湿地改造的依据

废水中各种污染组分在湿地中进行着复杂的物理、化学作用，因各种元素本身的化学性质的差异，在湿地不同的环境当中，其净化效果也相差很大，甚至，在某些情况下，元素的活性也会发生很大的变化，有可能减弱而固定下来，也有可能增强并重新回到水中。

因此，在对湿地进行改造前，必须对目标污染物即硫的化学性质及其在湿地中的生物地球化学循环的特点进行分析，才能有的放矢地提出改造措施。

湿地对硫的去除主要靠微生物的分解及植物的吸收。湿地中的硫以多种形式存在，根据其存在状态可分为气态、溶解液态、固态;根据价态的不同可分为－2价的S^2－的硫化物、0价的S单质、+2价的S₂O₃^2－的硫代硫酸盐、+6价的SO^2－₄的硫酸盐。硫的循环是一系列相关的氧化还原和生物循环过程，比较复杂，在有植物、水体、底泥、大气和微生物等多个介质当中，经过一系列物理、化学、生物作用而发生循环(图6.5)。

图6.5 湿地中硫循环示意图(据陆健健等，2006)

1)有机硫化物经过矿化被分解成H₂S，一部分H₂S扩散到大气当中;一部分在厌氧细菌的作用下转化为二甲硫(CH₃)₂S扩散到大气中去。

2)剩下的H₂S经过好氧硫化细菌氧化为S，

2H₂S+O₂→2S+2H₂O

同时，光合细菌也可以缺氧进行光合作用，以H₂S作为电子供体使其氧化为S，

CO₂+H₂S→2CH₂O+S

并进一步氧化为H₂SO₄，

2S+3O₂+2H₂O→2H₂SO₄

同时，在厌氧细菌的作用下，S和SO^2－₄也可以还原为H₂S，

4H₂+SO^2－₄→H₂S+2H₂O+2OH^－

在pH>7时，SO^2－₄氧化有机质，生成硫氢根，

2CH₂O+SO₄^2－→HS^－+2HCO₃^－+H⁺

3)H₂S和SO^2－₄与金属离子生成无机硫化物，除轻金属(Ca、Na、K、Mg)的硫化物外，多数金属硫化物都不溶于水，沉淀在底泥中。

4)无机硫化物一部分会在反硫化细菌作用下形成H₂S，一部分会在有氧条件下形成SO^2－₄，另一部分会被植物所吸收，成为有机硫化物，进入下一个循环。

当然，还存在其他形式的硫的转化和迁移，比如羟基硫(COS)、甲基硫醇(CH₃SH)、二甲基硫(DMS)、二硫化碳(CS₂)、甲硫醇(MeSH)和二甲基二硫(DMDS)等含硫气体从湿地释放到大气中;植物可以吸收同化大气中的SO₂等，但数量都比较小，影响不大。

从以上硫在湿地中的循环转化过程中可以发现，硫从水体中去除可以通过三种方式:

1)以气体的形式进入大气，这些气体主要包括H₂S、DMS、(CH₃)₂S，还有COS、CH₃SH等少量气体。

2)植物有机硫，难溶的硫化物、硫酸盐形成底泥，而最终短期内不参与到循环当中。

3)被植物直接吸收同化的硫。

转化为固态进入底泥储存的硫，例如植物有机硫，以植物残体的形式进入底泥;金属硫化物和硫酸盐，硫化氢在pH值大于等于3的时候，能与重金属反应生成难溶的硫化物，前提是在缺氧环境中进行(刘恩玲等，2008)。所以，在这里，增加湿地的缺氧环境和湿地植物的生长面积同样也是增加硫沉淀所必需的条件。需要注意的是，硫在湿地当中是不断循环的，由SO^2－₄转化成的H₂S、金属硫化物等含硫物质，在一定条件下，也可以转化为SO^2－₄，例如，当湿地中硫化物含量较多的厌氧沉积物因排水或因水位的季节波动而暴露于大气时，硫氧化细菌可产生大量的SO^2－₄。因此，在湿地的改造措施中需要考虑以上问题，避免或减少这种情况的发生。