本文關(guān)鍵詞：工業(yè)聚集區(qū)面源污染特征及人工濕地控制機(jī)理研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著我國(guó)工業(yè)快速發(fā)展,城市工業(yè)聚集區(qū)的面源污染日趨嚴(yán)重,導(dǎo)致受納水體水質(zhì)不斷惡化,環(huán)境和景觀功能逐漸喪失。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于工業(yè)聚集區(qū)的面源污染特征及其控制機(jī)理的研究相對(duì)較少,發(fā)展中國(guó)家快速城市化過(guò)程所形成的工業(yè)聚集區(qū),更具有特殊的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和顯著的地域特征,對(duì)這類(lèi)工業(yè)聚集區(qū)研究的薄弱已嚴(yán)重阻礙了城市水體環(huán)境質(zhì)量和景觀功能的改善,影響了我國(guó)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。本論文選取東莞市同沙水庫(kù)集水區(qū)為工業(yè)聚集區(qū)的典型代表,對(duì)其面源污染特征及人工濕地控制機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)的探討。研究在對(duì)集水區(qū)降雨徑流水質(zhì)、水量以及降雨特征監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上,探討了不同功能區(qū)面源污染特征以及降雨和集水區(qū)參數(shù)的影響。采用M(V)、MFFn和b參數(shù)等定性和定量模型相結(jié)合的方法,探究了工業(yè)聚集區(qū)面源污染輸出特征及其初始沖刷效應(yīng)。采用FFn、PCA、多元線(xiàn)性回歸等模型分析了工業(yè)聚集區(qū)初期雨水污染負(fù)荷分配規(guī)律及其主要影響因素,并探討了初期雨水截流標(biāo)準(zhǔn)。依據(jù)工業(yè)聚集區(qū)面源污染特征,采用復(fù)合折流(IBSSF)和水平潛流(HSSF)兩種構(gòu)型濕地進(jìn)行模擬凈化研究,分析了不同構(gòu)型濕地對(duì)徑流污染物的凈化規(guī)律及影響因素,探討了不同構(gòu)型人工濕地在處理工業(yè)聚集區(qū)面源污染時(shí)微生物種群的變化特征及其與污染物遷移轉(zhuǎn)化的耦合關(guān)系;以期為工業(yè)聚集區(qū)面源污染控制和管理工作提供理論基礎(chǔ)。論文取得主要研究成果如下:(1)對(duì)工業(yè)聚集區(qū)污染特征研究表明,該工業(yè)聚集區(qū)內(nèi)商住混合區(qū)COD、TSS、TN、TP和NH4+-N等常規(guī)污染物EMC均值分別達(dá)到302.81 mg/L、367.19 mg/L、16.69mg/L、3.17 mg/L、5.52 mg/L,EPL分別達(dá)到了57.13 kg/hm2、67.33 kg/hm2、2.95 kg/hm2、0.63 kg/hm2、1.14 kg/hm2,是該工業(yè)聚集區(qū)常規(guī)污染物的主要來(lái)源;工業(yè)區(qū)的PAHs和Fe、Zn、Pb、Cu等重金屬EMC分別達(dá)到了8.59μg/L、4.27 mg/L、3.5 mg/L、0.58 mg/L、0.31 mg/L;商住混合區(qū)的PAHs和Pb的EMC值分別達(dá)到了5.96μg/L和0.28 mg/L,生態(tài)停車(chē)場(chǎng)PAHs達(dá)到了1.32μg/L;工業(yè)區(qū)是該工業(yè)聚集區(qū)PAHs和重金屬的主要來(lái)源,但整個(gè)區(qū)域PAHs和重金屬的污染比較嚴(yán)重。各功能區(qū)污染物排放的主要影響因素不同,商住混合區(qū)主要是降雨量(RD)、平均雨強(qiáng)(I)、最大雨強(qiáng)(Imax5)和雨前干期長(zhǎng)度(ADD);工業(yè)區(qū)是I、Imax5和ADD;生態(tài)停車(chē)場(chǎng)只有Imax5和ADD�？