重金屬在城市地表徑流中遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律研究
發(fā)布時(shí)間:2021-10-22 09:45
近年來,隨著城市化進(jìn)程的快速推進(jìn),城市面積不斷擴(kuò)張,傳統(tǒng)的農(nóng)田和林地等下滲性良好的路面逐漸被瀝青、水泥、混凝土等透水性能差的路面代替,致使城市徑流污染問題日益嚴(yán)重,已然成為城市水環(huán)境污染的主要源頭之一。因此,為有效的降低徑流污染對城市水環(huán)境所造成的影響,對城市地表徑流中污染物遷移轉(zhuǎn)化特性的深入研究已勢在必行。城市地表徑流中污染物種類繁多,其中重金屬作為持久性污染物,在水環(huán)境中存在時(shí)間長且易與地表顆粒物結(jié)合遷移,是造成徑流污染的典型污染物,受到研究學(xué)者們的廣泛關(guān)注。本研究以重金屬為主要研究對象,首先通過分區(qū)采樣調(diào)研,從含量、形態(tài)和粒級效應(yīng)等角度揭示研究區(qū)域內(nèi)地表顆粒物中重金屬的賦存特征,并進(jìn)行多角度污染風(fēng)險(xiǎn)評價(jià);其次,通過人工模擬徑流沖刷實(shí)驗(yàn),闡明不同降雨條件下顆粒物中重金屬遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律;再結(jié)合動(dòng)態(tài)柱實(shí)驗(yàn),研究不同生物滯留填料介質(zhì)中的重金屬遷移規(guī)律,同時(shí)探究不同氧化還原電位、溶解氧含量、有機(jī)質(zhì)含量等因素對重金屬遷移的影響。本研究旨在通過上述三部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,完整的揭示重金屬從富集到被徑流沖刷發(fā)生遷移,再到隨地表徑流進(jìn)入雨水設(shè)施的全過程遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律。本文所得主要結(jié)論如下:(1)各類重金屬平均...
【文章來源】:北京建筑大學(xué)北京市
【文章頁數(shù)】:66 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
研究技術(shù)路線圖
第2章地表顆粒物中重金屬的賦存特性與風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)6第2章地表顆粒物中重金屬的賦存特性與風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)2.1引言隨城市人口的快速增加及城市面積的不斷擴(kuò)張,城鄉(xiāng)結(jié)合部已然成為人類生產(chǎn)生活的主要區(qū)域,其內(nèi)部重金屬污染狀況與城市整體重金屬污染問題密切相關(guān)[47-49]。因此,本章主要對城鄉(xiāng)結(jié)合部及周邊城市功能區(qū)內(nèi)不同點(diǎn)位地表顆粒物中7種重金屬(As、Cd、Cr、Cu、Mn、Pb、Zn)的賦存狀況進(jìn)行研究,揭示不同粒徑地表顆粒物中重金屬的污染負(fù)荷、形態(tài)分布及粒級效應(yīng)等賦存特征,并針對各項(xiàng)指標(biāo)選多種評價(jià)方法,對研究域內(nèi)的重金屬進(jìn)行系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)。2.2研究方法2.2.1研究區(qū)域概況北京市大興區(qū)(116°13’E—116°43’E,39°26’N—39°51’N)位于北京市南部,區(qū)中心距市中心約13公里。全區(qū)地處永定河的沖積平原上,地勢自西向東南緩傾,全景大部分地區(qū)在海拔14-52米之間。該區(qū)域四季分明,屬暖溫帶半濕潤大陸季風(fēng)氣候,年平均氣溫為11.6℃,年平均降水量為556mm,常住人口為156萬人。