Bioretention已被证明能够有效地去除重金属的雨水径流,这使得它非常有用的设计工具。然而,有两个共同的关切与长期使用bioretention重金属去除:
(1)突破何时发生,即当绑定网站会饱和,溶解重金属浸出开始的bioretention系统?
(2)何时bioretention土壤中重金属的浓度达到有害水平?
基于研究迄今为止我们相信bioretention系统通常的好处远远大于担忧。
雨水径流中重金属的来源
重金属从正常路面和车辆从人行道上穿被冲到下雨或下雪时雨水径流。例如,除非他们截获通过雨水控制措施(scm),雨水径流携带这些重金属接收表面水域。如果允许在下游水体表面达到浓度过高,这些重金属威胁水生生物的生存的各级食物链。
也可以对人类有毒重金属,大多数可以致命。在剂量水平,他们可以产生负面影响中枢神经系统,肺、肾脏、肝脏、血液成分、泌尿系统和生殖系统。长期接触也会导致癌症。更详细的信息每个重金属对人类健康的影响,明白了OSHA的网站。
重金属的担忧通常包括铜、铬、汞、镍、锌、铅、砷和镉。这些雨水径流中重金属的主要来源包括车辆和路面磨损和维护,建筑,和大气沉积。建筑墙板主要来源的铜、锌、铅、镉;和大气沉积造成铜、镉、铅(戴维斯等人2001)。砷是一般道路盐的成分。下面的表1列出了重金属的来源道路径流主要关心的更多细节。
| 金属 | 来源 |
| 铝 | 自然和人为来源如铝行业工作 |
| 镉 | 轮胎磨损、刹车片、燃烧的土壤,杀虫剂也其他来源 |
| 铬 | 焊接金属镀层的腐蚀,引擎部分,制动衬片磨损 |
| 钴 | 废物轮胎和车辆设备制造业 |
| 铜 | 金属电镀、轴承和衬套磨损,引擎部分,制动摩擦片磨损、杀菌剂和杀虫剂 |
| 铁 | 钢车身锈蚀、道路结构、发动机部件移动,腐蚀的车辆。 |
| 铅 | 含铅汽油、轮胎磨损 |
| 镍 | 柴油和汽油、润滑油、金属电镀、衬套磨损,制动摩擦片磨损、沥青铺路 |
| 锌 | 轮胎磨损、机油、润滑脂 |
Gunawardena et al 2013发现大气沉积锌与交通量,以及铜、镉、镍、铅、与交通拥堵。
在bioretention重金属去除机制
许多研究表明bioretention scm,包括树木和土壤,席尔瓦细胞系统,非常有效地去除重金属从雨水径流。188金宝搏投注机制从雨水径流重金属去除bioretention SCM sinclude沉降、过滤、吸附和植被吸收。
有效沉淀和过滤去除颗粒形式的重金属。颗粒物重金属因此将远离雨水径流只要bioretention细胞的土壤不堵塞(即只要充分排水)。
溶解的重金属被吸附在土壤有机质从雨水和泥土。一旦我ssaturated土壤的吸附能力,溶解重金属将“突破”和溶解重金属将接收水域出院。因为溶解重金属比颗粒绑定重金属生物有效性,他们可能更不利于水生生态学(Kominkove和Nabelkova 2007 2011年Hatt等),所以长期保留的溶解重金属尤为重要(Hatt等2011)。
在很多研究中,大多数重金属被发现在雨水径流主要以颗粒形式(例如:文献综述Morquecho, r . 2005),除了锌,发现主要以溶解形式。然而,重金属溶解或颗粒是否能取决于很多因素,包括pH值、温度、和结合位点的存在(2005年Morquecho e.g.literature审查)。
图片:红隼设计团队
总结相关的研究为重金属去除Bioretention效率
传统bioretention和树木和土壤低于铺平道路,为在席尔瓦细胞系统中,已经发现重金属去除率高(例如2003年戴维斯et al,页面等20188金宝搏投注14)。
为重金属有机质提供结合位点,所以毫不奇怪,有机物被发现改善bioretention细胞溶解的重金属去除寿命。摩根et al(2011)列有不同数量的堆肥相比,从没有堆肥堆肥50%(体积),发现增加有机质含量增加了溶解时间突破镉和锌(即bioretention寿命溶解除镉和锌)。更具体地说,他们发现“增加堆肥比例从0%到10%的预期寿命的2倍多突破10% 15厘米(6英寸)的过滤器媒体消除镉和锌”(括号)。时间突破继续显著增加从10%提高到30%,从30%到50%的堆肥。除铜也随着堆肥分数的增加而增加。他们得出的结论是,“根据实地调查结果,有机物质是最重要的组成部分在考虑清除有毒金属溶解bioretention设施。”
李捕获和戴维斯(2008)发现,金属在前10厘米(4英寸)的bioretention土壤,戴维斯和琼斯(2013)也发现,金属最集中流入附近的点和前3 - 12厘米(1.2到4.7英寸)的bioretentionc魔法。
研究相关寿命Bioretention重金属的去除
因此,考虑到这些因素,将突破发生时,ie。绑定的网站什么时候会饱和,溶解重金属元素开始浸出bioretention系统,当将bioretention土壤中重金属的浓度达到监管阈值?
答案是“视情况而定。“下列因素通常增加时间突破发生的时间建立有毒重金属含量:
(1)低影响重金属浓度影响重金属浓度变化很多从站点到站点)
2)更大的土壤有机质含量和其他重金属结合位点
3)小贡献分水岭(导致影响重金属浓度较低,其他条件相同)
4)预处理来捕获相关的沉积物和重金属
通常如此,研究表明,在“典型”的重金属浓度,对bioretention土壤有机质含量典型,典型的分水岭的贡献大小,时间的数量建立有毒重金属含量bioretention土壤,或至少“突破”,通常只要典型有用的bioretention和路面寿命。
什么时候bioretention土壤中重金属的浓度达到有害水平?
