重交通區(qū)路面徑流重金屬遷移變化特性及其污染控制.pdf

1、為了更好地理解重交通區(qū)地面徑流中重金屬污染，本文以南京繞城公路馬群段為研究對(duì)象，進(jìn)行降雨、路面沉積物及路面徑流重金屬監(jiān)測(cè)試驗(yàn)、靜態(tài)沉降試驗(yàn)和滲濾試驗(yàn)。
　　 考察了降雨、干期路面沉積物中重金屬存在形態(tài)及濃度，分析了重金屬濃度隨季節(jié)變化的特征，并探討了影響降雨、路面沉積物中重金屬形態(tài)分布的因素。本研究區(qū)域降雨中Cu、Zn以溶解態(tài)為主，路面沉積物中Cu各形態(tài)濃度在總濃度中的比例與Zn的不同，但均以殘?jiān)鼞B(tài)居多。降雨及路面沉積物中Cu、

2、Zn隨季節(jié)變化的規(guī)律不同。當(dāng)干期時(shí)間少于100h時(shí)，除可交換態(tài)外，路面沉積物中Cu、Zn總濃度及各自其它形態(tài)濃度均隨干期時(shí)間的增加而增加;而干期時(shí)間對(duì)降雨中Cu、Zn的影響均不顯著。
　　 考察了徑流顆粒遷移、重金屬分布及徑流過(guò)程中重金屬形態(tài)變化特征，分析了顆粒與重金屬分布之間的關(guān)系及影響重金屬分布的因素，探討了降雨、路面沉積物及徑流三者間重金屬形態(tài)變化和質(zhì)量守恒，并建立了降雨、路面沉降物對(duì)徑流重金屬影響的評(píng)價(jià)方程。徑流中Cu各

3、形態(tài)濃度的大小順序與Zn的相同，但Cu各形態(tài)之間的相互影響程度不同于Zn的。Hg以固定態(tài)為主。徑流過(guò)程中Cu、Zn、Hg各形態(tài)及不同粒徑段顆粒的變化特征均隨降雨類型變化而不同。Cu、Zn及Hg的各形態(tài)濃度在顆粒中的分布各異。Cu、Zn及Hg的形態(tài)分布受顆粒比表面積、干期時(shí)間、溫度、pH值、電導(dǎo)率及氧化還原電位影響的程度各不相同。降雨中Cu、Zn與路面沉積物中被淋溶的Cu、Zn之間均分別存在相互轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化關(guān)系。降雨、路面沉積物及徑流三者間

4、Cu、Zn近似滿足質(zhì)量守恒。所建立的評(píng)價(jià)方程能反映降雨、路面沉積物對(duì)徑流重金屬的貢獻(xiàn)情況，可用于預(yù)測(cè)徑流重金屬對(duì)受納環(huán)境的污染程度。
　　 通過(guò)沉降手段預(yù)處理徑流重金屬，考察了沉降過(guò)程中重金屬形態(tài)變化特征，分析了顆粒去除特征及其與重金屬去除的關(guān)系，探討了重金屬去除的影響機(jī)制。碳酸鹽結(jié)合態(tài)Cu、有機(jī)物結(jié)合態(tài)Cu及殘?jiān)鼞B(tài)Cu的較快沉降對(duì)Cu沉降特征的影響較大。沉降較快的有機(jī)物結(jié)合態(tài)Zn及殘?jiān)鼞B(tài)Zn明顯影響Zn的沉降速率和效率。固定態(tài)

5、Hg的快速沉降導(dǎo)致Hg顯著減少。不同雨型降雨事件徑流沉降過(guò)程中各粒徑段顆粒的變化特征不同。Cu、Zn的去除速率慢于TSS的，而Hg的去除速率快于TSS的。不同粒徑段大顆粒(＞75μm)對(duì)沉降初期Cu、Zn及Hg的去除均存在不同程度的影響。TSS初始分布、重金屬形態(tài)初始濃度、顆粒比表面積、溫度、pH值、氧化還原電位及電導(dǎo)率對(duì)重金屬沉降去除的影響各不相同。
　　 通過(guò)滲濾手段進(jìn)一步處理經(jīng)沉降后的徑流重金屬，考察了碎石～土壤系統(tǒng)中徑流

6、重金屬的分布、去除特征，分析了該系統(tǒng)對(duì)顆粒的削減及影響重金屬去除的環(huán)境條件，并探討了新型吸附材料去除溶解態(tài)重金屬的特性及機(jī)理。停留時(shí)間為6h的碎石～土壤滲濾系統(tǒng)對(duì)Cu、Zn的去除效果最佳;沿該系統(tǒng)深度方向，Cu、Zn濃度呈非線性遞減;表層35cm厚度的土壤可截留大部分可去除的Cu、Zn。顆粒去除對(duì)重金屬去除的影響程度隨滲濾層厚度的增加而增加。季節(jié)（溫度）、pH值、氧化還原電位及干期時(shí)間對(duì)重金屬去除有不同程度的影響。采用堿化后檸檬草(ML

7、G)、炭化檸檬草(CLG)、炭化報(bào)紙(CN)及炭化護(hù)根(CM)去除溶解態(tài)重金屬。MLG、CLG及CM吸附Cu、Zn及Cd的等溫線均可很好地被Langmuir模型模擬，且最大吸附量分別為13.9mgCu/gMLG，15.9mgZn/gMLG及39.5mgCd/gMLG;34.4mgCu/gCLG,38.9mgZn/gCLG及29.6mgCd/gCLG;30.8mgCu/gCM,69.9mgZn/gCM及27.5mgCd/gCM。FTIR分