城市土水界面污染流形成规律及生态影响研究

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土壤是环境要素的重要组成部分,是各种污染物的主要受体。随着对土壤复合污染问题认识的逐渐深入以及城市土壤污染的日益严重,水土流失持续恶化,城市土水界面污染流概念被提出并应用于这一复杂的理化综合现象。   城市土水界面污染流是指污染的土壤在降水或融雪的冲刷作用下,通过地表径流过程而形成的含有多种污染物并带有泥沙的水流,包括在此过程中受纳水体的携带着溶解性或固体污染物的一类特殊污水,以及在其他因素干扰下河流、湖泊、水库、池塘和海湾等呈浑浊状态并含有一系列土水微观界面的污染水体。雨水酸度、降雨强度、地表坡度等理化因素是影响污染流侵蚀土壤、携带污染物能力的主要因素。通过研究上述因素对污染流形成、污染物释放过程的作用规律及机理,无疑对深入认识进而解决城市土水界面污染流对城市生态环境带来的危害至关重要。本研究通过对天津城市土水界面污染流的实地采样监测、城市土水界面污染流产沙模拟实验、城市土水界面污染流产污模拟实验以及城市土水界面污染流的界面土壤酸度相关性质对重金属污染物释放规律的影响研究,系统的研究了雨水酸度、降雨强度、地表坡度、累积降雨量等理化因素对污染流侵蚀土壤能力、释放重金属污染物能力的影响规律,并从界面水相H+输入酸化界面土壤的角度对实验现象做出解释。   研究结果表明:污染流产沙量、污染流含沙率是表征土水界面污染流侵蚀土壤能力的有效指标,并与地表坡度、降雨量等理化因素有良好的方程关系。通过简单测算污染流发生地的土壤界面自然条件及降雨性质预测污染流产沙给生态环境带来的影响有很高可行性;Cr、Cd、Zn、Pb、Ni、Cu、As七种金属污染物的释放规律可归纳为三种类型,其分类主要由金属元素通过离子交换缓冲界面水相H+的输入过程的持续时间决定,而后者与金属化合物与H+反应速率及金属元素在界面土壤中的背景含量等因素紧密相关;酸碱滴定曲线法能够灵敏、准确表征土水界面污染流中界面水相H+输入对界面土壤pH缓冲能力的影响,并可结合界面土壤pH、交换性酸含量、交换性铝含量等指标的变化对金属污染物在污染流中的释放规律作出合理解释。
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