重庆城市降雨径流中重金属的输出特征及其风险评估

西南大学硕士学位论文重庆城市降雨径流中重金属的输出特征及其风险评估姓名：田小松申请学位级别：硕士专业：环境工程指导教师：张进忠；单保庆20110420摘要重庆城市降雨径流中重金属的输出特征及其风险评估环境工程专业硕士研究生：田小松指导教师：张进忠教授单保庆研究员摘要当点源污染得到有效控制后，由城市地表径流造成的面源污染对水环境的影响正日益凸显，并成为城市水体污染的重要来源。城市下垫面累积的重金属是降雨径流中重金属污染的主要来源之一。街道尘土和降雨径流系统中的重金属输出及其潜在风险，正逐渐演变为普遍关注和亟待解决的问题。本文以长江上游、水网密布、正处于快速城市化的重庆市渝北区和江北区为研究区域，该区域依托嘉陵江支流一盘溪河。通过连续监测2008～2009年的降雨事件，以城市降雨径流颗粒物和重金属为主要研究对象，分析径流中颗粒物和重金属的输出特征、径流系统重金属的源．汇特征，评估重金属在城市街道尘土．降雨径流系统中的潜在风险，旨在明确城市降雨径流中重金属的污染过程和主要控制环节，取得了如下的主要研究成果：1．各次降雨事件中，城市降雨径流颗粒物的粒径分布均呈现明显的时间变化特征。降雨径流中的颗粒物粒径以<300grn为主。随着降雨时间的推移，<451．tm的径流颗粒物比例逐渐增加，随后趋于稳定。屋顶、道路、下水道和河流采样点的颗粒物中，均以<45gin颗粒物的体积百分数最大，分别达到52．54％、63．96％、47．65％和51．81％。比较发现，屋顶径流中的颗粒物最细，其45～75、75-150、150-300岬粒径范围内颗粒物的体积百分数较小。停车场、道路和河流中<45岬颗粒物的质量百分数均超过50％，河流<45岬颗粒物的质量百分数均超过80％。两南大学硕十学何论文2．城市降雨径流中重金属的输出形态以颗粒态形式为主，不同重金属的颗粒态百分数差异明显。研究发现，降雨径流中Cr、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb的颗粒态百分数分别为80．11％、90．89％、75．66％、84．63％、97．17％和99．45％。重金属与颗粒物的相关性随颗粒物粒径的增大而减小。所有被测重金属的浓度与<45lam颗粒物的百分数呈显著的正相关关系(p<0．05，n=10)；Ni、Cu、Zn、Cd和Pb浓度与<459m和45～75“m颗粒物的百分数呈显著的正相关关系(p<0．01，rl=10)。3．随着颗粒物粒径的减小，街道尘土中重金属的浓度逐渐增加，而径流颗粒物中重金属的浓度变化趋势不明显。粒径为150～300gm的径流颗粒物中Cr、Zn、Cd和Pb的浓度比街道尘土高。4．重庆市区街道尘土受到Cr、Cu和Zn的污染严重，对城市水环境质量和水生生态系统干扰较大；工业区、商业区和停车场<45lam和45～75gm的街道尘土中Cr、Cu和Zn超过单个重金属的最高效应阀值(SEL)，对环境构成严重危害风险。150-300lam径流颗粒物中Zn和Pb对城市水体构成严重危害风险。工业区150～300gm颗粒物中Cr、Ni、Cu、Zn和Pb对环境有严重危害风险。5．在输出过程中，重金属主要附着在<45gm的颗粒物上，并发生迁移。<45lain的径流颗粒物中Cr、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb载荷分布差异明显，其中河流分别为74．O％、85．O％、73．3％、61．O％、63．5％和67．5％，道路分别为50．7％、58．7％、60．1％、45．1％、51．8％和52．3％，停车场分别为41．1％、46．1％、52．2％、38．6％、46．4％和45．1％。6．街道尘土中Zn和Cd对城市水环境的影响风险高，道路和停车场Cd的释放风险明显高于河流。道路径流颗粒物中Cd的醋酸盐结合态百分数为31．4％，对环境构成高释放风险；停车场径流颗粒态Cd对环境构成高释放风险，Ni和Zn对环境构成中等释放风险；河流Zn和Cd对环境构成中等释放风险。降雨过程中，重金属对城市水环境的风险没有明显变化。关键词：城市降雨径流；非点源污染：重金属；输出特征：风险评估IIAbstractOutputCharacteristicsandRiskAssessmentofHeavyMetalsinRainfallRunoffinChongqing．MasterCandidateofEnvironmentalEngineering：TianXiaosongSupervisor：Prof．ZhangJinzhongProf．ShanBaoqingAbstractAsthepointpollutionhasbeenundercontrol，non．pointpollutionsourcefromurbansurfacerunoffmakesanobviouseffectonurbanwaterenvironment