农村非点源降水径流污染减量研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 张占业 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2007-06-01 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 穆环珍 |
| 关键词 | 农村非点源污染 木质素聚合物 降雨地表径流削减 水体污染 降水促渗 rural non-point source pollution lignin copolymer rainfall runoff water pollution enhance infiltration. |
| 学位专业 | 环境工程 |
| 中文摘要 | " 农村地区降雨径流冲刷地表，引起土壤侵蚀，形成非点源污染，导致的氮、磷等 营养元素随地表径流迁移进入水体，造成相当数量的重要湖泊、河流等水体污染。农 村非点源污染对水体的污染危害，主要是降水地表径流挟带地表驻留污染物迁移导致， 表现为污染发生的广泛性、不确定性和复杂性等，因此，源头污染控制成为削减农村 非点源污染的关键环节，研究并建立功能性聚合物优化改良降水径流界面土壤结构的 方法，强化降水在地表径流界面渗透，原位控制降雨地表径流，减少污染物输出，是 控制农村非点源污染的一种经济有效的途径。本研究通过优选聚合物制备材料，研究 建立优化的聚合物制备方法和工艺，制备一种具有低成本、环境友好的特点的离子化 木质素功能聚合物ILA，通过室内效应研究与实地应用，识别ILA 功能聚合物对降雨 地表径流界面土壤结构的改良效应，强化降水向土壤中渗透力，抑制并削减降水径流， 减少污染物输出，降低污染物随地表径流造成的水体污染危害。本研究建立一种削减 农村非点源地表径流污染方法，预期研究成果为农村非点源污染的源头控制提供技术 支持。 主要研究结果： （1）针对农村非点源污染发生与降雨地表径流密切相关的特点，提出利用功能聚 合物优化改良地表径流界面的方法，促进降雨入渗、削减地表径流污染物输出，控制 农村非点源污染。通过流体力学计算，证明聚合物对径流界优化改良、促进降水渗透 的作用，为聚合物改良土壤，促进降雨入渗提供理论支持。 （2）优选环境友好的聚合物制备材料，研究优化合成方法和工艺条件，制备的聚 合物具有应用效应好、制备成本低、环境关系好的特点。将接枝共聚合与Mannich 反 应有机地结合为一体，制备出在天然大分子有机物木质素骨架中，引入分子长链结构 和离子基团的功能性聚合物ILA。聚合物制备方法研究，进行了常规化学合成与微波辅 助合成产品不同工艺的反应速率与能耗的研究，表明微波辅助合成具有反应速率高于 常规化学合成，产品制备能耗可降低45％的结果，为功能聚合物产业化降低生产成本、 提高生产效率奠定了技术基础。 （3）聚合物效应研究表明，由于ILA 聚合物分子中引入了带电粒子基团，对降水 径流界面的优化改良作用显著，ILA 聚合物改良降水径流界面，能够显著增加≥0.25mm 水稳性团粒数量，其作用与国内外广泛应用于土壤改良的高聚物PAM 相当，而且具有 后期高于PAM 的效果。在2kg/ha-12kg/ha 用量条件下，ILA 聚合物对降水地表径流界 面的优化改良作用随用量增加而上升。4－8kg/ha 用量是ILA 聚合物应用的适宜条件。 对水稻发育研究表明，ILA 聚合物对植物的发育表现出一定的促进作用，没有负作用。 （4）进行了模拟降雨条件下ILA 功能聚合物处理降雨径流界面改良，削减降水地 表径流的效应。结果表明，ILA 功能聚合物使降水径流发生的时间后延并减少径流产 量，与对照相比，不同强度降雨，3kg/ha 聚合物用量，径流产量降低54％-86％，降水 渗透速率提高15％-30％；6kg/ha 聚合物用量，径流产量降低77％-99％，土壤渗透速 率增加17％-39％。径流污染物CODcr、TN、TP、TSS 发生量分别得到明显减少。在 大雨强条件下，ILA 功能聚合物对降水径流的减量较大。小雨强条件下，对污染物的 削减率大。 （5）完成ILA 聚合物实地应用效应研究。结果表明，表层与亚表层施用，表层施 用ILA 聚合物具有更强的提高地表径流界面抗降雨侵蚀和降水渗透性的作用，亚表层 相对不足。降水直接冲击地表，表施使聚合物直接作用于表层土壤，增加了径流界面 抗侵蚀的能力，使径流发生的时间与径流量被延缓和减少，亚表施使聚合物作用的对 象在表层以下层面，接受降水的界面保持原有不良状况，降水径流发生的时间与径流 量都难以得到改善，表现出聚合物的作用发挥缓慢、滞后。亚表层施用聚合物，表现 了对更长时间降雨的入渗具有明显促进作用。研究表明，降水地表径流TSS 发生量与 降雨强度关系密切，高强降雨产流挟带大量TSS，径流污染物CODcr、TN、TP 与径流 TSS 关系密切，TSS 是各种径流污染物的载体，TSS 增加，各污染物负荷上升，降雨径 流TN、TP 与TSS 的相关系数R2 分别达到0.5297 和0.8087。削减径流产量可有效减少 TSS 发生，进而削减CODcr、TN、TP 径流污染物负荷，减少氮、磷向自然水体迁移，因 此，优化改良降水地表径流界面，减少降水径流，是实现非点源污染控制的重要途径。 研究结果表明，研究制备并应用木质素ILA 功能聚合物优化改良降水径流界面， 能够有效削减降雨地表径流污染，实现从源头抑制农村非点源污染发生抑制非点源污 染物对各种水体的污染危害。 " |
| 学科主题 | 水处理工程 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2010-05-26 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/204]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_水污染控制实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 张占业. 农村非点源降水径流污染减量研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2007. |
入库方式： OAI收割
来源：生态环境研究中心
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