天津某住宅区降雨径流颗粒粒径分布及污染物赋存形态

为考察城市不同下垫面降雨径流中颗粒粒径分布及与污染物的关系,2020年7—8月在相同降雨条件下对天津市某居民区油毡屋面、塑钢屋面、水泥瓦屋面和沥青路面的6场降雨事件进行采样,分析降雨径流污染特征及颗粒物分布. 结果表明:①沥青路面降雨径流中悬浮颗粒物（suspended solids, SS）浓度最高,与油毡屋面、塑钢屋面和水泥瓦屋面径流SS浓度在统计上有显著差异(P<0.05);②不同下垫面降雨径流中颗粒物粒径主要分布在10~200 μm之间,4种下垫面中值粒径（D₅₀）浓度在计量上均有显著差异(P<0.05);③粒径在10~50 μm的颗粒物占比最大,在油毡屋面、塑钢屋面、水泥瓦屋面和沥青路面径流中占比分别为30.95%、25.53%、30.41%和50.47%,粒径大于300 μm的颗粒物体积分数占比最小;④降雨径流中颗粒物是污染物的主要载体,径流中化学需氧量（COD）和总磷（TP）主要以颗粒态形式存在,而总氮（TN）主要以溶解态形式存在. 通过对降雨径流中颗粒物粒径分布和污染物赋存形态的研究,以期为城市径流污染控制及雨水净化方法的选取提供数据支撑.      

海绵城市地块汇水区颗粒污染物的传输

目前我国海绵工程建设多集中在地块汇水区单元内开展,通过多个低影响开发(LID)设施协同完成地表径流水质水量的调控,但基于地块汇水区尺度下城市面源污染的产生和控制效果鲜有报道.本研究比较分析了不同硬化率地块汇水单元内的面源颗粒污染物晴天累积、降雨冲刷、地表径流及径流输出负荷状况.结果表明,地块汇水单元内硬质路面是面源颗粒污染物贡献的最主要的下垫面类型,中硬化率(61.1%)地块和高硬化率(73.6%)地块路面街尘累积量分别约占汇水区单元的88.4%(2.22～12.51 g·m~(-2))和90.1%(4.99～33.43 g·m~(-2)),对径流SS的输出贡献比率分别约为91.7%(0.97～7.34 g·m~(-2))和90.5%(0.92～18.77 g·m~(-2)),降雨径流SS污染负荷占比分别约为95.2%和83.1%,经LID设施处理后输出径流污染负荷约为地表径流的24.0%和40.2%.硬质路面的街尘晴天累积及降雨冲刷以150μm为主,地表径流及输出径流则以50μm粒径段为主,同时地块不透水比例的增加,细粒径(105μm)颗粒物的累积及冲刷分布增大(24.4%和106.4%),而粒径50μm的颗粒物在路面径流中的分布减小(12.4%).屋面的街尘累积、冲刷及降雨径流的粒径分布状况与硬质路面大致相似,但中硬化率地块(1 000μm)和高硬化率地块(250～450μm、45μm)在3个粒径段范围的颗粒物累积和冲刷相较于路面街尘粒径分布明显增加(1 000μm:58.1%和108.5%; 250～450μm:72.9%和41.8%;45μm:59.2%和64.8%).以上结果揭示了颗粒污染物在地块汇水区尺度下的污染全过程(累积-冲刷-输出)分布及LID设施对地块整体SS污染负荷的控制效果,可为地块汇水单元内LID设施工程绩效的科学评估提供重要参考.     

