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为了缓解雨水径流污染、城市内涝及水资源短缺等问题,创建可持续发展的城市,基于低影响开发(Low Impact Development,LID)设施的海绵城市建设已经在我国多个城市开展,并正在逐渐扩展到更多的城市规划和设计当中。本实验讨论了 LID设施对径流雨水的水量的控制及其中典型污染物(N、P、重金属、TOC等)的影响。采用紫外可见光光谱(UV-Vis)、三维荧光光谱(3D-EEMs)、同步荧光光谱和二维相关光谱(2D-COS)等光谱技术结合平行因子分析(PARAFAC)和主成分分析(PCA)等统计学分析方法研究LID设施对雨水径流中溶解性有机质(Dissolved Organic Matter,DOM)变化及其与典型重金属相互作用的影响。以绿色屋顶和植草沟为研究对象,得到以下结论:(1)通过水量的控制实验发现,所有绿色屋顶装置对北京市重现期大于3年的两小时降雨,延缓产流时间大约为10 min左右,基质厚度为5 cm的绿色屋顶削减径流率为16.56%-24.69%,而基质层厚度为10 cm的径流削减率为32.69%,且以草炭为基质层的径流削减率大于以田园土为基质层的,表明基质层厚度与径流削减率成正比,基质类型对其也有一定的影响,而植物类型对其影响不明显。(2)通过水质的控制实验,发现绿色屋顶能够提高出水的pH值而有效的降低下游水体酸化的风险,对径流雨水中的N03--N和重金属Pb、Zn具有一定的去除作用,但是存在NH3-N、TN、TP、TOC和重金属Cu等污染物的释放。植草沟表层对TSS、COD、TN、TP、Cu、Cd、Pb和Zn 的去除率分别为 73.43%、59.98%、22.72%、40%、10.06%、5.52%,6.84%、2.8%,而植草沟土壤层对 TSS、COD、TN、TP、Cu、Cd、Pb 和Zn 的去除率分别为 89.16%、74.17%、52.02%、53.33%、37.87%、40.22%、33.19%、39.56%,表明植草沟作为路面径流的预处理设施,能够有效地降低下游水体受污染的风险。(3)通过3D-EEMs分析发现,径流雨水DOM中的两个类蛋白峰的荧光强度在经过绿色屋顶之后下降,同时新出现了类富里酸和类腐殖酸峰,随着降雨时间的增加,呈现相应的减弱和增强,其腐殖化程度逐渐增加。路面径流DOM中的两个类蛋白峰、类富里酸峰和类腐殖酸峰在经过植草沟表层之后荧光强度侧呈现不同程度的下降,其中类蛋白峰下降更为明显,底部出水DOM中类蛋白峰强度极弱,类腐殖酸峰的荧光强度也显著降低,其腐殖化程度下降。(4)由UV-Vis分析可知,绿色屋顶出水DOM的芳香度、分子量、活性官能团(-OH、-COOH、-C=O、-COOR等)的种类和数量增加。而植草沟出水DOM的芳香度、分子量、活性官能团的种类和数量则减少,且底部出水下降更为明显。(5)通过PARAFAC和PCA分析绿色屋顶水样和植草沟水样DOM可知,绿色屋顶的DOM样品具有四个PARAFAC组分,其中三个类腐殖酸组分(C1、C2、C3)和一个类蛋白组分(C4),且三个类腐殖酸的含量呈现显著正相关特性。而植草沟的DOM样品经分离得到五个PARAFAC组分,即三个类腐殖酸组分(C1、C3、C4)和两个类蛋白组分(C2、C5),其中类腐殖酸组分C1和C3呈现正相关。(6)由2D-COS分析和评价绿色屋顶出水和植草沟出水DOM对重金属生物有效性的影响可知,绿色屋顶出水DOM对Cu2+、Pb2++和Zn2+的浓度变化的敏感度增加,且与重金属离子的络合位点向类腐殖波长处增加,同时表现出与Cu2+的络合能力增强,而与Zn2+的络合能力呈现微弱的下降的趋势,表明绿色屋顶出水能够增加Cu2+的迁移能力及生物有效性,这也说明了绿色屋顶出水Cu的含量增加,而Pb和Zn的含量减少的原因。植草沟表层出水DOM对Cu2+和Pb2+的浓度变化敏感度都减弱。在经过植草沟预处理之后的表层出水DOM与Cu2+的络合位点和络合能力都减弱,与Pb2+的络合络合位点降低,络合能力基本不变,而植草沟底部出水DOM与Cu2+和Pb2+的络合能力都减弱。