重金属在城市地表径流中迁移转化规律研究
发布时间：2021-10-22 09:45
近年来,随着城市化进程的快速推进,城市面积不断扩张,传统的农田和林地等下渗性良好的路面逐渐被沥青、水泥、混凝土等透水性能差的路面代替,致使城市径流污染问题日益严重,已然成为城市水环境污染的主要源头之一。因此,为有效的降低径流污染对城市水环境所造成的影响,对城市地表径流中污染物迁移转化特性的深入研究已势在必行。城市地表径流中污染物种类繁多,其中重金属作为持久性污染物,在水环境中存在时间长且易与地表颗粒物结合迁移,是造成径流污染的典型污染物,受到研究学者们的广泛关注。本研究以重金属为主要研究对象,首先通过分区采样调研,从含量、形态和粒级效应等角度揭示研究区域内地表颗粒物中重金属的赋存特征,并进行多角度污染风险评价;其次,通过人工模拟径流冲刷实验,阐明不同降雨条件下颗粒物中重金属迁移转化规律;再结合动态柱实验,研究不同生物滞留填料介质中的重金属迁移规律,同时探究不同氧化还原电位、溶解氧含量、有机质含量等因素对重金属迁移的影响。本研究旨在通过上述三部分实验内容,完整的揭示重金属从富集到被径流冲刷发生迁移,再到随地表径流进入雨水设施的全过程迁移转化规律。本文所得主要结论如下:（1）各类重金属平均...
【文章来源】：北京建筑大学北京市
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
研究技术路线图
第2章地表颗粒物中重金属的赋存特性与风险评价6第2章地表颗粒物中重金属的赋存特性与风险评价2.1引言随城市人口的快速增加及城市面积的不断扩张，城乡结合部已然成为人类生产生活的主要区域，其内部重金属污染状况与城市整体重金属污染问题密切相关[47-49]。因此，本章主要对城乡结合部及周边城市功能区内不同点位地表颗粒物中7种重金属（As、Cd、Cr、Cu、Mn、Pb、Zn）的赋存状况进行研究，揭示不同粒径地表颗粒物中重金属的污染负荷、形态分布及粒级效应等赋存特征，并针对各项指标选多种评价方法，对研究域内的重金属进行系统的风险评价。2.2研究方法2.2.1研究区域概况北京市大兴区（116°13’E—116°43’E，39°26’N—39°51’N）位于北京市南部，区中心距市中心约13公里。全区地处永定河的冲积平原上，地势自西向东南缓倾，全景大部分地区在海拔14-52米之间。该区域四季分明，属暖温带半湿润大陆季风气候，年平均气温为11.6℃，年平均降水量为556mm，常住人口为156万人。本研究以北京市大兴区城乡结合部为中心，选取六个功能区城乡结合部区（大兴区芦城村附近）、商业区（荟聚购物中心）、交通区（五环路出入口）、工业区（北京亦庄经济开发区）、休闲区（念坛公园）和住宅区（东亚马赛公馆）共23个采样点，在北京市干旱季节内集中完成样品采集。采样点分布见图2-1。图2-1北京市大兴区采样点分布Fig.2-1StudysitesinDaxingDistrictofBeijing
第2章地表颗粒物中重金属的赋存特性与风险评价12图2-2不同城市功能区中重金属含量分布（图中横线代表相应重金属的环境背景值）Fig.2-2HeavymetalconcentrationsintheRDSvs.landtypes.(Thehorizontallineineachrowrepresentsthemeanbackgroundvalueofheavymetals.)此外，如图2-1所示，不同用地类型对重金属分布有着显著影响。与自然区相比，交通区内Cu、Cr、Cd含量均较高，Zn含量稍高于自然区；居民区内As和Cu含量较高；商业区内，除As外，其它各类重金属含量均与自然区相似；工业区内城乡结合部区域内重金属含与自然区有较大差异，其中仅有XXB和JYZ两个采样点内重金属含量与自然区相似，且As和Cr的含量明显高于自然区。As和Cr的大量富集与砷化物和含Cr材料，如玻璃、皮革、纺织品、陶瓷、颜料、耐火材料等的大量应用有着密切关系[21,57]。在北京市内，城市交通是Cu和Zn的主要来源，同时，含Zn镀层的应用也是城市环境中Zn的主要来源之一[58]。2.3.2地表颗粒物中重金属形态分析如图2-3所示，不同形态（可交换态F1、碳酸盐结合态F2、Fe-Mn氧化物结合态F3、有机物结合态F4、残渣态F5）重金属平均含量依次为：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。城乡结合部区域内大部分重金属以残渣态存在，平均占重金属总量的62.9%，其中Cr残渣态含量占比最高，为83.93%；Pb残渣态含量占比最低，为49.74%，与Marco对于重金属形
【参考文献】：
期刊论文
[1]北京城乡接合部地表颗粒物中重金属污染负荷及健康风险评价[J]. 李海燕,王垚森,张晓然,闫磊,武利园,金弈,崔如,杨志超. 地学前缘. 2019(06)
[2]氧化还原电位对土壤中重金属环境行为的影响研究进展[J]. 毛凌晨,叶华. 环境科学研究. 2018(10)
[3]北京市道路沉积物的粒径分布及其污染特性研究[J]. 王建龙,许怀奥,黄涛,席广朋,涂楠楠. 科学技术与工程. 2018(03)
[4]城市地表颗粒物重金属分布特征及其影响因素分析[J]. 李海燕,石安邦. 生态环境学报. 2014(11)
