摘要：

　　通过现场试验，考查了多环芳烃（PAHs）从污泥向芦苇的转移以及PAHs在芦苇各部位的分布情况。受试芦苇植于污泥干化芦苇床内，芦苇床规格3m×1m×1.3m，其中高度含0.65m填料层和0.65m超高。试验进行了3a，包括2a的污泥负荷期和1a的闲置期。2a负荷期内共进泥8.4m（含水率99.14%），污泥PAHs含量平均5.69mg·kg-1。原生芦苇茎和叶中的PAHs含量相对较高，达到2.198和2.583mg·kg-1（DW），分别是芦苇根PAHs含量的2.44和2.87倍，且以低环PAHs为主。运行结果表明，受试芦苇对污泥中的PAHs产生了明显的富集作用。运行第2年9、10和11月取污泥干化芦苇床芦苇样品并进行检测，发现芦苇根茎叶内PAHs含量呈逐月升高趋势；第3年11月芦苇根茎叶所含PAHs总量分别为7.642、7.713、7.946mg·kg-1（DW），相对原生芦苇分别提高了8.50、3.52和3.08倍，且以低环PAHs为主，根茎叶低环PAHs含量占PAHs总量的55.14%、56.96%和44.59%。芦苇中PAHs的含量与植物含脂率具有显著的正相关关系，而与芦苇的含水量无关。

　　关键词：

　　富集；多环芳烃；芦苇；污泥干化芦苇床；污泥处理

　　到2010年底，中国城镇污水污水处理能力达到1.22亿m3，相应的每年污泥产量近3000万t（含水率80%），污泥处理与处置成为业内急待解决的问题。污泥中一方面含有丰富的N、P、K和有机质，是良好的肥料资源；另一方面它含有多种污染物，需要妥善处置。尤其是污泥中的难降解有机物质如多环芳烃（PAHs）的存在，已经引起广泛关注。PAHs具有较强的致癌和致突变性，许多国家都将其列入优先控制污染物的黑名单中。以处理工业废水为主产生的污泥中PAHs含量较高，有的甚至达到2000mg/kg[1]。中国城镇污水处理厂污泥处置土地改良用泥质标准（CH/T291—2008）中有关PAHs的控制标准限值为苯并（a）芘不超过3mg/kg干污泥，没有PAHs总量的限值。但一些发达国家的标准要严格得多，例如丹麦的污泥农用PAHs总量标准限值为3mg/kg干污泥；荷兰规定未污染土壤的PAHs含量为0.02～0.05mg/kg干土壤[2]。显然，污泥中PAHs的存在引发对其去除技术的研究和需求。

　　崔玉波，等：污泥干化芦苇床芦苇中多环芳烃的含量分布

　　污泥干化芦苇床是利用植于人工湿地中的芦苇对污泥进行脱水和稳定化处理的技术，该技术始于欧洲，近年来对其研究和应用呈快速增长之势[35]。但目前的相关文献中，针对芦苇对污泥所含PAHs的去除功能研究不足，本文通过运行3a的污泥干化芦苇床的研究，系统考察芦苇在吸收和转化污泥中PAHs所发挥的作用。

　　1试验装置与方法

　　1.1试验装置

　　污泥干化芦苇床系统位于大连开发区污水处理厂，由污泥泵、进泥箱和芦苇床组成。芦苇床规格为3.0m×1.0m×1.3m，其中高度由65cm填料层和65cm超高组成，超高部分为污泥积存提供空间。填料层由下至上依次为炉渣20cm、砾石20cm、粗砂5cm、细砂20cm。芦苇床底部设直径20cm、长3m排水花管，污泥渗滤液经填料层通过排水管排出。排水管沿长1/3和2/3处设通风管，直接与大气相连。

　　1.2试验运行概况

　　试验分为3a，第1a为调整期，第2a正常运行，第3a为自然稳定期。

　　第1年五月中旬开始启动，芦苇移植后，经过25d适应性培养，然后按间歇方式布泥。布泥周期为7d，进泥量600L，进泥时间约半小时。第1年共历时18个周期，秋季芦苇枯死后停止运行。第2年系统从启动到结束共运行了24个周期。2a期间芦苇床进泥总厚度为8.4m，污泥含水率、总悬浮固体（TSS）和挥发性悬浮固体（VSS）浓度平均分别为99.14%、8.14g/L和7.04g/L，芦苇床污泥负荷为41.3kg（TSS）/（m2·a）。

