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东江高风险支流污染剖析与人工湿地净化效能探究

一、引言

1.1研究背景与意义

东江作为珠江水系的重要组成部分，发源于江西寻乌县桠髻钵，自东北向西南流经广东河源、惠州等地，在东莞市石龙镇汇入珠江三角洲网河区，最终经虎门入海，其干流全长562千米，流域面积达3.53万平方千米，在广东省境内的流域面积为3.18万平方千米。东江不仅是区域内重要的水运通道，促进了沿线城镇的经济交流与发展，还孕育了独特的客家文化，是当地生态、经济和文化的重要支撑。同时，东江承担着为沿线城市提供饮用水源的重任，是保障区域居民生活用水和工业用水的生命线，对维持区域生态平衡和社会经济的可持续发展起着不可替代的作用。

然而，随着东江流域经济的快速发展和人口的持续增长，东江的高风险支流面临着日益严峻的污染问题。工业废水的违规排放、农业面源污染的加剧以及生活污水的大量产生，使得这些支流的水质不断恶化。相关研究表明，部分高风险支流中化学需氧量（COD）、氨氮、总磷等常规污染物浓度超标严重，一些支流的COD浓度甚至超出地表水V类标准数倍。痕量有机污染物如农药类新兴污染物的出现，也对水生态系统和人类健康构成了潜在威胁，如东江上游高风险支流中检测出氟虫腈、氟灭虫脲等农药类新兴污染物，其中氟虫腈浓度超过环境质量标准限值。从流域整体来看，石马河流域、淡水河流域等被评估为高风险区域，水污染事故频发，给区域人群健康和生态安全带来了严峻挑战。

高风险支流的污染问题若得不到有效解决，将直接威胁东江的整体水质。一方面，支流水质恶化会导致水生态系统失衡，影响水生生物的生存和繁衍，破坏生物多样性。例如，水体中溶解氧含量的降低会使鱼类等水生生物因缺氧而死亡，农药类污染物可能干扰水生生物的内分泌系统，影响其生长发育。另一方面，污染的支流作为东江的补给水源，会将污染物带入东江干流，进而影响下游城市的饮用水安全，增加水处理成本，对居民身体健康产生潜在危害。此外，水污染还会制约流域内旅游业、渔业等产业的发展，对区域经济造成负面影响。

人工湿地作为一种生态友好型的污水处理技术，在水污染治理中具有独特优势。它通过植物、微生物和基质的协同作用，能够有效去除污水中的有机物、氮、磷等污染物，且具有投资成本低、运行维护简单、生态效益显著等特点。在东江高风险支流污染治理中，人工湿地技术有望成为改善水质、修复水生态的重要手段。研究人工湿地对东江高风险支流污染的处理效果，不仅可以为实际工程应用提供科学依据，优化人工湿地的设计和运行参数，提高处理效率；还能为东江流域水环境保护提供新的思路和方法，促进流域生态环境的改善，实现经济发展与环境保护的协调共进，对于保障东江流域的生态安全和可持续发展具有重要的现实意义。

1.2研究目标与内容

本研究旨在深入剖析东江高风险支流的污染特征，并全面评估人工湿地对其污染的处理效果，为东江流域水污染治理和生态保护提供科学依据和技术支持。具体而言，通过对东江高风险支流的实地调研和水样分析，明确常规污染物如化学需氧量（COD）、氨氮、总磷等，以及痕量有机污染物如农药类新兴污染物的种类、浓度、时间和空间分布规律，评估其对水生态系统和人类健康的潜在风险。在此基础上，开展人工湿地组合工艺生产性试验，探究人工湿地对不同污染物的去除效率和影响因素，优化人工湿地的设计和运行参数，提高其处理效果。

基于上述研究目标，本研究主要内容如下：首先，对东江高风险支流的水体进行采样，运用国家标准分析方法检测化学需氧量（COD）、氨氮、总磷等常规污染物的浓度，利用高效液相色谱-质谱联用（HPLC-MS/MS）等先进技术分析氟虫腈、氟灭虫脲等痕量有机污染物的含量，进而分析这些污染物在时间和空间上的变化特征。其次，在高风险支流流域内设置降雨径流采样点，监测初期雨水的污染情况，估算污染物的入河负荷，明确降雨径流对支流水质的影响。最后，构建潜流人工湿地组合工艺进行生产性试验，监测不同工艺段对总氮（TN）、总磷（TP）、化学需氧量（CODCr）等污染物的去除效果，分析水力负荷、植物种类、基质类型等因素对处理效果的影响，提出优化人工湿地运行的建议。

1.3研究方法与技术路线

为全面实现研究目标，本研究综合运用多种科学方法，确保研究结果的准确性与可靠性。在水样采集方面，依据东江高风险支流的地理特征、水文条件以及污染源分布情况，采用网格布点法与断面布点法相结合的方式，在东江高风险支流流域内设置多个采样点。在高埔小河等典型支流，沿河流流向在不同区域，包括上游、中游、下游，以及靠近工业集聚区、农业种植区、居民生活区等位置设置采样点，以全面反映不同区域的水质状况。在降雨径流采样中，于高风险支流流域内的不同功能区，如交通区、居住区、工业区、农业区等设置采样点，监测初期雨水的污染情况。