本研究以北京市大興區(qū)城鄉(xiāng)結(jié)合部為中心,選取六個(gè)功能區(qū)城鄉(xiāng)結(jié)合部區(qū)(大興區(qū)蘆城村附近)、商業(yè)區(qū)(薈聚購物中心)、交通區(qū)(五環(huán)路出入口)、工業(yè)區(qū)(北京亦莊經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū))、休閑區(qū)(念壇公園)和住宅區(qū)(東亞馬賽公館)共23個(gè)采樣點(diǎn),在北京市干旱季節(jié)內(nèi)集中完成樣品采集。采樣點(diǎn)分布見圖2-1。圖2-1北京市大興區(qū)采樣點(diǎn)分布Fig.2-1StudysitesinDaxingDistrictofBeijing
第2章地表顆粒物中重金屬的賦存特性與風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)12圖2-2不同城市功能區(qū)中重金屬含量分布(圖中橫線代表相應(yīng)重金屬的環(huán)境背景值)Fig.2-2HeavymetalconcentrationsintheRDSvs.landtypes.(Thehorizontallineineachrowrepresentsthemeanbackgroundvalueofheavymetals.)此外,如圖2-1所示,不同用地類型對重金屬分布有著顯著影響。與自然區(qū)相比,交通區(qū)內(nèi)Cu、Cr、Cd含量均較高,Zn含量稍高于自然區(qū);居民區(qū)內(nèi)As和Cu含量較高;商業(yè)區(qū)內(nèi),除As外,其它各類重金屬含量均與自然區(qū)相似;工業(yè)區(qū)內(nèi)城鄉(xiāng)結(jié)合部區(qū)域內(nèi)重金屬含與自然區(qū)有較大差異,其中僅有XXB和JYZ兩個(gè)采樣點(diǎn)內(nèi)重金屬含量與自然區(qū)相似,且As和Cr的含量明顯高于自然區(qū)。As和Cr的大量富集與砷化物和含Cr材料,如玻璃、皮革、紡織品、陶瓷、顏料、耐火材料等的大量應(yīng)用有著密切關(guān)系[21,57]。在北京市內(nèi),城市交通是Cu和Zn的主要來源,同時(shí),含Zn鍍層的應(yīng)用也是城市環(huán)境中Zn的主要來源之一[58]。2.3.2地表顆粒物中重金屬形態(tài)分析如圖2-3所示,不同形態(tài)(可交換態(tài)F1、碳酸鹽結(jié)合態(tài)F2、Fe-Mn氧化物結(jié)合態(tài)F3、有機(jī)物結(jié)合態(tài)F4、殘?jiān)鼞B(tài)F5)重金屬平均含量依次為:As:F5>F4>F3>F2>F1;Cu:F5>F4>F3>F2>F1;Zn:F5>F2≈F3>F4>F1;Cr:F5>F3>F4>F2>F1;Mn:F5>F2>F3>F1>F4;Cd:F5>F2>F3>F1>F4;Pb:F5>F3>F4>F2>F1。城鄉(xiāng)結(jié)合部區(qū)域內(nèi)大部分重金屬以殘?jiān)鼞B(tài)存在,平均占重金屬總量的62.9%,其中Cr殘?jiān)鼞B(tài)含量占比最高,為83.93%;Pb殘?jiān)鼞B(tài)含量占比最低,為49.74%,與Marco對于重金屬形
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]北京城鄉(xiāng)接合部地表顆粒物中重金屬污染負(fù)荷及健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)[J]. 李海燕,王垚森,張曉然,閆磊,武利園,金弈,崔如,楊志超. 地學(xué)前緣. 2019(06)
[2]氧化還原電位對土壤中重金屬環(huán)境行為的影響研究進(jìn)展[J]. 毛凌晨,葉華. 環(huán)境科學(xué)研究. 2018(10)
[3]北京市道路沉積物的粒徑分布及其污染特性研究[J]. 王建龍,許懷奧,黃濤,席廣朋,涂楠楠. 科學(xué)技術(shù)與工程. 2018(03)
[4]城市地表顆粒物重金屬分布特征及其影響因素分析[J]. 李海燕,石安邦. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào). 2014(11)