[5]成都市地表灰尘重金属污染分布特征及健康风险评价[J]. 常仕镭,叶芝祥. 中国环境监测. 2014(02)
[6]街尘与城市降雨径流污染的关系综述[J]. 赵洪涛,李叙勇,尹澄清. 生态学报. 2012(24)
[7]城市地表灰尘重金属研究进展及展望[J]. 王济,张一修,高翔. 地理研究. 2012(05)
[8]不同粒径地表街尘中重金属在径流冲刷中的迁移转化[J]. 何小艳,赵洪涛,李叙勇,连宾,王小梅. 环境科学. 2012(03)
[9]长江三角洲河网地区典型城镇街尘中多环芳烃的污染特征[J]. 赵洪涛,尹澄清,陈梅雪. 生态毒理学报. 2009(01)
本文编号：3450849
【文章来源】：北京建筑大学北京市
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
研究技术路线图
第2章地表颗粒物中重金属的赋存特性与风险评价6第2章地表颗粒物中重金属的赋存特性与风险评价2.1引言随城市人口的快速增加及城市面积的不断扩张，城乡结合部已然成为人类生产生活的主要区域，其内部重金属污染状况与城市整体重金属污染问题密切相关[47-49]。因此，本章主要对城乡结合部及周边城市功能区内不同点位地表颗粒物中7种重金属（As、Cd、Cr、Cu、Mn、Pb、Zn）的赋存状况进行研究，揭示不同粒径地表颗粒物中重金属的污染负荷、形态分布及粒级效应等赋存特征，并针对各项指标选多种评价方法，对研究域内的重金属进行系统的风险评价。2.2研究方法2.2.1研究区域概况北京市大兴区（116°13’E—116°43’E，39°26’N—39°51’N）位于北京市南部，区中心距市中心约13公里。全区地处永定河的冲积平原上，地势自西向东南缓倾，全景大部分地区在海拔14-52米之间。该区域四季分明，属暖温带半湿润大陆季风气候，年平均气温为11.6℃，年平均降水量为556mm，常住人口为156万人。本研究以北京市大兴区城乡结合部为中心，选取六个功能区城乡结合部区（大兴区芦城村附近）、商业区（荟聚购物中心）、交通区（五环路出入口）、工业区（北京亦庄经济开发区）、休闲区（念坛公园）和住宅区（东亚马赛公馆）共23个采样点，在北京市干旱季节内集中完成样品采集。采样点分布见图2-1。图2-1北京市大兴区采样点分布Fig.2-1StudysitesinDaxingDistrictofBeijing
第2章地表颗粒物中重金属的赋存特性与风险评价12图2-2不同城市功能区中重金属含量分布（图中横线代表相应重金属的环境背景值）Fig.2-2HeavymetalconcentrationsintheRDSvs.landtypes.(Thehorizontallineineachrowrepresentsthemeanbackgroundvalueofheavymetals.)此外，如图2-1所示，不同用地类型对重金属分布有着显著影响。与自然区相比，交通区内Cu、Cr、Cd含量均较高，Zn含量稍高于自然区；居民区内As和Cu含量较高；商业区内，除As外，其它各类重金属含量均与自然区相似；工业区内城乡结合部区域内重金属含与自然区有较大差异，其中仅有XXB和JYZ两个采样点内重金属含量与自然区相似，且As和Cr的含量明显高于自然区。As和Cr的大量富集与砷化物和含Cr材料，如玻璃、皮革、纺织品、陶瓷、颜料、耐火材料等的大量应用有着密切关系[21,57]。在北京市内，城市交通是Cu和Zn的主要来源，同时，含Zn镀层的应用也是城市环境中Zn的主要来源之一[58]。2.3.2地表颗粒物中重金属形态分析如图2-3所示，不同形态（可交换态F1、碳酸盐结合态F2、Fe-Mn氧化物结合态F3、有机物结合态F4、残渣态F5）重金属平均含量依次为：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。城乡结合部区域内大部分重金属以残渣态存在，平均占重金属总量的62.9%，其中Cr残渣态含量占比最高，为83.93%；Pb残渣态含量占比最低，为49.74%，与Marco对于重金属形
【参考文献】：
期刊论文
[1]北京城乡接合部地表颗粒物中重金属污染负荷及健康风险评价[J]. 李海燕,王垚森,张晓然,闫磊,武利园,金弈,崔如,杨志超. 地学前缘. 2019(06)
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[3]北京市道路沉积物的粒径分布及其污染特性研究[J]. 王建龙,许怀奥,黄涛,席广朋,涂楠楠. 科学技术与工程. 2018(03)
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[6]街尘与城市降雨径流污染的关系综述[J]. 赵洪涛,李叙勇,尹澄清. 生态学报. 2012(24)
[7]城市地表灰尘重金属研究进展及展望[J]. 王济,张一修,高翔. 地理研究. 2012(05)
[8]不同粒径地表街尘中重金属在径流冲刷中的迁移转化[J]. 何小艳,赵洪涛,李叙勇,连宾,王小梅. 环境科学. 2012(03)
[9]长江三角洲河网地区典型城镇街尘中多环芳烃的污染特征[J]. 赵洪涛,尹澄清,陈梅雪. 生态毒理学报. 2009(01)
本文编号：3450849
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