　　芦苇床进泥的PAHs平均含量为5.69mg/kg，以低环PAHs（包括2～3环的萘、苊烯、苊、芴、菲、蒽、荧蒽）为主，占48.01%；中环PAHs（包括4环的芘、苯并（a）蒽、屈、苯并[b]荧蒽、苯并[k]荧蒽）占33.14%，高环PAHs（包括5～6环的苯并[a]芘、茚并（1，2，3-cd）芘、二苯并（a，h）蒽、苯并（g，h，i）芘）占18.85%。

　　第3年末芦苇床中污泥PAHs含量平均为186mg/kg，其中低环PAHs占32.43%；中环PAHs占43.63%，高环PAHs占24.12%。

　　1.3PAHs检测方法

　　样品经自然风干，研磨过100目筛，称取1g样品于100mL锥形瓶中，加入2g无水硫酸钠和1g铜粉，加入60mL正己烷二氯甲烷（1：1）混合溶剂，封口，超声萃取90min，离心（3000r/min）30min，旋转蒸发后定容至4mL，待用。

　　样品提纯：超声萃取后样品用柱层析方法提纯。称取2.0g硅胶，3.0g无水硫酸钠（在600℃灼烧6h）与少量正己烷于烧杯内制成匀浆，湿法填装层析柱。层析柱下端放入少量脱脂棉做支柱填料，加入0.3g石英（60～80目，在130℃活化16h），用10mL正己烷润湿柱子，加入40mL（1∶1）二氯甲烷、正己烷洗脱样品，将洗脱液旋转蒸发至干，用高纯氮气吹扫定容至2mL样品瓶中，用GC/MS以外标法定量测定PAHs。

　　GC/MS条件：GC-2010型气相色谱/质谱联用仪（日本岛津公司），色谱柱为SE-54型高分辨率弹性石英毛细管柱，柱长3000m，内径0.25mm，膜厚0.25μm。柱温升温程序：100℃保持1min，以5℃/min升至280℃，保持30min。进样量1μL。载气为高纯氮气，柱流速0.88mL/min，尾吹气流速20mL/min；柱前压85.6kPa；采用分流进样，分流比为10∶1；进样口温度280℃；检测器温度280℃；EI电离方式，电离能70eV。全扫描测定方式的扫描范围为100～400amu。

　　2结果与讨论

　　2.1原生芦苇中PAHs的含量分布

　　芦苇床运行的第2年和第3年，分别取处于生长末期的原生芦苇样品，检测其PAHs含量，结果见表1。

　　宏观上看，2个芦苇床中的芦苇根茎所含PAHs主要为三环烃，另BbF（苯并[b]荧蒽）的含量相对较高；而芦苇叶中除主要含三环烃外，四环以上的Pyr（芘）、Chr（屈）、BbF（苯并[b]荧蒽）、BkF（苯并[k]荧蒽）含量较高，尤其富含Chr（屈）。

　　处于负荷期第2年的芦苇在生长末期，芦苇根系所含PAHs随时间逐月增高，11月份达到最大值；茎和叶的PAHs含量在十月份达到最大值；根茎叶对PAHs产生了明显的的富集作用。

　　处于自然稳定期的第3年末，芦苇根、茎和叶对PAHs的富集较原生芦苇分别提高了850%、352%和308%；芦苇根中含量最高的是Chr（屈），达1.64mg/kg，含量最小的是NaP（萘），为0.032mg/kg。芦苇茎中含量最高的是Ant（蒽），达1.473mg/kg，含量最小的是NaP（萘），为0.098mg/kg。芦苇叶中含量最高的是Phe（菲），达1.596mg/kg，含量最小的是Fla（荧蒽），为0.087mg/kg。

　　2.3污泥干化芦苇床芦苇中PAHs的组成

　　表3列出了芦苇不同部位各种多环芳烃含量在总量中的比例。可见，芦苇根茎叶中不同多环芳烃的含量差异很大。芦苇根中从0.42%（萘）到2146%（屈），芦苇茎中从1.27%（萘）到19.1%（蒽），芦苇叶中从1.09%（荧蒽）到20.1%（菲）。

　　芦苇根、茎、叶中所含PAHs的量具有低环>中环>高环特征；尤其是根和茎中低环多环芳烃占绝对优势，含量都超过50%；而高环多环芳烃在根、茎、叶中的含量呈升高趋势，即叶>茎>根。

　　低环多环芳烃在芦苇茎中的含量最高，达5696%，在叶中的含量最低，为44.59%；中环多环芳烃在芦苇叶中的含量最高，达35.06%，在茎中的含量最低，为26.57%；高环多环芳烃在芦苇叶中的含量最高，达20.35%，在根中的含量最低，为1036%。

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