傮w來(lái)說(shuō)降雨強(qiáng)度越大、雨前干期越長(zhǎng),該工業(yè)聚集區(qū)面源污染也越嚴(yán)重。(2)對(duì)工業(yè)聚集區(qū)初始沖刷研究表明,采用無(wú)量綱累積M(V)曲線(xiàn)和MFFn比率曲線(xiàn)結(jié)合b參數(shù)模型定量和定性相結(jié)合的分析方法,可以較好的識(shí)別工業(yè)聚集區(qū)不同功能區(qū)初始沖刷的強(qiáng)度差異;相比較M(V)曲線(xiàn),MFFn對(duì)初始沖刷強(qiáng)度識(shí)別結(jié)果可以有效地消除直觀微小差別造成的圖形識(shí)別誤差,結(jié)果更有效;b參數(shù)對(duì)初始沖刷強(qiáng)度的定量分析結(jié)果與MFFn曲線(xiàn)分析結(jié)論一致,但無(wú)法反應(yīng)初始沖刷的中間變化過(guò)程。研究發(fā)現(xiàn)該工業(yè)聚集區(qū)各土地利用類(lèi)型初始沖刷強(qiáng)度分別是工業(yè)區(qū)商住混合區(qū)生態(tài)停車(chē)場(chǎng);區(qū)域內(nèi)最大雨強(qiáng)和降雨量越大,初始沖刷效應(yīng)越明顯;不可滲透地面是低雨強(qiáng)降雨事件的主要污染源,而在高雨強(qiáng)降雨事件中可透性地面也是主要污染源之一。(3)對(duì)初期雨水污染負(fù)荷特征研究表明,工業(yè)聚集區(qū)初期雨水污染負(fù)荷排放與初始沖刷效應(yīng)一致,每10%的累積徑流輸出的累積污染負(fù)荷隨著累積流量增加而減小;采用FFn法對(duì)工業(yè)聚集區(qū)初期雨水污染負(fù)荷的分布特征進(jìn)行分析,得出該區(qū)域TSS、COD、TN和TP等四個(gè)指標(biāo)的FF40的平均值分別是55%、53%、58%和61%,對(duì)工業(yè)聚集區(qū)初期雨水截流探討認(rèn)為FF40是同沙水庫(kù)集水區(qū)初期雨水徑流截流參考最低標(biāo)準(zhǔn);通過(guò)相關(guān)性、PCA和多元線(xiàn)性回歸等方法分析,發(fā)現(xiàn)初期雨水污染負(fù)荷主要影響要素是雨前干期長(zhǎng)度(ADD)、平均雨強(qiáng)(I)和降雨量(RD)。(4)對(duì)不同構(gòu)型濕地污染物去除規(guī)律及影響因素研究表明,復(fù)合折流濕地床體上層和底層DO和p H值變化差異比水平潛流要小,床體特征更適宜好氧微生物生長(zhǎng),種植植物后更快運(yùn)行穩(wěn)定,對(duì)污染負(fù)荷的適應(yīng)范圍也更大。穩(wěn)定運(yùn)行后兩個(gè)濕地系統(tǒng)對(duì)工業(yè)聚集區(qū)面源污染凈化效良好,復(fù)合折流比水平潛流濕地對(duì)COD、TN、NH4+-N和菲平均處理效率更高,分別高出4.55%、6.36%、15.42%和2.52%;兩個(gè)濕地對(duì)TP和重金屬的去除效率差異不大。COD、TP及菲的去除在兩個(gè)濕地床體前1/4段已基本完成;TN和NH4+-N在濕地床體前1/2段的去除量均達(dá)到總?cè)コ康?1%。床體上層是污染物去除的主體部分,復(fù)合折流比水平潛流濕地在床體底層去除效率更高。(5)對(duì)不同構(gòu)型濕地基質(zhì)酶活性研究表明,兩個(gè)濕地不同床體位點(diǎn)脫氫酶(Dehydrogenase,DHA)、過(guò)氧化氫酶(Catalase,CAT)酶活的季度變化趨勢(shì)相似。多酚氧化酶(Polyphenol Oxidase,PPO)活性因PAHs的存在和降解而增強(qiáng),其酶活在床體前1/4段較高,后3/4段沿程差異不明顯。硝酸鹽還原酶(Nitrate Reductase,NR)活性與NO3--N濃度顯著正相關(guān)(p0.01)。DHA和CAT在復(fù)合折流濕地比在水平潛流濕地中床體上層的底層差異要小,在復(fù)合折流濕地中DHA和CAT與COD、TN、TP去除負(fù)荷的相關(guān)性更顯著。