城市道路下垫面粗糙度对街尘累积分布与污染特征的影响

道路下垫面是街尘累积-冲刷这一城市地表径流发生核心过程的重要场所,研究道路下垫面粗糙度对街尘及其负载污染物的持留分布与污染特征将对估算地表径流负荷及控制策略提供重要科学依据.本文以典型沥青和混凝土路面的街尘为研究对象,采样配对法试验设计并结合分形理论,对比分析粗糙度对街尘单位面积含量、颗粒物粒径组成、负载的氮磷及重金属污染的影响.结果表明,相比沥青路面,粗糙度较小的水泥路面所持留的颗粒物单位面积含量较少,颗粒物粒径较细,分选性较好.氮、磷含量与2种下垫面的粗糙度并无显著的相关关系,主要受环境因素影响较大,各粒径的氮、磷含量负荷比与其质量比一致,细粒径颗粒物对氮、磷的吸附作用并不明显.而重金属污染则受2种下垫面的粗糙度影响较大,水泥路面重金属含量高于沥青路面,且细粒径颗粒物的重金属污染负荷比较大,高于其质量比2.4%~24.1%.不同下垫面街尘样品各粒径段颗粒物微观形态相似.破损路面对街尘累积过程的单位面积含量及粒径组成有着较大的影响,可能对街尘累积冲刷过程及污染物富集存在不同程度的影响.     

城市路面径流颗粒污染物研究现状分析

城市路面径流污染已成为危害我国城市水环境质量的重要污染源,故就城市路面径流特征、区域污染特征、污染物赋存状态等对目前国内城市路面径流污染进行归纳分析。结果表明:国内城市路面径流污染严重,污染程度与土地的利用功能密切相关,各城市路面径流污染物赋存状态差异较大。对路面径流颗粒物的研究现状分析表明:粒径为0. 45～300μm的颗粒物占总颗粒污染物的绝大多数;颗粒物浓度随着降雨历时的延长而降低;颗粒物浓度与大部分污染物浓度相关性高,表明颗粒物是有机物和重金属的重要载体。     

北京奥林匹克公园地表颗粒物粒度特征分析

研究了北京市奥林匹克公园2012年10月和11月4次采集的地表颗粒物的粒度特征,结果表明,奥体公园整体以中小粒径76~830μm的颗粒物为主.人流量较大的区域颗粒物较粗,而有车辆通过或工地附近的区域颗粒物以粒径<300μm为主且更易在中等车流量的道路累积.说明人流量对道路地表颗粒物的组成影响有限,交通流量、建筑施工行为是影响城市公园颗粒物组成的重要因素.雨前干燥期影响颗粒物组成:随着雨前干燥期(≤15 d)的增加,粒径>300μm的颗粒物地表累积量不断下降,粒径<150μm的累积量不断上升,而150~300μm粒径范围的颗粒物受干燥期的影响不明显.道路的材质明显影响颗粒物的累积,与石材路面相比,地表颗粒物更容易在公园沥青路面累积,可以通过改进公园道路的设计,如采用石材路面,降低道路的粗糙度,从而减少颗粒物对公园水体的污染.     

苏州市古城区降雨径流颗粒物粒径分布及污染物赋存形态

基于苏州市古城区内商业区、现代住宅区、老旧住宅区、交通区、园林旅游区等5种具有代表性的功能区降雨径流中颗粒物粒径分析、水质监测以及降雨径流参数,考察了古城区不同功能区降雨径流中颗粒物分布及其过程变化特征,重点分析了前期晴天数、降雨强度和径流量对径流中颗粒物分布的影响,并探讨了不同功能区主要污染物的赋存形态以及相关关系.结果表明,城市不同功能区降雨径流中颗粒物的粒径分布、迁移过程和输出特征存在较大差异,在针对径流污染控制措施的设计阶段需要区别对待;前期晴天数、降雨强度、径流量与粒径分布有显著的相关关系,是影响颗粒物分布的重要因素;颗粒物输出在降雨初期受径流冲刷影响较大,径流量与颗粒物迁移能力的相关性在降雨事件初期30%和后期70%径流体积中出现了明显差异;颗粒态是径流中污染物重要的输出形态,并且通过与不同粒径段颗粒物的相关性分析探明了小于150μm的颗粒物是吸附、富集污染物的主要载体.     

