城市景观水体水质监测、评价及净化研究

摘要

城市景观水体具有减少浮尘、改善环境舒适度、提高人居生活品质等多种功能，但是由于城市景观水体补给水源氮磷浓度较高、流动性差、易于富营养化等特征，目前对其水质的采样、分析和评价尚存在缺陷。与此同时，由于城市景观水体位于人口密度比较大的城区，富营养化问题非常突出，因此，探索高效、节能、占地面积小的净化工艺非常重要。鉴于此，本研究首先以西安市护城河景观水体为研究对象，探索浅景观水体不同季节内采样时刻和深度对监测项目的影响，确定不同季节内最佳的采样时刻和深度；其次，在最佳的采样方法基础上寻找科学合理的富营养化单因素评价方法；最后，针对富营养化的景观水，研究两种快速滤柱对其的净化效果。主要的结论如下： 1）监测期间，总氮（TN）、总磷（TP）、氨氮（NH4+-N）和正磷酸盐磷（PO43--P）浓度均值随着水体深度的增加呈逐渐上升的趋势，且以上氮磷指标季节性变化较为明显。水体中藻密度与叶绿素a（Chla）浓度的均值随深度的增加大体上呈下降的趋势，通过Pearson相关性分析得到藻密度和Chla浓度的相关性为0.97。 2）为了使浅景观水水样采集方法具有科学性和代表性，通过对西安市护城河南门段水体进行的一年四季水质监测，发现混合水样（液面下0.5m与河底上0.5m处混合得到的水样）的水质指标较目前广泛应用的液面下0.5m处采集的水样更加接近全天均值，且下午时段水样水质指标较上午时段更加接近全天均值，因此，下午时段水样和混合水样水质具代表性。 3）针对传统评价水体营养状况时采用的DO浓度，本研究在光暗比为1:1，温度为25℃，光照强度为2000lux实验室条件下，探讨△DO与水体中Chla浓度的相关性。结果发现，不同富营养化状态的水体中Chla浓度和△DO呈正相关，铜绿微囊藻、小球藻和伪鱼腥藻Chla浓度与△DO的 Pearson相关系数分别为0.95、0.96和0.97。在实际监测中，△DO相较于DO作为富营养化程度单因素评价指标更具有意义。基于综合营养状态指数，确定不同富营养化程度对应的△DO的范围如下：△DO≤0.35mg/L时为贫营养；0.35mg/L<△DO≤0.77mg/L时为中营养；0.77mg/L<△DO≤1.5mg/L时为轻度富营养；1.5mg/L<△DO≤3.37mg/L时为中度富营养；3.37mg/L<△DO≤8mg/L时为重度富营养；△DO>8mg/L时为极度富营养。 4)针对景观水体自净能力较差、易于富营养化的问题，本文研究两种快速滤柱对景观水的净化效果，结果发现试验期间海绵铁滤柱对景观水进水中TP和PO43--P去除率均值分别为88.8%和96.2%，对叶绿素a和浊度去除率均值分别为73.8%和83.4%；活性氧化铝滤柱对景观水进水中TP和PO43--P去除率均值分别为91.7%和95.4%，对叶绿素a和浊度去除率均值分别66.4%和80.7%。此外，海绵铁和活性氧化铝的Langmuir最大吸附量分别为362mg/kg和73.8mg/kg，前者约为后者的4.9倍，表明海绵铁对低浓度磷具有较大的吸附容量，且0.1M KCl+0.1M NaOH组合液对饱和海绵铁再生效果良好。

目录

第一个书签之前

第一章 绪论

1.1 城市景观水体概述

1.2 城市景观水体的特征及现存问题

1.3城市景观水体水质监测

1.3.1 城市景观水体水质监测的目的

1.3.2 城市景观水体采样点位的设置

1.3.3 城市景观水体采样时间与采样频次的确定

1.4 城市景观水体富营养化评价方法

1.5 城市景观水体富营养化影响因子

1.6 城市景观水体富营养化防治方法

1.7 课题研究的目的、内容及技术路线

1.7.1 课题研究目的

1.7.2 本文的研究内容

1.7.3 技术路线

第二章 城市景观水体采样研究

2.1引言

2.2 材料与方法

2.2.1研究区域概况

2.2.2 水样采集和处理

2.2.3 测定项目与方法

2.2.4 数据处理与分析

2.3 结果与讨论

2.3.1 浅景观水体水质指标随深度和时刻的变化趋势

2.3.2 浅景观水体水质指标随季节的变化趋势

2.3.4 浅景观水体最佳采样深度

2.3.5 浅景观水体最佳采样时间

2.4 结论

第三章 △DO与富营养化状态的相关性研究

3.1 引言

3.2 材料与方法

3.2.1 藻种的来源、培养及预处理

3.2.2 三种纯藻呼吸速率和光合速率的测定

3.2.3 不同浓度梯度的藻液中Chla与△DO浓度之间关系

3.2.4 不同富营养化实际水体中Chla与△DO浓度之间的关系

3.2.5 分析与测定

3.3结果

3.3.1三种纯藻呼吸速率和光合速率的测定

3.3.2 三种藻液中DO浓度在一天内的变化

3.3.3不同浓度梯度的藻液中Chla和△DO浓度之间的关系

3.3.4 实际水体Chla与DO及△DO浓度之间的关系

3.4 讨论

3.5 结论

第四章 不同快速滤柱对城市景观水的净化效果研究

4.1引言

4.2 材料与方法

4.2.1 试验水源

4.2.2 试验装置

4.2.3 序批试验

4.2.4 测定方法

4.3结果与讨论

4.3.1 滤柱对景观水中氮的去除效果及原因

4.3.2 滤柱对景观水体中磷的去除

4.3.3 滤柱对景观水体中Chla和浊度的去除效果

4.3.4 SEM图分析

4.4 结论

致 谢

2017年5月11号

参考文献

附录攻读研究生期间发表论文