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.      

北方沿海城市屋面雨水径流水质及影响因素

选取天津市某小区3种材质的屋顶(瓦面、油毡屋面、沥青面)径流为研究对象,通过7场连续降雨监测,分析探讨了径流污染物平均浓度(EMC),屋面雨水径流水质特点,污染物出流规律以及径流水质影响因素。结果表明,天津市天然雨水中含氮量较高;通过计算3种屋面径流及路面径流EMC值,得出屋面径流中SS和COD严重超标,油毡面径流污染最重,天津市屋面径流污染水平比上海市高,也比美国、德国和法国等国家高;屋面雨水径流前期污染较高,存在一定的初使冲刷效应;晴天积累天数是影响屋面径流水质的重要因素,屋面初期径流污染物浓度与晴天累积天数成正相关;降雨强度对径流污染物具有分段影响,降雨强度6 mm/h时,径流污染物浓度随降雨强度的增大而增加,降雨强度6 mm/h时,径流污染物浓度随雨强的增大而降低。     

不同屋面类型径流污染特征研究

了解不同屋面类型对径流污染特征的影响,对控制城市非点源污染具有重要意义.选取不同材质、不同形状和老化程度的典型屋面,采用事件平均浓度（EMC）和M（V）曲线判识方法,对不同屋面类型降雨径流污染浓度、污染负荷和初期冲刷效应进行分析.结果表明,油毡屋面径流污染物平均浓度大于彩钢屋面;老化材料径流污染物平均浓度大于未老化屋面,未老化油毡屋面降雨冲刷效应更为明显;尖形顶屋面相比弓形顶屋面初期冲刷效应更为明显.     

城市降雨屋面、路面径流水文水质特征研究

为研究城市硬质下垫面径流的水文过程与污染物浓度变化特征,对北京市2006年6-8月的4场降雨进行路面和屋面水文、水质过程同步分析.结果表明,径流曲线与降雨过程线形状类似,波动幅度相对较小,滞后于降雨过程线5～20 min,屋面径流系数在0.80～0.98之间;路面径流系数在0.87～0.97之间.径流污染物的浓度是由累积排放规律决定的,路面径流的污染物浓度高于屋面径流,径流中COD、TN、TP的浓度均超过地表水环境质量标准V类水要求.各类污染物之间的相关性均处于显著性水平R=0.1以上,屋面径流颗粒物与有机物和阴离子之间的相关关系较大(＞0.5),而与氮磷等营养物质的相关系数较小(＜0.5);路面径流中,TN、1P与颗粒物的相关性有所增加.径流中各类物质大多存在初期冲刷现象,并受到污染物种类、下垫面特征、降雨强度和雨型等因素的影响.SS初期冲刷现象较其它几类污染物更为明显,路面较屋面更容易形成初期冲刷,低强度降雨不容易形成有机物和营养物质的初期冲刷现象.控制初期径流污染是北京市径流管理的有效措施.     

屋面雨水径流水质特性研究

选择南京市区3处不同类型屋面(沥青屋面、瓦屋面、混凝土屋面),对7场降雨径流事件进行了监测分析,重点探讨了屋面雨水径流中污染物的出流规律、事件平均浓度(EMC).结果表明,对于降雨量大、降雨强度大的降雨事件,初期污染物浓度较高,整个出流过程污染物浓度随降雨历时呈前高后低的变化趋势;对于降雨量小、降雨强度小的降雨事件污染物浓度没有明显降低趋势;降雨强度大、具有明显降雨峰值的降雨事件中污染物出流存在“二次冲刷”现象.EMC的计算结果表明,屋面径流TN,COD的污染严重,3种屋面的TN以及沥青、混凝土屋面COD超出了《地表水环境质量标准》V类标准限值,瓦屋面和沥青屋面的TP也超出了Ⅲ类标准限值;SS和TP浓度排序:瓦屋面＞沥青屋面＞混凝土屋面,COD,TN的浓度排序为:沥青屋面＞混凝土屋面＞瓦屋面;受屋面类型、降雨特性和当地大气状况的影响,本研究与国内外同类研究存在一定的差异.     

天津中心城区典型下垫面降雨径流污染冲刷特征分析

为研究城市降雨冲刷过程中污染物变化特征,选取天津市中心城区3类典型下垫面,针对2018年6—8月期间5场降雨事件,分析降雨初期冲刷效应和径流污染特征。结果表明:SS和COD是降雨径流中的主要污染物,降雨径流污染程度从大到小依次为小区路面>平屋面>斜屋面。SS与COD、浊度以及TP存在一定相关性,是降雨径流中污染物的主要载体。典型场次降雨事件中斜屋面前30%的径流量输送SS、COD污染物总量的比例分别为73. 33%、57. 78%,平屋面为61. 11%、56. 67%。各下垫面径流污染均存在一定程度的初期冲刷效应,其中屋面径流冲刷与Sartor-Boyd模型拟合相关性较好。     

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.     

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.     