(6)對(duì)不同構(gòu)型濕地微生物群落結(jié)構(gòu)研究顯示,復(fù)合折流和水平潛流兩個(gè)濕地系統(tǒng)微生物群落結(jié)構(gòu)復(fù)雜,菌群特征隨季節(jié)和床體空間表現(xiàn)出近似的變化規(guī)律;復(fù)合折流和水平潛流濕地夏季香農(nóng)指數(shù)分別比冬季高0.224和0.383,濕地夏季微生物多樣性明顯高于冬季;夏季兩個(gè)濕地香農(nóng)指數(shù)基本一致,在冬季復(fù)合折流濕地要高出0.188,復(fù)合折流濕地微生物多樣性季節(jié)變化相對(duì)較小。在兩個(gè)濕地床體內(nèi),在夏季復(fù)合折流和水平潛流濕地上層比底層香農(nóng)指數(shù)分別大0.09和0.123,冬季分別大0.124和0.225,兩個(gè)濕地在夏季床體微生物多樣性分布比冬季更加均勻,復(fù)合折流比水平潛流濕地床體多樣性分布更加均勻。生物多樣性指數(shù)的空間差異性與污染物去除效能的空間分布規(guī)律相吻合,污染物去除效能與微生物多樣性存在正相關(guān)關(guān)系。切膠測(cè)序發(fā)現(xiàn)兩個(gè)濕地系統(tǒng)中優(yōu)勢(shì)條帶主要集中在變形菌門(mén)Proteobacteria sp.(32%)和擬桿菌門(mén)Bacteroidetes sp.(29%),檢測(cè)出了與脫氮、菲的降解有關(guān)菌株。
【關(guān)鍵詞】：工業(yè)聚集區(qū) 面源污染 初始沖刷 初期雨水 人工濕地 微生物群落結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：X52
【目錄】：

• 摘要5-8
• ABSTRACT8-16
• 第一章 緒論16-39
• 1.1 城市面源污染16-22
• 1.1.1 城市面源污染概念16-17
• 1.1.2 城市面源污染物來(lái)源17-20
• 1.1.3 城市面源污染特征20-21
• 1.1.4 城市面源污染影響因素21-22
• 1.2 城市面源污染初始沖刷22-26
• 1.2.1 初始沖刷概念22-23
• 1.2.2 初始沖刷描述方法與評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)23-25
• 1.2.3 初始沖刷研究進(jìn)展25-26
• 1.3 城市面源污染控制研究26-29
• 1.3.1 城市面源污染危害26-27
• 1.3.2 城市面源污染控制技術(shù)27-29
• 1.4 人工濕地研究進(jìn)展29-35
• 1.4.1 人工濕地的概念、組成及功能29
• 1.4.2 人工濕地的基本類(lèi)型29-31
• 1.4.3 人工濕地凈化機(jī)理31-33
• 1.4.4 人工濕地對(duì)面源污染控制33-34
• 1.4.5 人工濕地微生物群落34-35
• 1.5 研究目的與研究?jī)?nèi)容35-39
• 1.5.1 本文研究目的和意義35-36
• 1.5.2 本文研究?jī)?nèi)容36-39
• 第二章 工業(yè)聚集區(qū)面源污染負(fù)荷特征研究39-57
• 2.1 引言39-40
• 2.2 材料與方法40-45
• 2.2.1 研究區(qū)域概況40-41
• 2.2.2 采樣點(diǎn)布置41-42
• 2.2.3 樣品采集與分析42-44
• 2.2.4 場(chǎng)次降雨污染物平均濃度（EMC）44
• 2.2.5 單位面積場(chǎng)次降雨徑流污染負(fù)荷（EPL）44
• 2.2.6 統(tǒng)計(jì)分析44-45
• 2.3 結(jié)果與討論45-55
• 2.3.1 區(qū)域降雨特征分析45-46
• 2.3.2 工業(yè)聚集區(qū)面源污染EMC分析46-50
• 2.3.3 工業(yè)聚集區(qū)面源污染EPL分析50-52
• 2.3.4 降雨和集水區(qū)特征對(duì)污染輸出的影響52-55
• 2.4 本章小結(jié)55-57
• 第三章 工業(yè)聚集區(qū)面源污染輸出特征研究57-75
• 3.1 引言57-58
• 3.2 材料與方法58-60
• 3.2.1 研究區(qū)域概況58
• 3.2.2 樣品采集與分析58
• 3.2.3 M(V)曲線(xiàn)模型58-59
• 3.2.4 MFFn比率曲線(xiàn)59
• 3.2.5 b參數(shù)模型59-60
• 3.2.6 統(tǒng)計(jì)分析60
