陸昕渝 肖冰 黃民生 何巖 李欣然 尹超 冷培恩

摘要：以上海東區(qū)水質(zhì)凈化廠尾水深度處理人工濕地池為例，探究其水質(zhì)等環(huán)境因子與蚊幼孳生的關(guān)系.使用綜合污染指數(shù)（P）法及有機(jī)污染指數(shù)（A）法對(duì)2017年5月至11月內(nèi)濕地池水質(zhì)進(jìn)行了評(píng)價(jià);使用勺捕法于同期內(nèi)對(duì)濕地池中共14個(gè)樣點(diǎn)的蚊幼孳生情況進(jìn)行了監(jiān)測(cè).分析表明：①上海市東區(qū)水質(zhì)凈化廠濕地池水質(zhì)優(yōu)于地表水V類標(biāo)準(zhǔn);②淡色庫(kù)蚊蚊幼密度在水質(zhì)綜合污染指數(shù)較高的水中更大，最高可達(dá)143.1條/勺;③淡色庫(kù)蚊蚊幼密度在5月至8月內(nèi)較高，且隨著溫度的降低而減少;④淡色庫(kù)蚊蚊幼密度在可受到陽(yáng)光直射的區(qū)域顯著小于長(zhǎng)期受遮蔽的區(qū)域（p<0.05）;⑤淡色庫(kù)蚊蚊幼密度在葉綠素a濃度偏高時(shí)較小，過(guò)量的浮萍覆蓋可抑制蚊幼孳生.

關(guān)鍵詞：人工濕地：水質(zhì);蚊幼孳生

中圖分類號(hào)：x835 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DoI：10.3969/j.issn.1000-5641.2018.06.015

0引言

人工濕地是一種新型的污水深度處理技術(shù)，具有高效率、低成本等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于污水廠尾水的處理中.蚊蟲(chóng)是一種可傳播多種疾病的有害生物.其生命周期的前3個(gè)階段均生活在水中.人工濕地由于其特殊的水質(zhì)和植被條件，可為蚊蟲(chóng)提供潛在的孳生場(chǎng)所

上海東區(qū)水質(zhì)凈化廠（以下簡(jiǎn)稱“東廠”）是我國(guó)最早建設(shè)的水質(zhì)凈化廠之一.基于對(duì)東廠出水水質(zhì)和景觀效果的提升需求，其閑置的輻流式二沉池現(xiàn)改建為人工濕地以用于其二級(jí)出水的深度處理.目前，國(guó)外對(duì)人工濕地內(nèi)蚊蟲(chóng)孳生的研究較多，而國(guó)內(nèi)鮮有報(bào)道.本文以東廠兩座人工濕地之一為例，分析其水質(zhì)及其他環(huán)境因素與蚊幼孳生的關(guān)系，以期為污水廠尾水濕地的建設(shè)及控蚊提供參考.

1材料與方法

1.1采樣區(qū)域概況及樣點(diǎn)分布

上海市東區(qū)水質(zhì)凈化廠位于上海市楊浦區(qū)，建成于1926年，經(jīng)五次擴(kuò)建后其設(shè)計(jì)處理能力由最初的6 000 m3/d擴(kuò)容至最大處理量34 000 m3/d.東區(qū)水質(zhì)凈化廠采用多點(diǎn)進(jìn)水吸附再生常規(guī)活性污泥法工藝，出水水質(zhì)達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）二級(jí)標(biāo)準(zhǔn).本研究對(duì)象為其中由二沉池改造而成的尾水深度處理濕地池.原二沉池為輻流式沉淀池，直徑18m，半地下式構(gòu)筑物.

如圖1所示，圓形水池外側(cè)設(shè)雙層環(huán)形槽，其內(nèi)共有3塊水平流潛流式人工濕地（A、B、c）.圓池進(jìn)水為污水廠二級(jí)出水，各濕地單體（見(jiàn)圖2）的過(guò)水方式：進(jìn)水經(jīng)溢流堰進(jìn)入進(jìn)水槽，由穿孔花墻均勻布水進(jìn)入濕地，經(jīng)人工濕地處理后再經(jīng)穿孔花墻流至出水槽，最后通過(guò)溢流管排出.由于濕地池進(jìn)水水質(zhì)較好，因此其水力負(fù)荷設(shè)計(jì)值為0.4～1.0 m/d，設(shè)計(jì)流量為100～250m3/d.濕地內(nèi)種植有紅花檐木、小葉女貞和小葉黃楊等植物.