不同粒径地表街尘中重金属在径流冲刷中的迁移转化

在我国快速城市化进程中,街尘及其径流冲刷引起的重金属污染日显突出.通过对北京市城乡道路街尘及其人工降雨模拟径流冲刷过程中不同粒径街尘中重金属的分析,探讨街尘与径流冲刷过程中的粒径效应及不同重金属赋存形态的动态变化规律.结果表明,同一粒径颗粒物从"静态"街尘到"动态"径流中的颗粒物,重金属浓度呈下降趋势.街尘中重金属在径流冲刷过程中,存在溶解与解析现象,颗粒物粒径越小,减少比率越大,5种重金属(Cr、Cu、Ni、Pb、Zn)的减少比率分别为24.3%、56.8%、34.3%、22.8%、27.3%.街尘中的弱酸可提取态比例要略大于径流颗粒物中弱酸可提取态比例,部分以水溶态进入水体中.在径流冲刷过程中,水相溶解态重金属变化不大,水相颗粒态重金属含量随降雨时间径流过程迅速降低.固相颗粒物的重金属浓度随降雨时间总体上呈下降趋势.粒径越小,冲刷率越大,最大为62.1%,最小为4.6%.地表街尘在径流冲刷过程中,小粒径颗粒物具有较强的迁移能力,较容易进入水体造成污染.     

镇江城市径流颗粒粒径分布及其与污染物的关系

为了解城市中不同粒径颗粒物对于径流中污染物的影响,2006年3月在镇江城市不同功能区地表采集了沉积物样品和径流样品,分析了颗粒物的粒径分布和污染物浓度.结果表明,晴天条件下道路沉积物主要由粒径＜250μm的颗粒组成;降雨初期主要为＜5μm的颗粒物随径流迁移,随降雨历时的延长较大颗粒开始随径流迁移,降雨期间随地表径流迁移主要为小于150μm的颗粒物,特别是5～40μm粒径段的颗粒要特别予以关注;同时污染物浓度也由降雨初期的高浓度逐渐下降并趋于稳定.明确了径流中污染物的主要输出形态,并通过分析不同降雨历时污染物与固体悬浮物和颗粒粒径的相关性探明了径流污染物形态输出的原因,从而为城市非点源污染的管理以及控制方法的选择提供科学依据.     

重庆市不同材质路面径流污染特征分析

通过采集和监测2010年雨季重庆市同一区域的2条不同材质公路的3次降雨径流过程水样,研究了沥青路面和水泥路面径流的污染特征和差异.结果表明,2种材质路面径流中化学需氧量(COD)、总氮(TN)和总磷(TP)的次降雨平均浓度(EMC)均超过国家地表水环境质量V类水质标准(GB 3838—2002);沥青路面径流中总悬浮物(TSS)、COD和TP的浓度明显高于水泥路面,分别为水泥路面的2.05、1.35和1.27倍;沥青路面污染物的初始浓度普遍高于水泥路面,TSS和TP浓度最大值的出现时间滞后于水泥路面.在2010年6月19日、7月4日和7月9日的3场降雨事件中,沥青路面30%径流量与此时径流污染物浓度之比的平均值(FF₃₀)分别为水泥路面的1.26、1.07和1.32倍.沥青路面坑槽较多和成分复杂是导致其表现出不同于水泥路面的径流污染特征的重要原因.     

天津市居民区不同材质屋面降雨径流污染特征分析

选取天津市居民区典型材质(油毡、塑钢和水泥瓦)屋面下垫面,对其降雨径流污染特征和污染物初期冲刷效应进行了分析,并考察了不同类型材质屋面降雨径流中颗粒物分布及主要污染物赋存形式.场次降雨径流平均浓度分析结果表明:SS和COD是降雨径流中的主要污染物,降雨径流污染程度顺序为油毡屋面＞水泥瓦屋面＞塑钢屋面;颗粒物是降雨径流中...     

