陆昕渝 肖冰 黄民生 何岩 李欣然 尹超 冷培恩

摘要：以上海东区水质净化厂尾水深度处理人工湿地池为例，探究其水质等环境因子与蚊幼孳生的关系.使用综合污染指数（P）法及有机污染指数（A）法对2017年5月至11月内湿地池水质进行了评价;使用勺捕法于同期内对湿地池中共14个样点的蚊幼孳生情况进行了监测.分析表明：①上海市东区水质净化厂湿地池水质优于地表水V类标准;②淡色库蚊蚊幼密度在水质综合污染指数较高的水中更大，最高可达143.1条/勺;③淡色库蚊蚊幼密度在5月至8月内较高，且随着温度的降低而减少;④淡色库蚊蚊幼密度在可受到阳光直射的区域显著小于长期受遮蔽的区域（p<0.05）;⑤淡色库蚊蚊幼密度在叶绿素a浓度偏高时较小，过量的浮萍覆盖可抑制蚊幼孳生.

关键词：人工湿地：水质;蚊幼孳生

中图分类号：x835 文献标志码：A DoI：10.3969/j.issn.1000-5641.2018.06.015

0引言

人工湿地是一种新型的污水深度处理技术，具有高效率、低成本等特点被广泛应用于污水厂尾水的处理中.蚊虫是一种可传播多种疾病的有害生物.其生命周期的前3个阶段均生活在水中.人工湿地由于其特殊的水质和植被条件，可为蚊虫提供潜在的孳生场所

上海东区水质净化厂（以下简称“东厂”）是我国最早建设的水质净化厂之一.基于对东厂出水水质和景观效果的提升需求，其闲置的辐流式二沉池现改建为人工湿地以用于其二级出水的深度处理.目前，国外对人工湿地内蚊虫孳生的研究较多，而國内鲜有报道.本文以东厂两座人工湿地之一为例，分析其水质及其他环境因素与蚊幼孳生的关系，以期为污水厂尾水湿地的建设及控蚊提供参考.

1材料与方法

1.1采样区域概况及样点分布

上海市东区水质净化厂位于上海市杨浦区，建成于1926年，经五次扩建后其设计处理能力由最初的6 000 m3/d扩容至最大处理量34 000 m3/d.东区水质净化厂采用多点进水吸附再生常规活性污泥法工艺，出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）二级标准.本研究对象为其中由二沉池改造而成的尾水深度处理湿地池.原二沉池为辐流式沉淀池，直径18m，半地下式构筑物.

如图1所示，圆形水池外侧设双层环形槽，其内共有3块水平流潜流式人工湿地（A、B、c）.圆池进水为污水厂二级出水，各湿地单体（见图2）的过水方式：进水经溢流堰进入进水槽，由穿孔花墙均匀布水进入湿地，经人工湿地处理后再经穿孔花墙流至出水槽，最后通过溢流管排出.由于湿地池进水水质较好，因此其水力负荷设计值为0.4～1.0 m/d，设计流量为100～250m3/d.湿地内种植有红花檐木、小叶女贞和小叶黄杨等植物.

水质监测样点为DC1-10，共10个，蚊幼监测样点较水质监测增加DC11-14，共计14个.其中，DC 1、2、9、儿和12在走道木桥下方避光处进行水质及蚊幼监测;DC 3-8在湿地进出水槽内进行监测;DC10在湿地B通气管内进行监测;DC 13、14在双层环形水槽内随机进行蚊幼监测.DC 11、13和DC 12、14水质不另做监测，分别以DC 1、2的水质作为参考.

1.2水质及蚊幼监测方法

自2017年5月至2017年11月对东厂水质及蚊幼进行监测，每月采集水样一次，监测蚊幼两次，避开暴雨、大风等极端天气.2017年6月下旬的蚊幼监测由于连续强降雨而取消，10月起蚊幼监测频率降为每月一次.现场原位测定样点水质溶解氧值，总氮、氨氮、总磷、5日生化需氧量、高锰酸盐指数和叶绿素a等指标的测定于24 h内在实验室完成.具体监测设备及分析方法见表1.

与综合污染指数相似，DC4的A值最高且其月问波动较大，最高于7月时达2.97，处于有机污染水平.这可能是由于，7月时天气炎热，属于用水高峰，DC 4最接近进水口，其所受到的冲击负荷最为明显，因此表现的水质状况也相对较差.而DC 7的平均A值则仅为-0.034±0.36，相比于DC 4，其位置则最接近于出水口，且水流已经过湿地A、B的处理，水质状况良好.总体看来，东厂各点位水质有机污染指数普遍较低，其平均值全部小于1.0，受有机污染程度较小.

2.2湿地蚊幼孳生情况分析

在共计11次蚊幼监测中，5-8月的全部7次监测呈现阳性，9月起即呈现阴性.在共计14个蚊幼监测样点中，有8个样点呈现阳性，其中有两个样点阳性率较高.

图4为采样期内阳性月及阳性样点蚊幼密度时空分布情况.DC 6样点蚊幼密度明显高于其他点位，其于5月13日及6月15日采样时分别达143.1条/勺和80.0条/勺，且在前五次采样中阳性率全部达到100%（见图4）.但其蚊幼密度在8月时出现骤降，两次采集的阳性率亦降至90%和10%.DC 5的蚊幼密度水平仅次于DC6，其最高值同样出现在5月的两次采样中，分别达23.7条/勺和10.5条/勺，且阳性率均为100%.DC 13样点在5月27日的采样中，阳性率及蚊幼密度分别达60%和9.3条/勺，而其他阳性样点（Dc 4、9、11、12、14）虽有采集到少量蚊幼，但其密度均不大于2.3条/勺.