水質(zhì)監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)為DC1-10，共10個(gè)，蚊幼監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)較水質(zhì)監(jiān)測(cè)增加DC11-14，共計(jì)14個(gè).其中，DC 1、2、9、兒和12在走道木橋下方避光處進(jìn)行水質(zhì)及蚊幼監(jiān)測(cè);DC 3-8在濕地進(jìn)出水槽內(nèi)進(jìn)行監(jiān)測(cè);DC10在濕地B通氣管內(nèi)進(jìn)行監(jiān)測(cè);DC 13、14在雙層環(huán)形水槽內(nèi)隨機(jī)進(jìn)行蚊幼監(jiān)測(cè).DC 11、13和DC 12、14水質(zhì)不另做監(jiān)測(cè)，分別以DC 1、2的水質(zhì)作為參考.

1.2水質(zhì)及蚊幼監(jiān)測(cè)方法

自2017年5月至2017年11月對(duì)東廠水質(zhì)及蚊幼進(jìn)行監(jiān)測(cè)，每月采集水樣一次，監(jiān)測(cè)蚊幼兩次，避開(kāi)暴雨、大風(fēng)等極端天氣.2017年6月下旬的蚊幼監(jiān)測(cè)由于連續(xù)強(qiáng)降雨而取消，10月起蚊幼監(jiān)測(cè)頻率降為每月一次.現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)定樣點(diǎn)水質(zhì)溶解氧值，總氮、氨氮、總磷、5日生化需氧量、高錳酸鹽指數(shù)和葉綠素a等指標(biāo)的測(cè)定于24 h內(nèi)在實(shí)驗(yàn)室完成.具體監(jiān)測(cè)設(shè)備及分析方法見(jiàn)表1.

與綜合污染指數(shù)相似，DC4的A值最高且其月問(wèn)波動(dòng)較大，最高于7月時(shí)達(dá)2.97，處于有機(jī)污染水平.這可能是由于，7月時(shí)天氣炎熱，屬于用水高峰，DC 4最接近進(jìn)水口，其所受到的沖擊負(fù)荷最為明顯，因此表現(xiàn)的水質(zhì)狀況也相對(duì)較差.而DC 7的平均A值則僅為-0.034±0.36，相比于DC 4，其位置則最接近于出水口，且水流已經(jīng)過(guò)濕地A、B的處理，水質(zhì)狀況良好.總體看來(lái)，東廠各點(diǎn)位水質(zhì)有機(jī)污染指數(shù)普遍較低，其平均值全部小于1.0，受有機(jī)污染程度較小.

2.2濕地蚊幼孳生情況分析

在共計(jì)11次蚊幼監(jiān)測(cè)中，5-8月的全部7次監(jiān)測(cè)呈現(xiàn)陽(yáng)性，9月起即呈現(xiàn)陰性.在共計(jì)14個(gè)蚊幼監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)中，有8個(gè)樣點(diǎn)呈現(xiàn)陽(yáng)性，其中有兩個(gè)樣點(diǎn)陽(yáng)性率較高.

圖4為采樣期內(nèi)陽(yáng)性月及陽(yáng)性樣點(diǎn)蚊幼密度時(shí)空分布情況.DC 6樣點(diǎn)蚊幼密度明顯高于其他點(diǎn)位，其于5月13日及6月15日采樣時(shí)分別達(dá)143.1條/勺和80.0條/勺，且在前五次采樣中陽(yáng)性率全部達(dá)到100%（見(jiàn)圖4）.但其蚊幼密度在8月時(shí)出現(xiàn)驟降，兩次采集的陽(yáng)性率亦降至90%和10%.DC 5的蚊幼密度水平僅次于DC6，其最高值同樣出現(xiàn)在5月的兩次采樣中，分別達(dá)23.7條/勺和10.5條/勺，且陽(yáng)性率均為100%.DC 13樣點(diǎn)在5月27日的采樣中，陽(yáng)性率及蚊幼密度分別達(dá)60%和9.3條/勺，而其他陽(yáng)性樣點(diǎn)（Dc 4、9、11、12、14）雖有采集到少量蚊幼，但其密度均不大于2.3條/勺.