西安市某文教区典型下垫面径流污染特征

在西安市某文教区路面、屋面和绿地设置径流采样点,采用人工时间间隔采样法对2016年8月~2017年2月的3场降雨径流和2场融雪径流全程采样,测试径流过程SS、COD、TN、TP、Pb、Zn、Cu、Cd、Ni、Cr、PAHs、溶解态COD、溶解态重金属和溶解态PAHs的浓度以及颗粒物粒径d₅₀,研究各下垫面降雨径流污染水平及出流规律,比较不同下垫面降雨径流和融雪径流污染特征.结果表明,各类下垫面降雨径流主要污染物均为SS、COD、TN、Pb、Cr,路面和绿地径流中SS的EMCs均超过《污水综合排放标准》二级标准,3类下垫面降雨径流COD、TN、Pb、Cr的EMCs均超出《地表水环境质量标准》Ⅲ类标准,PAHs与国内相关研究相比属于中等污染水平,路面、屋面和绿地径流的EMC分别为266.8~389.8ng/L、254.9~303.0ng/L和231.2ng/L.路面径流SS、COD、Zn、Pb、Cu、PAHs浓度高于屋面径流,而TN、TP、Cr等指标则相反,表明径流中TN、TP、Cr主要源于大气干湿沉降,而交通排污对SS、COD、Zn、Pb、Cu、PAHs等有较大输入贡献.3类下垫面降雨径流污染浓度输出规律差异显著,路面径流污染物初期浓度较大,受雨期交通排污影响中后段波动剧烈,屋面径流污染物浓度随径流历时持续降低且趋于稳定,绿地径流污染物浓度沿程变化相对较小.降雨强度对总量污染物浓度输出的影响大于溶解态污染物,表现为d₅₀与降雨强度呈现良好的相关性.因降雪期间污染物持续累积且径流量较小,路面融雪径流污染物浓度远大于降雨径流,而屋面融雪径流因流量较小导致携带污染物的能力较弱故水质优于降雨径流.     

Distributions of typical contaminant species in urban short-term storm runoff and their fates during rain events： A case of Xiamen City

The pollutants in urban storm runoff,which lead to an non-point source contamination of water environment around cities,are of great concerns.The distributions of typical contaminants and the variations of their species in short term storm runoff from different land surfaces in Xiamen City were investigated.The concentrations of various contaminants,including organic matter,nutrients(i.e.,N and P) and heavy metals,were significantly higher in parking lot and road runoff than those in roof and lawn runoff.The early runoff samples from traffic road and parking lot contained much high total nitrogen(TN 6-19 mg/L) and total phosphorus(TP 1-3 mg/L).A large proportion(around 60%) of TN existed as total dissolved nitrogen(TDN) species in most runoff.The percentage of TDN and the percentage of total dissolved phosphorus remained relatively stable during the rain events and did not decrease as dramatically as TN and TP.In addition,only parking lot and road runoff were contaminated by heavy metals,and both Pb(25-120 μg/L) and Zn(0.1-1.2 mg/L) were major heavy metals contaminating both runoff.Soluble Pb and Zn were predominantly existed as labile complex species(50%-99%),which may be adsorbed onto the surfaces of suspended particles and could be easily released out when pH decreased.This would have the great impact to the environment.     

岛屿硬化集水面雨水弃流方案与分质收集策略研究

通过研究海南岛文昌市水泥屋顶和水泥路面上的雨水径流特征,建立了岛屿地区不同硬化集水面的雨水弃流方案和分质收集策略.在降雨初期,水泥路面和水泥屋顶均发生明显的冲刷效应,水泥路面雨水径流污染物浓度远高于水泥屋顶,且不同硬化集水面上前30%雨水中的污染物浓度均高于后70%的雨水.通过与相关水质指标对比得出,水泥屋顶雨水径流可作为饮用水水源,水泥路面雨水径流经处理可作为城市杂用水使用.通过建立雨水径流污染物累积-冲刷经验模型,可计算不同硬化集水面的弃流雨量,并以此为依据制定了弃流方案.以两种典型硬质化集水面径流污染物传输特征、水质特征和弃流方案为基础,分别提出了屋顶雨水收集方案和多种生态方法协同作用的路面雨水收集方案,可为岛屿地区的雨水收集利用方案提供参考依据.     