2.3蚊幼孳生与水质及其他环境因子的关系

东厂湿地池受到的有机污染较少，各点位及月份问A值差异不大，因此选用p值为参考指标进行水质聚类分析.

图5为东厂湿地池各月及各点位水质综合污染指数聚类分析热图.从空间分布来看，东厂各点位根据水质可分为三类.第一类为DC 3、4、5、6，其平均P值达1.11±0.59，水质状况相对较差.相应的，DC 5、6为蚊幼密度最高的样点，而DC 3、4的蚊幼监测则几乎呈现阴性.第二类为DC 8、10，其水质状况一般，且蚊幼监测全部呈阴性.第三类为DC 1、2、7、9，其水质状况较好，然而，在DC 9及DC儿14共5个样点中均有监测到少量蚊幼.从样点分布可知，湿地c的2个样点（Dc 5、6）均监测到大量蚊幼，湿地A的2个样点（Dc 3、4）有少量蚊幼，湿地B的3个样点（Dc 7、8、10）则全部呈阴性，环形水槽（Dc 1、2、11-14）和中心水池（Dc9）亦监测到有少量蚊幼.一方面，水质较差的水体内通常含有较高的营养盐浓度，有利于蚊幼的生长发育.这与前人研究结果相符，即蚊幼更偏好于水质较差处产卵.但这一结论并非适用于所有蚊种，Kengne发现，冈比亚按蚊则更倾向于在清洁水体中产卵.另一方面，光照对蚊幼生长同样存在影响.结果显示，长期受植物等遮蔽区域的蚊幼密度显著高于受到阳光直射的区域（p<0.05）.以湿地c内的DC 6为例，其长期被树荫遮挡，水面难以被阳光直射，为蚊幼创造了较好的生长环境;相反的，湿地B内的DC 8南侧较为开阔，全天受太阳直射，不利于蚊幼的生长发育;对于湿地A、环形水槽和中心水池而言，其虽然会在一段时间内受到阳光直射，但其采样点周边仍有部分树荫遮挡，且诸如DC 9等采样点位于走道下方，受直射时间较少，因此，存在少量的蚊幼孳生现象亦属合理.这与Walton的研究相似，其认为，在湿地内设置适量的开阔水域有利于控制蚊幼孳生.总体而言，蚊幼密度在水质较差及难以受到阳光直射的样点明显较高.

从时间分布来看，各月水质可分为3类.第一类为9月，其水质最好且两次采样的蚊幼阳性率均为0.第二类为5月、8月和11月，其水质属于中等水平.其中，5月蚊幼密度最高，8月蚊幼密度极小，而儿月则没有采集到蚊幼.这是由于，这3个月虽然水质情况接近，但温度差异较大.研究表明，蚊幼数量会随水温的下降而减少月的低温不利于雌蚊的产卵及蚊幼的生长发育.第三类为6月、7月和10月，其水质状况相对较差，6、7两月蚊幼采集均呈现阳性.总体而言，与空间分布类似的是，淡色库蚊蚊幼偏好于污染程度較高的水体内孳生.而在水质接近的情况下，其受温度影响较为明显，9月起的降温明显抑制了蚊幼的孳生.

此外，当叶绿素a浓度较高时，蚊幼密度较低.从空间分布来看，以DC 3、4、7、8为例，其综合污染指数虽有差异，但叶绿素a浓度均处于较高水平（见图6），平均达71.61 mg/m3，现场调研也发现，这4个样点水面通常被浮萍所覆盖，且除DC 4发现极少蚊幼外，其余3个样点蚊幼密度全部为0.与之相反的，DC 6的叶绿素a浓度相对较低（15.39±17.76）mg/m3，而其蚊幼密度极高.而从时间分布来看，东厂各点位叶绿素a浓度自9月起开始陡增，现场调研同样发现，秋季时浮萍明显较多.叶绿素a浓度一方面可表征水中藻类生长状况，另一方面，由于在其测定过程中包含了水中的浮萍，其也可在一定程度上显示浮萍的覆盖情况.蚊幼可以藻类为食源，因此，在一定浓度范围内，叶绿素a浓度的增加有利于蚊幼的生长.然而，当由于浮萍的大量繁殖而导致叶绿素a浓度过高时，浮萍在水面的覆盖会阻碍蚊幼于水气界面的呼吸作用并不利于雌蚊的产卵选择，从而抑制了蚊幼的孳生.此外，藻类所释放的藻毒素也不利于蚊幼的生长发育.

3结论与展望

本研究以上海东区水质净化厂二沉池改造湿地为研究对象，评价并分析了其水质与蚊幼密度的关系.结果表明：①上海市东区水质净化厂湿地池水质优于地表水V类标准;②淡色库蚊蚊幼密度在水质综合污染指数较高的水中更大，最高可达143.1条/勺;③淡色库蚊蚊幼密度在5月至8月内较高，且随着温度的降低而减少;④淡色库蚊蚊幼密度在可受到阳光直射的区域显著小于长期受遮蔽的区域（p<0.05）;⑤淡色库蚊蚊幼密度在叶绿素a浓度偏高时较小，过量的浮萍覆盖可抑制蚊幼孳生.

对于针对污水厂尾水处理的小型湿地建设，在注重水质及景观提升的同时应充分考虑蚊虫孳生的风险及危害.对于水质较好的区域，应控制植被密度并设置较宽的开阔水域;对于水质较差且难以被阳光直射的区域，在保证出水水质的同时可不必定期清理浮萍以抑制蚊幼的孳生.