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随着海绵城市试点工作的开展及大力推广,生物滞留带作为低影响开发(LID)重要措施之一,能有效的应对由降雨径流产生的面源污染。但目前,针对生物滞留带的研究,主要停留在城市雨洪削减及净污效果两个大方面,对生物滞留带运维管理很少提及。为此,本论文基于重庆降雨特性及道路径流污染特征,选取国家海绵城市重庆悦来新城生物滞留带为研究对象,于2019年6~11月,对降雨后不同区域、不同植物类型生物滞留带种植层进行现场采样,分析残留污染物含量及形态,明确污染物时空分布特征及形态迁移变化,同步分析生物滞留带污染物富集情况及速率,并对污染物进行生态评价,研究主要结论如下:
(1)城市不同用地类型道路生物滞留带污染物含量相差不大,道路主干道与次级干道生物滞留带污染物含量差距明显。
(2)污染物主要富集在生物滞留带0~10cm深度。无机N主要以硝态氮盐为主,Ca-P与有机磷形态为主要P形态赋存量,Cr五种形态各占有一定比例,Pb、Cu、Ni三种元素主要是以残渣态为主。无机氮、Cr迁移转化能力不强,P、Cr、Ni主要以非残渣态向残渣态转化,Cu主要以残渣态向非残渣态转化,不同道路等级生物滞留带具有相似的富集规律,有机质、Cr、Pb表现为富集量增加趋势,N、Ni、表现为富集减少趋势,Cu累积量相对稳定。
(3)四种植物中,狼尾草生态污染风险最小。污染物主要富集在0~10cm深度,各污染物形态转化主要以非残渣态向残渣态转化,同时,除有机质与Cr两种污染物指标整体呈富集上升趋势以外,N、P、Pb、Ni、Cu整体为富集量减少。
(4)生物滞留带污染物的富集速率在雨后前10天以内波动较大,之后累积速率趋于稳定。稳定时有机质、P、N的累积速率分别为0.007g·Kg-1·d-1、0.0003g·Kg-1·d-1、0.074g·Kg-1·d-1,Cr、Pb、Cu、Ni的稳定累积速率为1.445mg·Kg-1·d-1、0.136mg·Kg-1·d-1、0.069mg·Kg-1·d-1、1.498mg·Kg-1·d-1。
(5)4种重金属污染程度大小为Pb>Ni>Cr>Cu,其中,Pb、Ni、Cr处于严重污染水平,Cu处于明显污染水平,Pb与Ni的污染贡献率较高;不同道路、植物类型生物滞留带均属于轻-中度污染水平以上,为轻微生态危害程度。
(6)相关性分析表明,重金属Ni与Cr具有良好的相关性;聚类分析表明,Cr与Ni来源相似度最高,全氮与其他污染物之间同源性差异较大,相似度不高;主成分分析表明重金属第一主成分为Cr、Ni、Pb,营养元素污染物第一主成分为N、有机质。
(1)城市不同用地类型道路生物滞留带污染物含量相差不大,道路主干道与次级干道生物滞留带污染物含量差距明显。
(2)污染物主要富集在生物滞留带0~10cm深度。无机N主要以硝态氮盐为主,Ca-P与有机磷形态为主要P形态赋存量,Cr五种形态各占有一定比例,Pb、Cu、Ni三种元素主要是以残渣态为主。无机氮、Cr迁移转化能力不强,P、Cr、Ni主要以非残渣态向残渣态转化,Cu主要以残渣态向非残渣态转化,不同道路等级生物滞留带具有相似的富集规律,有机质、Cr、Pb表现为富集量增加趋势,N、Ni、表现为富集减少趋势,Cu累积量相对稳定。
(3)四种植物中,狼尾草生态污染风险最小。污染物主要富集在0~10cm深度,各污染物形态转化主要以非残渣态向残渣态转化,同时,除有机质与Cr两种污染物指标整体呈富集上升趋势以外,N、P、Pb、Ni、Cu整体为富集量减少。
(4)生物滞留带污染物的富集速率在雨后前10天以内波动较大,之后累积速率趋于稳定。稳定时有机质、P、N的累积速率分别为0.007g·Kg-1·d-1、0.0003g·Kg-1·d-1、0.074g·Kg-1·d-1,Cr、Pb、Cu、Ni的稳定累积速率为1.445mg·Kg-1·d-1、0.136mg·Kg-1·d-1、0.069mg·Kg-1·d-1、1.498mg·Kg-1·d-1。
(5)4种重金属污染程度大小为Pb>Ni>Cr>Cu,其中,Pb、Ni、Cr处于严重污染水平,Cu处于明显污染水平,Pb与Ni的污染贡献率较高;不同道路、植物类型生物滞留带均属于轻-中度污染水平以上,为轻微生态危害程度。
(6)相关性分析表明,重金属Ni与Cr具有良好的相关性;聚类分析表明,Cr与Ni来源相似度最高,全氮与其他污染物之间同源性差异较大,相似度不高;主成分分析表明重金属第一主成分为Cr、Ni、Pb,营养元素污染物第一主成分为N、有机质。