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缓流河流悬浮颗粒物特征及对污染物的迁移转化效应

文献类型:学位论文

作者金鑫
答辩日期2019-06
文献子类博士
授予单位中国科学院生态环境研究中心
授予地点北京
导师单保庆
关键词:缓流河流,悬浮颗粒物,磷,重金属,河流水环境恢复 slow Moving Water, Suspended Particulate Matter, Phosphorus, Heavy Metals, River Water Environment Restoration
学位名称工学博士
学位专业环境工程
其他题名Characteristics of suspended particulate matter in slow moving rivers and its migration and transformation effect on pollutants
英文摘要

      近年来,我国人口数量的增长以及人类活动强度的增加造成水资源的过度消耗及污染物的过量排放,进而引发河流流速趋缓及水质恶化,形成缓流河流。在此影响下,河流上覆水对其内部悬浮颗粒物的风化作用加剧, 颗粒物的物理化学特性及其运动特征必将发生变化。然而,针对缓流河流悬浮颗粒物的特征至今仍缺乏系统性的研究,且其中的悬浮颗粒物对以磷和重金属为主的污染物迁移转化效应至今仍不明确。针对缓流河流中悬 浮颗粒物的特征及对污染物迁移转化过程的影响,本文以海河流域内的典型缓流重污染河流 -子牙河干流为研究对象,并选择同属海河流域的滦河为对 比,揭示缓流河流悬浮颗粒物的微观形貌和运动特征以及其对磷和重金属的迁移转化效应,明确悬浮颗粒物在缓流河流污染物迁移转化过程中所扮演的角色。最后,从悬浮颗粒物的角度出发,提出了基于悬浮颗粒物复 杂响应的河流水环境恢复措施。主要研究内容和结果如下:
(1)缓流河流悬浮颗粒物的微观形貌及运动特征
      子牙河干流天然悬浮颗粒物表面被厚厚的有机裹层所覆盖,形貌复杂多样,而滦河悬浮颗粒物表面棱角分明,呈现无机矿物的特征。子牙河干流中的悬浮颗粒物受化学风化的影响,各采样点悬浮颗粒物比表面积经历了先减小,后增加的变化趋势。与滦河 相比,子牙河干流悬浮颗粒物微观形貌的变化导致其密度减小,沉降更加缓慢,更容易发生悬浮,从而能够引发其对污染物迁移转化的影响。

(2)缓流河流中悬浮颗粒物对磷迁移转化的影响
      旱季子牙河干流悬浮颗粒物具有更强的磷 吸附能力,其 NaOH-P与 OP组份在 TP中的占比较雨季高。子牙河干流旱季、雨季以及滦河旱季的 EPC0值分别为: 0.48256、 0.39375以及 0.03273 mg/L。子牙河干流和滦河悬浮颗粒物在旱季多呈现对磷的“汇”,而子牙河雨季悬浮颗粒物则呈现对磷的“平衡”状态。子牙河干流旱季较雨季以及滦河旱季的 磷缓冲强度高,分别为 26.08、 16.98、 5.62。由于季节条件的差异所导致的水质以及水动力差异是不同季节缓流河流磷缓冲强度差异的驱动因素,而其中水质起到了决定性作用。

(3)缓流河流中悬 浮颗粒物对重金属的 迁移转化效应
      工业来源是本地区悬浮颗粒物表面重金属污染的主要来源,几乎所有采样点重金属污染风险均呈现较高水平,其中 S5、 S12、 S13位点重金属污染风险相对较高, S8位点的风险相对略低。从单个重金属污染风险来看,其中 Cd风险较高,Ni风险较低。上覆水中的化学性质( COD、 NH3-N、 TP、 SRP)是重金 属从水体向悬浮颗粒物中迁移的驱动因素,而悬浮颗粒物的性质能够影响重金属特别是Cu、 Pb、 Zn的迁移。采用悬浮颗粒物进行重金属的来源识别和风险评估对于缓流河流的重金属污染状况评估而言更具现实意义。

(4)基于悬浮颗粒物复杂响应的河流水环境恢复措施

      悬浮颗粒物在面对水环境及水动力多变的条件下会发生复杂的响应,通过引发悬浮颗粒物结构的变化,改变其运动特征及对污染物的吸附解吸附能力,进而引发其对污染物迁移转化效应的改变。 悬浮颗粒物的复杂响应对河流水环境健康而言具有两面性,针对磷的过量输入能够起到缓冲作用从而有利于河流健康,然而对下游水体而言,吸附了磷和重金属的悬浮颗粒物具有较高的释放风险,因而对河流健康不利。基于悬浮颗粒物复杂响应的河流水环境恢复措施应以河流生态修复为主要思想 ,通过河流水质和水动力改善、河流底质修复以及水生动植物群落多样性恢复等措施,有效促进此类河流的恢复。

语种中文
页码150
源URL[http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/42222]  
专题生态环境研究中心_环境水质学国家重点实验室
推荐引用方式
GB/T 7714
金鑫. 缓流河流悬浮颗粒物特征及对污染物的迁移转化效应[D]. 北京. 中国科学院生态环境研究中心. 2019.

入库方式: OAI收割

来源:生态环境研究中心

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