武漢市動物園面源污染控制技術(shù)及其機理研究.pdf

1、隨著旅游事業(yè)的蓬勃發(fā)展，城市旅游區(qū)的面源污染日趨加重，造成周圍水環(huán)境的水質(zhì)和景觀功能逐漸喪失。目前，國內(nèi)外關(guān)于城市旅游區(qū)面源污染控制技術(shù)及其機理的研究相對較少，這嚴(yán)重阻礙了城市旅游區(qū)水環(huán)境質(zhì)量和景觀功能的改善。本研究選擇武漢市動物園作為城市旅游區(qū)的典型代表，較系統(tǒng)地研究了武漢市動物園面源污染的特征、控制技術(shù)和控制機理，并總結(jié)提出了城市旅游區(qū)面源污染的控制原則和對策，主要研究結(jié)論如下： 1.武漢市動物園的面源污染與其它區(qū)域相比，

2、主要有以下特征：1)是一種離散型小點源和面源混合型的污染；2)暴雨徑流的初期沖刷效應(yīng)依然存在。在暴雨徑流的前期，徑流中污染物的濃度和負荷相對較高，但這種初期沖刷效應(yīng)與其他城市區(qū)域相比較弱；3)氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)是徑流中的主要污染物，山坡暴雨徑流是徑流中顆粒物的主要來源，顆粒態(tài)是污染物的主要形態(tài)；4)動物園的透水性地表比例高，生態(tài)工程技術(shù)是控制面源污染的有效途徑。 2.根據(jù)武漢市動物園面源污染的特征，在猩猩館流域和犬科館流域分別采用

3、了塘.濕地在線控制技術(shù)和濾渠.塘離線控制技術(shù)，通過系統(tǒng)研究這兩種控制技術(shù)的特點以及對面源污染的控制效果，主要獲得以下研究結(jié)果：1)在線控制技術(shù)和離線控制技術(shù)可以分別攔截流域內(nèi)降雨量在66.7mm和31.3mm以下的降雨徑流；2) 2005年，在線控制技術(shù)和離線控制技術(shù)對暴雨徑流中的TN、TP、TSS和COD的年持留率分別可以達到97.9％、98.0％、98.2％、97.8％和83.9％、82.9％、86.4％、85.5％；3) 在線控制

4、技術(shù)對暴雨徑流的產(chǎn)流時間、徑流流速和流量具有多重在線調(diào)控作用，適用于土地資源相對豐富的城市旅游區(qū)。離線控制技術(shù)是一種經(jīng)濟高效的暴雨徑流污染處理系統(tǒng)，其關(guān)鍵是截流初期污染較重的降雨徑流，不僅適用于旅游區(qū)，而且可以用于土地資源相對緊張的城市居民區(qū)、商業(yè)區(qū)和工業(yè)區(qū)等其他區(qū)域。 3.通過研究塘和濕地中水、土壤、沉積物和水生植物中養(yǎng)分含量的時空變化規(guī)律以及各個指標(biāo)之間的相互關(guān)系，進一步探索了塘一濕地在線控制模式的凈化機理，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：

5、1)塘和濕地中氧化還原電位(ORP)的變幅是-120～220mv，主要發(fā)生了硫、鐵和錳體系的氧化和還原。ORP 與其他指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)大小順序為 DO、pH、SpCond、全錳、NH<,4><'+>-N、Fe<'2+>、溫度、TDN和TDP；2)除DO、ORP和硫酸鹽外，其它各種指標(biāo)的濃度一般在雨季大于非雨季；3)濕地土壤和基質(zhì)的吸附是去除徑流中污染物的主要途徑。濕地土壤中不同指標(biāo)的濃度表現(xiàn)出明顯的季節(jié)性規(guī)律，影響因素主要有降雨、溫度和植

6、被。從年度差異來看，濕地土壤中的污染物濃度逐年升高，已經(jīng)成為流域中污染物的一個庫；4)濕地沉積物既是污染物的一個重要匯，又是污染物的主要內(nèi)源。有機質(zhì)、全氮和堿解氮主要集中在沉積物的表層10cm，濃度明顯高于周圍土壤；5)菖蒲、蘆葦和美人蕉對濕地中的污染物具有較強的吸收能力。水生植物在腐爛過程中不僅釋放污染物，同時對污染物也具有一定的吸附能力，并且在冬季所攜帶的養(yǎng)分含量高于夏季。鳶尾釋放的COD<,Mn>和 TP 量最大，其次是香蒲、菖蒲

7、和美人蕉，蘆葦釋放量最少。而菖蒲和香蒲對水中COD<,Mn>和 TP的吸附量最大，其次是鳶尾、美人蕉和蘆葦；6) 隨著水力負荷的增大，在冬季濕地對污染物的去除率逐漸降低，甚至為負。 4.通過比較9種基質(zhì)材料對暴雨徑流中營養(yǎng)物質(zhì)的吸附特性以及靜態(tài)和動態(tài)吸附能力，進一步揭示了濾渠一塘離線控制技術(shù)的凈化機理，研究結(jié)果表明：1)從相關(guān)系數(shù)大小來看，土壤、白礬石、陶粒、鋼渣、石灰石、碎石和蛭石對營養(yǎng)物質(zhì)的吸附過程更適合用 Frcundl

8、ich 方程來描述，而沙子和沸石適合用 Langmuir方程；2) 不同的基質(zhì)材料對銨態(tài)氮的吸附平衡時間順序為沸石和蛭石>沙子和陶粒>其他，對供試水中的銨態(tài)氮具有較高的去除效率而對NO<,3><'->-N吸附較弱，其中沙子、土壤、沸石和蛭石對NH<,4><'+>-N去除率大于90％；3)9種供試基質(zhì)對磷酸鹽的動態(tài)去除效率高于其他形態(tài)的磷，其中對磷素的平衡吸附量大小順序為沸石、土壤、蛭石>陶粒、鋼渣、石灰石>碎石、沙子和白礬石，對磷素的動

9、態(tài)吸附能力為沸石、石灰石、白礬石、土壤>鋼渣、碎石、沙子>陶粒和蛭石；4)沸石、蛭石、陶粒和沙子對暴雨徑流中的氮素去除能力較強，而石灰石、沸石和土壤對暴雨徑流中的磷素具有較強的去除能力。 5.城市旅游區(qū)面源污染的控制方案必須是一個基于流域尺度上的系統(tǒng)性方案，以管理為主、工程為輔的原則為主導(dǎo)，所有的工程技術(shù)應(yīng)服從旅游區(qū)整體的管理和未來規(guī)劃，并根據(jù)現(xiàn)場條件盡量采用就地、分散式處理?？刂圃瓌t主要有源頭控制原則、水量和TSS削減原則、