我國(guó)城市的水問題越來(lái)越突出(資源缺乏、污染嚴(yán)重、內(nèi)澇頻發(fā)),極大的制約了城市的可持續(xù)發(fā)展。如何科學(xué)地利用雨水緩解城市水資源緊張的矛盾、有效地削減暴雨徑流,成為一個(gè)備受關(guān)注的問題。針對(duì)雨水徑流污染問題,美國(guó)提出了低影響開發(fā)(Low Impact Development,LID)的概念,將雨水低影響控制利用設(shè)施設(shè)計(jì)貫通于整個(gè)城市的規(guī)劃設(shè)計(jì)過(guò)程之中,在技術(shù)上主要從源頭、中間、末端三方面進(jìn)行控制,這些技術(shù)對(duì)我國(guó)的城市雨水污染控制與利用很有借鑒意義。本研究旨在對(duì)徑流雨水中典型污染物(營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、重金屬以及有機(jī)污染物等)在LID設(shè)施中遷移轉(zhuǎn)化進(jìn)行深入研究,以探究城市雨水問題以及為海綿城市的建設(shè)提供技術(shù)支撐。研究通過(guò)LID模擬裝置,對(duì)四種不同城市功能區(qū)徑流雨水在經(jīng)過(guò)植草溝和生態(tài)混凝土駁岸帶處理后的的凈水性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)。通過(guò)紫外-可見光吸收光譜(UV-vis)、三維熒光光譜(3D-EEMs)、同步熒光光譜(SFS)等熒光光譜的測(cè)定,配合平行因子分析、主成分分析、相關(guān)性分析和二維相關(guān)光譜等分析工具來(lái)分析北京雨水徑流樣品在LID設(shè)施中DOM的特性。通過(guò)跟蹤DOM光譜的變化,量化了LID設(shè)施處理DOM的過(guò)程。徑流雨水在通過(guò)LID設(shè)施前水樣中總氮(TN)和總磷(TP)的濃度相對(duì)較高,總懸浮物(TSS)和總有機(jī)碳(TOC)在出水徑流中下降了50.00%至95.23%。道路區(qū)域,古典園林區(qū),核心商業(yè)區(qū)域和住宅區(qū)域四個(gè)功能區(qū)的TP,TN和TOC的去除率分別達(dá)到96.22%-99.45%,81.87%-99.72%和94.40-95.52%。植草溝處理對(duì)重金屬(Heavy Metal,HM)離子Cu~(2+),Zn~(2+),Pb~(2+)和Cr~(2+)的去除率為30.95%-97.39%。生態(tài)混凝土駁岸在四個(gè)功能區(qū)中對(duì)重金屬離子的去除率可達(dá)83.15%-99.10%,凈化效果明顯。光譜參數(shù)表明在LID設(shè)施處理后,DOM的腐殖質(zhì)和芳香性增加,四個(gè)功能區(qū)的徑流DOM的芳香度和分子量均呈現(xiàn)出水大于進(jìn)水�；谄叫幸蜃臃治�(PARAFAC)對(duì)三維熒光數(shù)據(jù)的分析,四個(gè)功能區(qū)徑流雨水經(jīng)過(guò)處理分解出DOM的三個(gè)主要成分,包括兩種腐殖質(zhì)成分和一種類蛋白成分。通過(guò)主成分分析和相關(guān)性分析,可以發(fā)現(xiàn)雨水徑流中DOM組分的變化隨著功能區(qū)的改變和LID設(shè)施處理而變化。徑流污染中的DOM和其他污染物主要呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系,營(yíng)養(yǎng)類污染物可與DOM一同被生態(tài)混凝土處理,重金屬污染物可能與DOM具有絡(luò)合作用而被凈化。通過(guò)熒光淬滅實(shí)驗(yàn)和絡(luò)合常數(shù)計(jì)算,發(fā)現(xiàn)植草溝出水中Cu~(2+)可以和類蛋白物質(zhì)和類腐殖質(zhì)物質(zhì)同時(shí)發(fā)生絡(luò)合反應(yīng),且Cu~(2+)與類蛋白物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的程度強(qiáng)于與類腐殖質(zhì)物質(zhì)。生態(tài)混凝土駁岸帶雨水徑流進(jìn)出水中Pb~(2+)也可以和類蛋白物質(zhì)和類腐殖質(zhì)物質(zhì)同時(shí)發(fā)生絡(luò)合反應(yīng),且Pb~(2+)對(duì)類腐殖質(zhì)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的敏感程度強(qiáng)于與類蛋白物質(zhì)。此外,二維相關(guān)光譜(2D-COS)的結(jié)果表明,不同的LID設(shè)施以及徑流雨水在通過(guò)LID后,結(jié)合位點(diǎn)和序列會(huì)受到影響,絡(luò)合位點(diǎn)發(fā)生變化,但兩種重金屬的結(jié)合能力與位點(diǎn)各不相同:外部擾動(dòng)下植草溝G2中的峰值強(qiáng)度高,表明植草溝G2中的徑流出水樣品更容易受到Cu~(2+)變化的影響;徑流雨水在經(jīng)過(guò)生態(tài)混凝土駁岸帶后,Pb~(2+)更易于與DOM結(jié)合,且對(duì)類腐殖質(zhì)物質(zhì)的敏感性更高。本研究可深入對(duì)雨水中典型污染物相互作用、遷移轉(zhuǎn)化及其環(huán)境效應(yīng)的認(rèn)識(shí),有助于更好的利用雨水保障城市水資源補(bǔ)給。
【學(xué)位單位】：北京建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：X52
【部分圖文】：

技術(shù)路線示意圖

第 2 章 實(shí)驗(yàn)材料及方法水是根據(jù)北京市的雨水強(qiáng)度公式設(shè)計(jì)的，具體如下：（2-1）其中 q 代表雨水強(qiáng)度（L·s-1·ha-1）; p 是復(fù)發(fā)間隔，選擇為 2 年; t 是道路徑流樣本到達(dá)流入草地沼澤地的集水區(qū)最遠(yuǎn)點(diǎn)所需的時(shí)間（選擇 5 分鐘）。因此，計(jì)算的 q 值為402·L·s-1·ha-1：約 12.5L·min-1。取樣時(shí)間間隔設(shè)計(jì)為 1min，2min，5min，10min，20min，30min 和 1h。由于本研究中 PARAFAC 分析是對(duì)三維數(shù)據(jù)陣列進(jìn)行的，該數(shù)據(jù)陣列至少由 50 個(gè) DOM 樣本的 EEM 光譜數(shù)據(jù)組成，因此我們從兩個(gè)植草溝中一共收集了 50個(gè)以上樣本。

植草溝實(shí)驗(yàn)裝置

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2 郭雨o

本文編號(hào)：2827527