非持久性農(nóng)藥是一類(lèi)能夠在環(huán)境中快速降解的農(nóng)藥，但是其被大量使用，將導(dǎo)致其在土壤環(huán)境中聚積，經(jīng)由雨水沖刷或者以灌溉尾水的形式進(jìn)入地表徑流，破壞水生生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能，威脅飲用水安全和公眾健康，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)問(wèn)題。作為當(dāng)前主流的處理系統(tǒng)，主要通過(guò)化學(xué)水解、物理沉降、基質(zhì)吸附、植物吸附吸收和微生物降解等機(jī)制去除非持久性農(nóng)藥。農(nóng)藥的理化性質(zhì)、基質(zhì)性質(zhì)、植物作用和人工濕地不同運(yùn)行參數(shù)等都會(huì)影響非持久性農(nóng)藥的去除效率。

1.人工濕地去除非持久性農(nóng)藥的機(jī)制

人工濕地去除非持久性農(nóng)藥的主要機(jī)制包括化學(xué)水解、蒸發(fā)和光降解、物理沉降、基質(zhì)吸附、微生物降解和植物吸附、吸收等。

（1）化學(xué)水解

農(nóng)藥從土壤、植物和大氣中轉(zhuǎn)移至人工濕地后，首先發(fā)生的是化學(xué)水解。發(fā)生水解反應(yīng)時(shí)，親核基團(tuán)(H2O或OH-)攻擊農(nóng)藥分子的親電基團(tuán)(氮、磷和硫等的原子)，并且取代離去基團(tuán)(Cl-、苯酚鹽等)。一般情況下，殺蟲(chóng)劑比殺菌劑、除草劑和植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑更易水解，水解反應(yīng)的速率受農(nóng)藥分子結(jié)構(gòu)和濕地內(nèi)部環(huán)境因素影響。與常規(guī)污染物相比，人工濕地中農(nóng)藥污染物質(zhì)量濃度非常低，僅為ng/L～μg/L級(jí)別，加之現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法定量水解程度，故實(shí)際研究中往往忽略了水解反應(yīng)對(duì)農(nóng)藥的去除貢獻(xiàn)。

（2）蒸發(fā)和光降解

表面流人工濕地水相中的農(nóng)藥能夠與大氣直接接觸，而潛流人工濕地的基質(zhì)阻隔了水和大氣之間的交換作用，因此，農(nóng)藥蒸發(fā)和光降解作用多發(fā)生于表面流人工濕地中

（3）物理沉降

農(nóng)藥在遷移過(guò)程中會(huì)與水體中的顆粒有機(jī)物結(jié)合進(jìn)行物理沉降，這種沉降作用在富含顆粒有機(jī)物的污染水體中尤為重要，是該類(lèi)水體中農(nóng)藥最有效的去除途徑。農(nóng)藥的固液分離系數(shù)Kd越高，越利于與顆粒有機(jī)物結(jié)合，Kd值與農(nóng)藥的疏水性緊密相關(guān)。擬除蟲(chóng)菊酯類(lèi)農(nóng)藥的Kd值較高，其中，以芐氯菊酯的Kd值最高，達(dá)2.32×105。延長(zhǎng)農(nóng)藥在濕地內(nèi)部的停留時(shí)間將有利于農(nóng)藥與顆粒有機(jī)物的充分結(jié)合。另外，濕地基質(zhì)中不同粒徑的顆粒物所攜帶的農(nóng)藥量顯示，粒徑小于2μm的顆粒物最易吸附農(nóng)藥。

（4）基質(zhì)吸附和降解

基質(zhì)對(duì)農(nóng)藥的吸附作用表現(xiàn)為農(nóng)藥分子和基質(zhì)表面發(fā)生物理、化學(xué)結(jié)合，或溶解態(tài)的農(nóng)藥分子從水相轉(zhuǎn)移至基質(zhì)后，與有機(jī)質(zhì)結(jié)合。吸附于基質(zhì)中的農(nóng)藥會(huì)發(fā)生生物和非生物降解，降解程度受農(nóng)藥分子結(jié)構(gòu)和基質(zhì)的有機(jī)質(zhì)含量、pH、溫度、氧化還原電位等因素影響。在表面流人工濕地中，當(dāng)基質(zhì)受到擾動(dòng)時(shí)，吸附了農(nóng)藥的顆粒物會(huì)再次進(jìn)入水體。另外，LeeS等指出，由于基質(zhì)對(duì)擬除蟲(chóng)菊酯類(lèi)農(nóng)藥吸附力過(guò)強(qiáng)，限制了微生物活性，使得該類(lèi)農(nóng)藥在基質(zhì)中的生物降解速率緩慢。

2.人工濕地對(duì)非持久性農(nóng)藥的影響與作用

非持久性農(nóng)藥面源污染問(wèn)題與日俱增，此時(shí)迫切需要一種能有效緩解農(nóng)藥面源污染壓力，并可以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)處理的人工技術(shù)。人工濕地運(yùn)營(yíng)成本低廉，具有運(yùn)行維護(hù)和管理簡(jiǎn)便，高效去除農(nóng)藥污染物，改善水質(zhì)，抵抗突發(fā)性強(qiáng)降雨帶來(lái)的高負(fù)荷沖擊等優(yōu)點(diǎn)，保護(hù)下游水生生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能的穩(wěn)定。

非持久性農(nóng)藥廢水具有毒性強(qiáng)、可生化性低的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的污水處理工藝無(wú)法有效地通過(guò)生化反應(yīng)降解此類(lèi)農(nóng)藥，而人工濕地具有豐富的微生物群落，可促進(jìn)非持久性農(nóng)藥的生化反應(yīng)。建議今后應(yīng)嘗試高效微生物降解菌的篩選培育，充分利用濕地微生物技術(shù)處理農(nóng)藥污染物。當(dāng)前對(duì)富氧能力較強(qiáng)的垂直流人工濕地的研究比較匱乏，對(duì)于該類(lèi)型濕地中不同基質(zhì)填料組成對(duì)農(nóng)藥的去除效率以及影響其去除農(nóng)藥的因素的研究更少。建議今后應(yīng)加強(qiáng)垂直流人工濕地的相關(guān)研究，特別關(guān)注此類(lèi)型人工濕地中植物和基質(zhì)填料對(duì)非持久性農(nóng)藥的吸附、降解能力研究。如果您想了解關(guān)于更多人工濕地的內(nèi)容，可以直接打開(kāi)我們國(guó)投盛世的官網(wǎng)：huangchengpc.com查詢(xún)。