[5]成都市地表灰塵重金屬污染分布特征及健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)[J]. 常仕鐳,葉芝祥. 中國環(huán)境監(jiān)測. 2014(02)
[6]街塵與城市降雨徑流污染的關(guān)系綜述[J]. 趙洪濤,李敘勇,尹澄清. 生態(tài)學(xué)報(bào). 2012(24)
[7]城市地表灰塵重金屬研究進(jìn)展及展望[J]. 王濟(jì),張一修,高翔. 地理研究. 2012(05)
[8]不同粒徑地表街塵中重金屬在徑流沖刷中的遷移轉(zhuǎn)化[J]. 何小艷,趙洪濤,李敘勇,連賓,王小梅. 環(huán)境科學(xué). 2012(03)
[9]長江三角洲河網(wǎng)地區(qū)典型城鎮(zhèn)街塵中多環(huán)芳烴的污染特征[J]. 趙洪濤,尹澄清,陳梅雪. 生態(tài)毒理學(xué)報(bào). 2009(01)
本文編號:3450849
【文章來源】:北京建筑大學(xué)北京市
【文章頁數(shù)】:66 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
研究技術(shù)路線圖
第2章地表顆粒物中重金屬的賦存特性與風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)6第2章地表顆粒物中重金屬的賦存特性與風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)2.1引言隨城市人口的快速增加及城市面積的不斷擴(kuò)張,城鄉(xiāng)結(jié)合部已然成為人類生產(chǎn)生活的主要區(qū)域,其內(nèi)部重金屬污染狀況與城市整體重金屬污染問題密切相關(guān)[47-49]。因此,本章主要對城鄉(xiāng)結(jié)合部及周邊城市功能區(qū)內(nèi)不同點(diǎn)位地表顆粒物中7種重金屬(As、Cd、Cr、Cu、Mn、Pb、Zn)的賦存狀況進(jìn)行研究,揭示不同粒徑地表顆粒物中重金屬的污染負(fù)荷、形態(tài)分布及粒級效應(yīng)等賦存特征,并針對各項(xiàng)指標(biāo)選多種評價(jià)方法,對研究域內(nèi)的重金屬進(jìn)行系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)。2.2研究方法2.2.1研究區(qū)域概況北京市大興區(qū)(116°13’E—116°43’E,39°26’N—39°51’N)位于北京市南部,區(qū)中心距市中心約13公里。全區(qū)地處永定河的沖積平原上,地勢自西向東南緩傾,全景大部分地區(qū)在海拔14-52米之間。該區(qū)域四季分明,屬暖溫帶半濕潤大陸季風(fēng)氣候,年平均氣溫為11.6℃,年平均降水量為556mm,常住人口為156萬人。本研究以北京市大興區(qū)城鄉(xiāng)結(jié)合部為中心,選取六個(gè)功能區(qū)城鄉(xiāng)結(jié)合部區(qū)(大興區(qū)蘆城村附近)、商業(yè)區(qū)(薈聚購物中心)、交通區(qū)(五環(huán)路出入口)、工業(yè)區(qū)(北京亦莊經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū))、休閑區(qū)(念壇公園)和住宅區(qū)(東亞馬賽公館)共23個(gè)采樣點(diǎn),在北京市干旱季節(jié)內(nèi)集中完成樣品采集。采樣點(diǎn)分布見圖2-1。圖2-1北京市大興區(qū)采樣點(diǎn)分布Fig.2-1StudysitesinDaxingDistrictofBeijing