垃圾焚烧飞灰中重金属的分布规律及浸出特性

文章研究了上海某垃圾焚烧厂不同粒径飞灰中重金属的分布特性。结果表明,大部分飞灰聚集在38～280μm,其中在38～53μm飞灰约占总量的50%。飞灰中重金属在不同粒径中的含量分布规律均为:Pb>Zn>Cu>Cr>Cd>Ni;除Ni和Cr外,重金属Zn、Cd、Cu和Pb都普遍表现出向小颗粒富集的趋势。重金属在不同粒径中的浸出量均为:Pb>Zn>Cr>Ni>Cu>Cd;Cr、Ni、Cu和Cd的浸出量随飞灰粒径的减小呈增加趋势,而Zn在106～280μm和Pb在75～106μm处的浸出量都经历了一个陡增过程。不同重金属的主要化学形态各不相同,除Ni和Cr外,其它重金属的主要形态都呈不稳定性。随着飞灰粒径的减小,碳酸盐结合态的Cd、Pb、Zn、Cu和铁锰氧化物结合态的Pb、Zn、Cu的量逐渐增加;残留态的Zn和有机结合态的Cu则不增反减;Ni和Cr的各形态分布规律不明显。     

上海城市屋面径流PAHs赋存特征及其生态风险评价

为研究城市屋面径流中16种US EPA优控多环芳烃(PAHs)的污染特征,采集并分析了上海3次降雨事件典型屋面径流中颗粒相和溶解相PAHs的质量浓度,对屋面径流中PAHs的质量浓度特征、动态变化过程、来源解析以及潜在的生态风险进行了分析与讨论.结果表明,屋面径流中溶解相∑16PAHs的质量浓度为33.9~581.5ng/L,颗粒相PAHs的质量浓度为134.6~27528ng/L,3种屋面径流PAHs含量基本为:瓦屋面>水泥屋面>沥青屋面;不同类型的屋面径流中PAHs组分具有明显的相似性,均以3~4环组分为主,苯并[a]芘BaP的场次降雨事件平均浓度(EMC)值为17.4~378.5ng/L,超过我国规定的污水中BaP排放标准.源解析结果表明,瓦屋面径流中PAHs的主要来源为机动车排放源和燃煤源;沥青屋面和水泥屋面径流中PAHs主要来源于机动车排放源、燃煤源和石油类泄露和挥发源.屋面径流中PAHs毒性当量浓度为6.08~16.86ng/L,超过我国规定的标准限值,对环境存在一定的危害,应引起足够的重视.     

宿州市街尘重金属的粒径分布特征及污染评价

在宿州市不同功能区采集23个街尘样品,利用X-Ray荧光光谱法测定了样品中重金属Cu、Zn、Pb、Mn、Cr、V的含量,分析了街尘重金属的粒径分布特征,并利用地累积指数法对其污染状况进行了评价。结果表明:(1)宿州市街尘中细颗粒质量比重较高,在<75μm、75～150μm、150～250μm、250～500μm四个粒径段的街尘质量比例分别为39.73%、27.52%、22.57%和10.18%;(2)街尘中各重金属元素的含量最大值均出现在<75μm和75～150μm粒径范围内,说明重金属易在细颗粒中富集;(3)各重金属元素在<75μm粒径范围内的赋存比例均高于其他3个粒径级别,达40%左右;(4)随着街尘粒径的由粗到细,其重金属污染程度从无污染到轻度污染,各重金属元素的污染程度依次为:Zn>Pb>Cr>Cu>V>Mn。     

镇江市城区降雨径流水质分析

雨水径流污染是城市面源污染的主要形式,通过对镇江市城区2011年10场降雨径流水质监测,分析了镇江市城区降雨径流水质。结果表明,镇江市城区降雨径流存在一定污染,直接排入城市地表水体会对其造成污染。其主要污染指标为COD、BOD5、NH3-N、TP和总悬浮颗粒物,重金属含量较低,基本不存在重金属污染。各种不同类型雨水径流水质污染程度差异较大,天然降雨、屋面径流,大市口路面径流水质相对较好,基本能达到Ⅲ或Ⅳ类水体的水质标准;泵站、排口径流、河道径流污染较重,大多属于超Ⅴ类水体;南门大街路面径流污染最为严重,部分水质指标接近工业废水。