運 荷，康春莉

(吉林大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，長春130026)

在建的前嫩高速公路連接了伊春市、北安市、五大連池市和嫩江縣，丘陵連綿，河流縱橫，水資源量較為豐富。在公路建成后的運營期，公路表面機動車輛的尾氣排放、剎車片和輪胎的磨損以及部件的腐蝕等能夠產(chǎn)生一定數(shù)量的重金屬，并且車輛行駛過程中會產(chǎn)生潤滑油及燃油的泄露，致使路面上有機物、SS、石油類及重金屬積累。降雨時，這些污染物將隨雨水形成路面徑流遷移進入周邊環(huán)境，對受納水體或公路周邊土壤產(chǎn)生影響。交通部在《公路環(huán)境保護設(shè)計規(guī)范》(JTJ/T006—1998)中規(guī)定了路面徑流排放的標(biāo)準(zhǔn)。提出了公路經(jīng)過瀑布上游和溫泉區(qū)等特殊水體時應(yīng)確定避讓距離、公路對生態(tài)環(huán)境中的保護對象產(chǎn)生干擾時應(yīng)結(jié)合受保護對象的特性提出保護方案等要求。

本研究依托上述公路建設(shè)，基于以人為本和可持續(xù)發(fā)展的原則，根據(jù)前嫩高速公路建設(shè)中的水環(huán)境保護需求，應(yīng)用科學(xué)理論與方法及國外成功經(jīng)驗，研究設(shè)計公路在運營期水環(huán)境保護應(yīng)用技術(shù)，旨在減輕公路運營期對上述水環(huán)境產(chǎn)生的破壞影響。

1 室內(nèi)模擬實驗研究

1.1 研究目的和內(nèi)容

依據(jù)國內(nèi)外研究成果，目前為止減輕公路路面污染主要從5個方面:①采用多孔路面材料;②設(shè)置滯留池;③植被控制;④濕地或氧化塘處理;⑤滲濾系統(tǒng)處理。

結(jié)合前嫩公路環(huán)境狀況，設(shè)計室內(nèi)模擬實驗包括3部分:①分別考察了沸石、礫石和工程用砂對污染物的去除效果;②通過不同配比工程用砂和黏土的吸附平衡實驗，篩選出最佳配比;③選擇最佳配比的工程用砂和黏土作為混合填料進行土柱滲濾實驗，評價該最佳配比混合填料對路面雨水徑流模擬污染液的去除效果，選定最佳填裝高度。所得實驗結(jié)果為設(shè)計路面徑流處理方案提供依據(jù)。

1.2 研究方法

通過濾料對污染物的吸附平衡實驗和土柱滲濾實驗，評價濾料的去除效果。實驗選取SS、COD、Pb、Zn和石油類作為污染物指標(biāo)。由于砂層滲濾可將絕大部分的SS濾除，因此本次滲濾實驗僅選取Pb、Zn和石油類作為污染指標(biāo)。

1.2.1 不同配比工程用砂—黏土的吸附平衡實驗

1.2.1.1 前處理

黏土風(fēng)干研磨過2 mm篩，砂粒風(fēng)干，剔除塊石，過2 mm篩。

1.2.1.2 實驗步驟

稱取2 g混合砂土(黏土:砂粒分別取 8∶0，7∶1，6∶2，5∶3，4∶4，3∶5，2∶6，1∶7，0∶8)于250 mL帶塞錐形瓶中，加 入 150 mL 5 mg/L Zn(NO3)2溶 液 (用0.01 mol/L的NaNO3溶液配制)。調(diào)節(jié)pH值為7，于室溫(25℃)下以150 r/min的速度震蕩24 h。之后移取一定量(20 mL)的平衡溶液于離心管中，以3 800 r/min離心30 min。移取上清液5 mL待測。

注:鉛溶液使用2 mg/L的濃度，石油類使用飽和水溶液，振蕩后靜置24 h傾取上清液100 mL于250 mL容量瓶中，加5 mL色譜純正己烷振蕩2 min萃取，靜置30 min，測定。

2 土柱滲濾實驗

2.1 前處理

黏土經(jīng)過晾干，敲碎，過2 mm篩，備用。工程用砂晾干過2 mm篩，備用。

2.2 實驗步驟

2.2.1 裝柱

以2.2.1實驗得出的最佳質(zhì)量比，黏土:工程用砂=1∶7的比例混勻砂和黏土(攪勻之前在砂上噴一些蒸餾水，待砂略潤濕后，將黏土加入砂中攪勻)。使用混勻的砂土混合物，稱取340 g，裝填直徑d=5 cm的有機玻璃柱，填裝10 cm，每裝填1～2 cm壓實一次。裝填兩根柱子即A柱和B柱。

2.2.2 供水

調(diào)節(jié)供水流量，保證填料上方約1 cm的水頭。

其中污染液濃度為:Zn=5 mg/L，Pb=2 mg/L，石油類=6.6 mg/L。

2.2.3 取樣測定

供水48 h后，從出水處取水樣進行測定。其中，A柱間隔供水，即每供水48 h移至戶外曝曬，再繼續(xù)供水，B柱連續(xù)供水。

2.3 結(jié)果與討論

2.3.1 平衡試驗結(jié)果

結(jié)果見表1。

表1 不同配比工程用砂—黏土對各污染物的去除率

由表1可知，對于3種污染物，當(dāng)工程用砂含量比為7/8時，即有較好的吸附效果，并隨著黏土含量的增加，其去除率不斷增加，但增加幅度減緩。因此，為保證混合土壤較快的滲濾速度，選用砂含量比為7/8的比例進行土柱滲濾實驗。

2.3.2 土柱滲濾實驗結(jié)果

A柱通水48 h后，取樣A1，并將A柱放置戶外曝曬，曝曬5d后取回繼續(xù)供水，供水48h后取樣A2，停止供水。B連續(xù)通水，每間隔48時從出水處取樣，分別取樣 B1，B2，B3，B4。測定結(jié)果見表2。

表2 土柱滲濾實驗各污染指標(biāo)去除率

由表2結(jié)果可知，土柱滲濾對鉛和石油類有較好的去除效果，其中，對鉛的去除率在實驗期內(nèi)均大于99%，對石油類的去除率約為80%，并隨著時間的延長，去除率有所增加。A柱對Zn的去除率略低于B柱，由B柱可知，土柱對Zn的去除率呈現(xiàn)隨時間遞減的趨勢，并在供水96 h后，去除率急劇降低。由此可見，10 cm土柱淋濾96 h后對于Zn的去除效果明顯下降，而對鉛和石油類依然表現(xiàn)出較高的去除率。

3 結(jié)論

室內(nèi)模擬實驗表明，工程用砂較沸石和礫石均有很好的濾除效果，且在工程用砂中添加黏土有利于增強其去除污染物的效果，但滲透速率會降低。靜態(tài)吸附平衡實驗表明當(dāng)工程用砂:黏土為7∶1時，吸附效果較好，且滲濾速度較快。土柱滲濾實驗表明，10 cm厚度的混合砂土層對3種污染物表現(xiàn)出良好的去除效果。間斷供水的去除效果比連續(xù)供水的去除效果略差一些，因此，采用10 cm厚的混合砂土層就能夠很好的濾除公路路面徑流污染物。

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［2］康春莉，李軍，包國章，等.三種環(huán)狀石油烴光化學(xué)降解規(guī)律的研究［J］.吉林大學(xué)學(xué)報:理學(xué)版，2002(2):212-214.

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