• 3.3 結(jié)果與討論60-73
• 3.3.1 不同降雨情景污染物輸出60-63
• 3.3.2 不同下墊面污染物輸出63-64
• 3.3.3 初始沖刷效應(yīng)M(V) 分析64-68
• 3.3.4 初始沖刷效應(yīng)MFFn分析68-71
• 3.3.5 降雨徑流初期沖刷效應(yīng)b參數(shù)定量71-73
• 3.4 本章小結(jié)73-75
• 第四章工業(yè)聚集區(qū)面源污染初期雨水特征研究75-86
• 4.1 引言75-76
• 4.2 材料與方法76-77
• 4.2.1 研究區(qū)域概況76
• 4.2.2 樣品采集與分析76
• 4.2.3 污染負(fù)荷比例FFn值76-77
• 4.2.4 統(tǒng)計(jì)分析77
• 4.3 結(jié)果與討論77-85
• 4.3.1 初期雨水負(fù)荷分布研究77-80
• 4.3.2 初期雨水特征參數(shù)相關(guān)性分析80-81
• 4.3.3 初期雨水特征參數(shù)PAC分析81-83
• 4.3.4 初期雨水負(fù)荷回歸分析83-85
• 4.4 本章小結(jié)85-86
• 第五章 工業(yè)聚集區(qū)面源污染不同構(gòu)型濕地控制研究86-112
• 5.1 引言86-87
• 5.2 材料與方法87-92
• 5.2.1 人工濕地設(shè)計(jì)與建設(shè)87-90
• 5.2.2 人工濕地運(yùn)行90-91
• 5.2.3 樣品采集與分析91
• 5.2.4 統(tǒng)計(jì)分析91-92
• 5.3 結(jié)果與討論92-110
• 5.3.1 pH和DO濃度變化規(guī)律分析92-94
• 5.3.2 植物、運(yùn)行間隔時(shí)間和HRT影響分析94-98
• 5.3.3 耗氧有機(jī)物去除規(guī)律及影響分析98-101
• 5.3.4 氮元素去除規(guī)律及影響分析101-105
• 5.3.5 磷元素去除規(guī)律及影響分析105-107
• 5.3.6 重金屬及PAHs去除規(guī)律分析107-110
• 5.4 本章小結(jié)110-112
• 第六章 面源污染控制不同構(gòu)型濕地土壤酶活及菌群研究112-136
• 6.1 引言112-113
• 6.2 材料與方法113-116
• 6.2.1 樣品采集113-114
• 6.2.2 土壤酶活測(cè)定114
• 6.2.3 PCR-DGGE及DNA測(cè)序114-116
• 6.2.4 數(shù)據(jù)處理116
• 6.3 結(jié)果與討論116-135
• 6.3.1 不同構(gòu)型濕地過(guò)氧化氫酶與凈化特征耦合分析116-119
• 6.3.2 不同構(gòu)型濕地脫氫酶與凈化特征耦合分析119-123
• 6.3.3 不同構(gòu)型濕地多酚氧化酶與PAHs脫除特征分析123-124
• 6.3.4 不同構(gòu)型濕地硝酸鹽還原酶與硝態(tài)氮脫除特征分析124-125
• 6.3.5 不同構(gòu)型濕地微生物多樣性分析125-132
• 6.3.6 不同構(gòu)型濕地群落結(jié)構(gòu)及演替分析132-135
• 6.4 本章小結(jié)135-136
• 結(jié)論與展望136-141
• 研究結(jié)論136-139
• 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)139
• 研究展望139-141
• 參考文獻(xiàn)141-156
• 攻讀博士期間取得的研究成果156-158
• 致謝158-159
• 附件159

【參考文獻(xiàn)】

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中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

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  本文關(guān)鍵詞：工業(yè)聚集區(qū)面源污染特征及人工濕地控制機(jī)理研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：385491