好壞(熊春暉等，2016)。在農(nóng)村復(fù)合污染水體修復(fù)初期，針對(duì)底棲動(dòng)物物種數(shù)、生物量和多樣性的變化研究較少，并且很少利用底棲動(dòng)物指標(biāo)評(píng)價(jià)水質(zhì)修復(fù)效果。

本研究所建立的示范區(qū)位于廣州市花都區(qū)近郊，該地區(qū)土地面積廣袤，且基本以農(nóng)業(yè)為主，為典型嶺南農(nóng)業(yè)型村落。村內(nèi)水網(wǎng)發(fā)達(dá)，水系以水塘為主。由于缺少污水處理設(shè)施，受生活污水和農(nóng)業(yè)面源中各種農(nóng)藥的影響，村內(nèi)許多水塘污染嚴(yán)重。

此外，水體自凈能力低，水生動(dòng)物和植物匱乏，在一定程度上影響了村落生態(tài)環(huán)境。黑藻(Hydrillaverticillata)和苦草(Vallisnerianatans)具有較好

的耐污能力，生物量豐富，在華南熱帶亞熱帶能四季生存且具有較好的景觀效果。因此本研究利用黑藻和苦草混種的修復(fù)技術(shù)建立了示范區(qū)，探討沉水植物對(duì)水體中混合農(nóng)藥濃度削減及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)控制的作用，研究底棲動(dòng)物物種數(shù)、生物量和多樣性的變化，并利用底棲動(dòng)物評(píng)價(jià)示范區(qū)水質(zhì)修復(fù)效果，以期為廣東地區(qū)農(nóng)業(yè)型村落復(fù)合農(nóng)藥污染水體生態(tài)修復(fù)提供科學(xué)依據(jù)。

1材料和方法

1.1示范區(qū)的建立和采樣設(shè)計(jì)

于2015年8月，選擇地處居民區(qū)和農(nóng)業(yè)區(qū)交接地帶、面積為1500m2的污染水塘建立以沉水植物為主的水體生態(tài)修復(fù)示范區(qū)。前期工作包括截污和底泥疏浚等，池塘水深為0.8m。沉水植物種類為苦草和黑藻，苦草和黑藻混種比例為1∶1，初始種植密度為40plant˙m-2，并在植物構(gòu)建后半個(gè)月內(nèi)清理殘梗敗葉，補(bǔ)種枯死的沉水植物。

共設(shè)置3個(gè)采樣點(diǎn)，分別位于水塘中部和兩端。采樣時(shí)間為2015年8月—2016年2月，其中水樣的采集頻率為每月2次，沉水植物和底棲動(dòng)物樣品采集頻率為每月1次，每次采樣在10:00—14:00進(jìn)行，采樣后將樣品冷藏保存并帶回實(shí)驗(yàn)室處理。

1.2采樣方法

沉水植物和底棲動(dòng)物樣品的定量采集分別采用抓斗式采草器和1/16m2彼得森采泥器，每個(gè)樣點(diǎn)重復(fù)采樣3次，合并為1個(gè)樣品。現(xiàn)場(chǎng)將沉水植物分裝進(jìn)封口袋，并用60目篩網(wǎng)分篩底泥，將底棲動(dòng)物挑出并用10%福爾馬林固定，立即帶回實(shí)驗(yàn)室對(duì)植物樣品進(jìn)行稱重，并對(duì)動(dòng)物標(biāo)本進(jìn)行鑒定、計(jì)數(shù)和稱重，換算成單位面積含量。

1.3監(jiān)測(cè)指標(biāo)及測(cè)定方法

1.3.1常規(guī)水質(zhì)指標(biāo)

總氮(TN)、總磷(TP)、氨氮(NH4+-N)、化學(xué)需氧量(CODcr)和葉綠素a(Chl.a)參照《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法(第4版)》進(jìn)行測(cè)定。

1.3.2農(nóng)藥的測(cè)定

前期對(duì)示范區(qū)水體中11種有機(jī)磷類農(nóng)藥(辛硫磷、敵敵畏、滅線磷、甲拌磷、樂果、馬拉硫磷、毒死蜱、甲基異柳磷、喹硫磷、殺撲磷和稻瘟靈)、4種擬除蟲菊酯類農(nóng)藥(甲氰菊酯、三氟氯氰菊酯、氯氰菊酯和氰戊菊酯)和5種有機(jī)氯農(nóng)藥(百菌清、乙草胺、腐霉利、丁草胺和三氯殺螨醇)共20種農(nóng)藥進(jìn)行調(diào)查。共檢測(cè)到7種農(nóng)藥并對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析，包括馬拉硫磷、樂果、毒死蜱、氰戊菊酯、腐霉利、甲拌磷和乙草胺。

取1L水樣，用GF/F膜過濾后過C18的固相萃取柱進(jìn)行萃取，然后用10mL二氯甲烷進(jìn)行洗脫，收集洗脫液，用氮?dú)獯抵两?，?mL乙腈定容，然后過0.22μm有機(jī)相尼龍濾膜，并轉(zhuǎn)移至2mL棕色小瓶中，在-20℃保存。用安捷倫6890A氣相色譜儀對(duì)特征農(nóng)藥進(jìn)行測(cè)定，檢測(cè)器為μECD，儀器條件為：(1)進(jìn)樣口溫度：250℃;(2)升溫程序：初始溫度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)檢測(cè)器溫度：310℃;(4)載氣為N2，進(jìn)樣量1μL。

7種農(nóng)藥在水體中的回收率在(61%±7%)~(124%±12%)之間，回收率的加標(biāo)質(zhì)量濃度為500ng˙L-1，以3倍信噪比為該方法的檢出限(Limitofdetection，LOD)，10倍信噪比為定量限(Limitofquantitation，LOQ)，具體結(jié)果見表1。

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