自溶解重金属生物微粒绑定重金属,长期保留的溶解重金属尤为重要。所有重金属的问题,锌已被证明是最移动,因此通常第一个突破的重金属。基于列实验使用合成雨水调查镉的去除和保留,铜和锌、摩根等(2011)发现,“在雨水的锌和镉浓度,15厘米(6英寸)的过滤介质组成的30%的堆肥和70%的沙子会持续95年,直到突破,当废水浓度10%的浓度影响”(括号)。这95年的寿命明显长于一个典型的有用的路面或bioretention寿命,因此在此基础上研究,典型的bioretention系统不应该经历突破性的重金属。此外,随着突破定义为“当废水浓度是影响的10%浓度”,90%的重金属仍保留在bioretention系统突破。
当将bioretention土壤中重金属的浓度达到监管门槛?
几个领域的研究表明,在典型的雨水浓度、bioretention土壤中重金属的浓度并不将达到监管门槛至少几十年(参见下面的总结)。浓度重金属积累的时间跨度超过监管阈值可以显著增加预处理捕捉水中的悬浮固体。
即使在bioretention高浓度的重金属捕获细胞,这通常是仍然比不治疗的替代:管道表面水体的重金属。重金属更容易清理bioretention细胞比地表水。bioretention细胞被设计在人行道上,例如,与席尔瓦的细胞,它是更难进入土壤,如果/当需要更换,但是,至少同样重要的是,人类的风险摄入b188金宝搏投注ioretention土壤下pavementi年代也远小于风险张开bioretention细胞(即不低于路面)。通常这些重金属浓度不是有害的树木。
结果代表性研究估计bioretention寿命基于土壤的重金属去除浓度总结如下。
多伦多和地区保护权威(2008)研究了年长3岁的示范项目以及7透光联锁混凝土摊铺机(PICP)网站(从4到17岁)改建成生物湿地和5(从2 > 18岁)。土壤质量的结果(铜、锌、铅、铁)老PICP和bioswale网站表示,土地填补处理或底层土壤的修复通常不需要当铺路材料或洼地需要更换。bioswale核的金属的浓度低于农业土壤背景浓度。金属浓度示范网站在2005年和2007年的土壤相似,表明小如果任何积累的金属表面在两年期间的土壤。
琼斯和戴维斯(2013)评估积累铅、铜和锌媒体4岁bioretention细胞样本。他们发现,“4年的操作后,总金属含量远低于监管清理马里兰部门规定的阈值的环境(身边)和U.S.EPA。重要金属积累的能力,在至少上的顺序几个几十年,估计仍然…媒体连续提取结果表明,累积金属仍将主要隐藏在细胞内,而不是成为动员到环境中。(斜体补充说)”
戴维斯et al(2003)研究了构造的影响bioretention箱和2场规模bioretention细胞对铜、铅和锌。美国危险废物处置立法尚不包括规定BMP沉积物和土壤。然而,几个州也开始采用美国环保局503年一部分有机法规调节雨水BMP沉积物处理。这些法规限制累积金属载荷允许通过有机废水中的应用。一些研究人员已经使用这些规则评估金属bioretention土壤中积累的。戴维斯et al(2003)发现,“20年后,镉、铅和锌积累达到或超过监管限制有机固体应用程序(美国环境保护署,1993)。金属积累所需的时间达到这些限制是20,77年,16日和16年镉、铜、铅和锌。”
他们还评估了媒体对危险废物分类标准基于许用毒性浸出过程特征(TCLP)浓度。EPA开发毒性浸出过程特征(TCLP)来确定是否可以接受到一个典型的市政垃圾填埋场的废物(如《资源定义的副标题D基于其潜在浸出危险浓度的有毒化学物质进入地下水。如果TCLP分析结果高于TCLP D-list最大污染水平(制程),不能接受浪费在一个典型的垃圾填埋场和必须采取危险废物处置设施。只有镉和铅TCLP限制。结果bioretention媒体戴维斯et al(2003)的研究显示,“20年后,积累水平这两种金属的方法,但不超过容许TCLP提取水平。所需的时间达到TCLP限制50年为铅镉和26年。然而,这个例子中,假设所有金属都是现成的,并将提取的TCLP;因此,保守。更大的金属积累TCLP限制到达之前可能发生。”
李和戴维斯(2008)研究了铅、铜和锌的去除bioretention细胞3年后再次安装和安装和4年之后发现,“捕获的金属表现出一个强大的协会与媒体,这表明他们不洗了随后的潮湿天气流动。“领导是限制金属bioretention积累和住宅土壤重金属超过监管值(基于均值的价值观在美国30个州,通常是基于孩子在家土壤接触)。这个领导是紧密地绑定到土壤,不可能被淘汰。
结论
研究表明,平均网站,突破不可能发生在路面的使用寿命。
时间来突破可以增加通过增加土壤有机质土壤中提供更多的结合位点。时间bioretention土壤中重金属的浓度达到监管阈值会有所不同取决于浓度影响。几个领域的研究表明,在典型的雨水浓度、bioretention土壤中重金属的浓度并不将达到监管门槛至少几十年。重金属积累监管阈值的时间间隔可以显著增加预处理捕捉水中的悬浮固体。即使有毒金属积累监管门槛,覆盖bioretention土路面,如在树下土壤中暂停了路面,会减少人类摄入土壤的机会。
引用
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