2.3蚊幼孳生與水質(zhì)及其他環(huán)境因子的關(guān)系

東廠濕地池受到的有機(jī)污染較少，各點(diǎn)位及月份問(wèn)A值差異不大，因此選用p值為參考指標(biāo)進(jìn)行水質(zhì)聚類分析.

圖5為東廠濕地池各月及各點(diǎn)位水質(zhì)綜合污染指數(shù)聚類分析熱圖.從空間分布來(lái)看，東廠各點(diǎn)位根據(jù)水質(zhì)可分為三類.第一類為DC 3、4、5、6，其平均P值達(dá)1.11±0.59，水質(zhì)狀況相對(duì)較差.相應(yīng)的，DC 5、6為蚊幼密度最高的樣點(diǎn)，而DC 3、4的蚊幼監(jiān)測(cè)則幾乎呈現(xiàn)陰性.第二類為DC 8、10，其水質(zhì)狀況一般，且蚊幼監(jiān)測(cè)全部呈陰性.第三類為DC 1、2、7、9，其水質(zhì)狀況較好，然而，在DC 9及DC兒14共5個(gè)樣點(diǎn)中均有監(jiān)測(cè)到少量蚊幼.從樣點(diǎn)分布可知，濕地c的2個(gè)樣點(diǎn)（Dc 5、6）均監(jiān)測(cè)到大量蚊幼，濕地A的2個(gè)樣點(diǎn)（Dc 3、4）有少量蚊幼，濕地B的3個(gè)樣點(diǎn)（Dc 7、8、10）則全部呈陰性，環(huán)形水槽（Dc 1、2、11-14）和中心水池（Dc9）亦監(jiān)測(cè)到有少量蚊幼.一方面，水質(zhì)較差的水體內(nèi)通常含有較高的營(yíng)養(yǎng)鹽濃度，有利于蚊幼的生長(zhǎng)發(fā)育.這與前人研究結(jié)果相符，即蚊幼更偏好于水質(zhì)較差處產(chǎn)卵.但這一結(jié)論并非適用于所有蚊種，Kengne發(fā)現(xiàn)，岡比亞按蚊則更傾向于在清潔水體中產(chǎn)卵.另一方面，光照對(duì)蚊幼生長(zhǎng)同樣存在影響.結(jié)果顯示，長(zhǎng)期受植物等遮蔽區(qū)域的蚊幼密度顯著高于受到陽(yáng)光直射的區(qū)域（p<0.05）.以濕地c內(nèi)的DC 6為例，其長(zhǎng)期被樹(shù)蔭遮擋，水面難以被陽(yáng)光直射，為蚊幼創(chuàng)造了較好的生長(zhǎng)環(huán)境;相反的，濕地B內(nèi)的DC 8南側(cè)較為開(kāi)闊，全天受太陽(yáng)直射，不利于蚊幼的生長(zhǎng)發(fā)育;對(duì)于濕地A、環(huán)形水槽和中心水池而言，其雖然會(huì)在一段時(shí)間內(nèi)受到陽(yáng)光直射，但其采樣點(diǎn)周邊仍有部分樹(shù)蔭遮擋，且諸如DC 9等采樣點(diǎn)位于走道下方，受直射時(shí)間較少，因此，存在少量的蚊幼孳生現(xiàn)象亦屬合理.這與Walton的研究相似，其認(rèn)為，在濕地內(nèi)設(shè)置適量的開(kāi)闊水域有利于控制蚊幼孳生.總體而言，蚊幼密度在水質(zhì)較差及難以受到陽(yáng)光直射的樣點(diǎn)明顯較高.