第2章地表顆粒物中重金屬的賦存特性與風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)12圖2-2不同城市功能區(qū)中重金屬含量分布(圖中橫線代表相應(yīng)重金屬的環(huán)境背景值)Fig.2-2HeavymetalconcentrationsintheRDSvs.landtypes.(Thehorizontallineineachrowrepresentsthemeanbackgroundvalueofheavymetals.)此外,如圖2-1所示,不同用地類型對重金屬分布有著顯著影響。與自然區(qū)相比,交通區(qū)內(nèi)Cu、Cr、Cd含量均較高,Zn含量稍高于自然區(qū);居民區(qū)內(nèi)As和Cu含量較高;商業(yè)區(qū)內(nèi),除As外,其它各類重金屬含量均與自然區(qū)相似;工業(yè)區(qū)內(nèi)城鄉(xiāng)結(jié)合部區(qū)域內(nèi)重金屬含與自然區(qū)有較大差異,其中僅有XXB和JYZ兩個(gè)采樣點(diǎn)內(nèi)重金屬含量與自然區(qū)相似,且As和Cr的含量明顯高于自然區(qū)。As和Cr的大量富集與砷化物和含Cr材料,如玻璃、皮革、紡織品、陶瓷、顏料、耐火材料等的大量應(yīng)用有著密切關(guān)系[21,57]。在北京市內(nèi),城市交通是Cu和Zn的主要來源,同時(shí),含Zn鍍層的應(yīng)用也是城市環(huán)境中Zn的主要來源之一[58]。2.3.2地表顆粒物中重金屬形態(tài)分析如圖2-3所示,不同形態(tài)(可交換態(tài)F1、碳酸鹽結(jié)合態(tài)F2、Fe-Mn氧化物結(jié)合態(tài)F3、有機(jī)物結(jié)合態(tài)F4、殘?jiān)鼞B(tài)F5)重金屬平均含量依次為:As:F5>F4>F3>F2>F1;Cu:F5>F4>F3>F2>F1;Zn:F5>F2≈F3>F4>F1;Cr:F5>F3>F4>F2>F1;Mn:F5>F2>F3>F1>F4;Cd:F5>F2>F3>F1>F4;Pb:F5>F3>F4>F2>F1。城鄉(xiāng)結(jié)合部區(qū)域內(nèi)大部分重金屬以殘?jiān)鼞B(tài)存在,平均占重金屬總量的62.9%,其中Cr殘?jiān)鼞B(tài)含量占比最高,為83.93%;Pb殘?jiān)鼞B(tài)含量占比最低,為49.74%,與Marco對于重金屬形
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]北京城鄉(xiāng)接合部地表顆粒物中重金屬污染負(fù)荷及健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)[J]. 李海燕,王垚森,張曉然,閆磊,武利園,金弈,崔如,楊志超. 地學(xué)前緣. 2019(06)
[2]氧化還原電位對土壤中重金屬環(huán)境行為的影響研究進(jìn)展[J]. 毛凌晨,葉華. 環(huán)境科學(xué)研究. 2018(10)
[3]北京市道路沉積物的粒徑分布及其污染特性研究[J]. 王建龍,許懷奧,黃濤,席廣朋,涂楠楠. 科學(xué)技術(shù)與工程. 2018(03)
[4]城市地表顆粒物重金屬分布特征及其影響因素分析[J]. 李海燕,石安邦. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào). 2014(11)
[5]成都市地表灰塵重金屬污染分布特征及健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)[J]. 常仕鐳,葉芝祥. 中國環(huán)境監(jiān)測. 2014(02)
[6]街塵與城市降雨徑流污染的關(guān)系綜述[J]. 趙洪濤,李敘勇,尹澄清. 生態(tài)學(xué)報(bào). 2012(24)
[7]城市地表灰塵重金屬研究進(jìn)展及展望[J]. 王濟(jì),張一修,高翔. 地理研究. 2012(05)
[8]不同粒徑地表街塵中重金屬在徑流沖刷中的遷移轉(zhuǎn)化[J]. 何小艷,趙洪濤,李敘勇,連賓,王小梅. 環(huán)境科學(xué). 2012(03)
[9]長江三角洲河網(wǎng)地區(qū)典型城鎮(zhèn)街塵中多環(huán)芳烴的污染特征[J]. 趙洪濤,尹澄清,陳梅雪. 生態(tài)毒理學(xué)報(bào). 2009(01)
本文編號:3450849
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