從時(shí)間分布來(lái)看，各月水質(zhì)可分為3類.第一類為9月，其水質(zhì)最好且兩次采樣的蚊幼陽(yáng)性率均為0.第二類為5月、8月和11月，其水質(zhì)屬于中等水平.其中，5月蚊幼密度最高，8月蚊幼密度極小，而兒月則沒(méi)有采集到蚊幼.這是由于，這3個(gè)月雖然水質(zhì)情況接近，但溫度差異較大.研究表明，蚊幼數(shù)量會(huì)隨水溫的下降而減少月的低溫不利于雌蚊的產(chǎn)卵及蚊幼的生長(zhǎng)發(fā)育.第三類為6月、7月和10月，其水質(zhì)狀況相對(duì)較差，6、7兩月蚊幼采集均呈現(xiàn)陽(yáng)性.總體而言，與空間分布類似的是，淡色庫(kù)蚊蚊幼偏好于污染程度較高的水體內(nèi)孳生.而在水質(zhì)接近的情況下，其受溫度影響較為明顯，9月起的降溫明顯抑制了蚊幼的孳生.

此外，當(dāng)葉綠素a濃度較高時(shí)，蚊幼密度較低.從空間分布來(lái)看，以DC 3、4、7、8為例，其綜合污染指數(shù)雖有差異，但葉綠素a濃度均處于較高水平（見(jiàn)圖6），平均達(dá)71.61 mg/m3，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研也發(fā)現(xiàn)，這4個(gè)樣點(diǎn)水面通常被浮萍所覆蓋，且除DC 4發(fā)現(xiàn)極少蚊幼外，其余3個(gè)樣點(diǎn)蚊幼密度全部為0.與之相反的，DC 6的葉綠素a濃度相對(duì)較低（15.39±17.76）mg/m3，而其蚊幼密度極高.而從時(shí)間分布來(lái)看，東廠各點(diǎn)位葉綠素a濃度自9月起開(kāi)始陡增，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研同樣發(fā)現(xiàn)，秋季時(shí)浮萍明顯較多.葉綠素a濃度一方面可表征水中藻類生長(zhǎng)狀況，另一方面，由于在其測(cè)定過(guò)程中包含了水中的浮萍，其也可在一定程度上顯示浮萍的覆蓋情況.蚊幼可以藻類為食源，因此，在一定濃度范圍內(nèi)，葉綠素a濃度的增加有利于蚊幼的生長(zhǎng).然而，當(dāng)由于浮萍的大量繁殖而導(dǎo)致葉綠素a濃度過(guò)高時(shí)，浮萍在水面的覆蓋會(huì)阻礙蚊幼于水氣界面的呼吸作用并不利于雌蚊的產(chǎn)卵選擇，從而抑制了蚊幼的孳生.此外，藻類所釋放的藻毒素也不利于蚊幼的生長(zhǎng)發(fā)育.

3結(jié)論與展望

本研究以上海東區(qū)水質(zhì)凈化廠二沉池改造濕地為研究對(duì)象，評(píng)價(jià)并分析了其水質(zhì)與蚊幼密度的關(guān)系.結(jié)果表明：①上海市東區(qū)水質(zhì)凈化廠濕地池水質(zhì)優(yōu)于地表水V類標(biāo)準(zhǔn);②淡色庫(kù)蚊蚊幼密度在水質(zhì)綜合污染指數(shù)較高的水中更大，最高可達(dá)143.1條/勺;③淡色庫(kù)蚊蚊幼密度在5月至8月內(nèi)較高，且隨著溫度的降低而減少;④淡色庫(kù)蚊蚊幼密度在可受到陽(yáng)光直射的區(qū)域顯著小于長(zhǎng)期受遮蔽的區(qū)域（p<0.05）;⑤淡色庫(kù)蚊蚊幼密度在葉綠素a濃度偏高時(shí)較小，過(guò)量的浮萍覆蓋可抑制蚊幼孳生.

對(duì)于針對(duì)污水廠尾水處理的小型濕地建設(shè)，在注重水質(zhì)及景觀提升的同時(shí)應(yīng)充分考慮蚊蟲(chóng)孳生的風(fēng)險(xiǎn)及危害.對(duì)于水質(zhì)較好的區(qū)域，應(yīng)控制植被密度并設(shè)置較寬的開(kāi)闊水域;對(duì)于水質(zhì)較差且難以被陽(yáng)光直射的區(qū)域，在保證出水水質(zhì)的同時(shí)可不必定期清理浮萍以抑制蚊幼的孳生.