沥青油毡屋面降雨径流污染物浓度历时变化研究

城市面源污染是我国水环境质量恶化的重要原因之一.屋面是城市下垫面的主要组成部分,因而屋面暴雨径流污染成为城市面源污染的重要来源.以北京市典型的文教区为例,在2004年对沥青油毡屋面径流水质进行了为期4个月的监测,指标包括pH、SS、COD、TN、TP、BOD5及Cu、Cr、Zn、Cd和Pb等重金属.监测结果表明,屋面径流水质污染比较严重,COD、TN和BOD5均值一般都超过地表水环境质量Ⅴ级标准;屋面初期径流污染物浓度大,随着降雨历时的延长,COD、TN、TP、BOD5及SS的浓度大幅度下降;污染物的起始浓度以及浓度达到稳定所需的时间随雨前晴天数的不同而有较大变化.屋面暴雨径流中的重金属浓度在整个降雨过程中均较低,而且随降雨历时的延长,其浓度变化较小.     

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.     

重庆市不同材质屋面径流水质特性

2010年雨季对重庆市6场降雨时段的屋面径流进行采样监测,分析了水泥屋面和瓦屋面径流污染物的出流过程和初始冲刷现象,并且运用多元统计方法分析了降雨特征对径流水质的影响.结果表明:2种材质屋面径流水质参数中CODCr和TN的次降雨平均浓度(EMC,以ρ计)均超出GB 3838—2002《地表水环境质量标准》的Ⅴ类标准,为屋面径流主要污染物.水泥屋面的CODCr、TN、NO3--N、TSS、Cu和Zn的EMC明显高于瓦屋面,分别高出1.63、1.57、1.15、1.70、1.50和1.88倍.在水泥屋面上,ρ(CODCr)、ρ(TN)、ρ(TP)和ρ(TSS)变化幅度大于瓦屋面,并且其峰值滞后或同步于最大雨强;在瓦屋面上,ρ(CODCr)、ρ(TN)、ρ(TP)和ρ(TSS)的峰值提前或同步于最大雨强.瓦屋面各污染物FF30(初期30%径流携带的污染负荷)的平均值均高于水泥屋面;水泥屋面各污染物(除Zn和Cd外)FF30的标准差均高于瓦屋面.各污染物的EMC与降雨量、平均雨强、径流量和最大雨强呈负相关;溶解态重金属的EMC与前期晴天数呈负相关,其余指标均与前期晴天数呈正相关.      

城市不同材料屋面径流的污染负荷特性

分析不同材料屋面径流污染负荷特性,对于提高城市面源污染负荷估算精度和确定初期径流截流比具有重要意义.以扬州市为研究区域,通过对小青瓦屋面、水泥瓦屋面和混凝土屋面这3种屋面进行降雨径流监测,比较不同材料屋面径流污染物浓度、冲刷规律以及初期冲刷效应.结果表明暴雨事件中,小青瓦屋面径流中总氮(TN)、总磷(TP)、高锰酸盐指数和总悬浮物(TSS)的事件平均浓度(event mean concentration,EMC)约为水泥瓦屋面的4～9倍;小青瓦屋面径流污染物浓度变化受雨强影响程度大于水泥瓦屋面,其中TP和TSS的浓度变化趋势和雨强变化趋势的Pearson相关系数r分别为0. 853和0. 822;各材料屋面的初期冲刷强度呈水泥瓦屋面混凝土屋面小青瓦屋面,分别截流3种屋面初期径流的31. 5%、58. 0%和60. 4%,可以完成削减60. 0%的屋面径流污染负荷量的目标.如果未具体区分瓦屋面材料,用水泥瓦屋面径流污染物的EMC估算古建筑聚集区的屋面污染负荷量,将严重低估暴雨事件中TN、TP、TSS和高锰酸盐指数的实际排放量,表明精细化区分屋面材料对提高城市面源负荷估算精度具有重要意义.     

北京市中心城区屋面径流污染特征及来源分析

以北京市中心城区屋面径流为研究对象,对2019年6～9月期间7场降雨事件中屋面径流及附近降雨水质情况开展监测,分析了屋面径流及降雨水质特征、径流初始冲刷效应、径流污染物浓度影响因素及其来源特征.结果表明,北京市中心城区屋面径流中总氮、氨氮、化学需氧量和悬浮物污染较为严重,降雨事件径流平均浓度(EMC)均超过《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)Ⅴ类标准限值[悬浮物超过《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)二级排放标准];降雨水质相对较好,但氨氮和总氮也存在超标情况.屋面径流中各污染物初始冲刷强度以中等和微弱为主,由大到小排序依次为：氨氮>悬浮物>化学需氧量>总氮>汞>锌>总磷>铅.屋面径流中悬浮物、化学需氧量、总磷浓度水平与干燥期长度呈显著正相关,与降雨强度呈显著负相关.结合主成分分析结果可知,降雨中的主要污染物为交通运输来源的氮类污染物,屋面径流中的主要污染物则为屋面材料老化和金属雨落管锈蚀释放的悬浮物、有机物和磷类污染物.     

北京城区不同下垫面降雨径流产污特征分析

通过对北京城区3类不同下垫面的降雨径流水质进行监测以及对实验数据进行皮尔森(Pearson)统计分析,探讨了沥青路面、硬质屋顶及草地屋顶的雨水径流污染物历时变化规律,计算了各场次降雨径流污染物的事件平均浓度(EMCs),分析了径流水质的主要影响因素.结果表明,相对于沥青路面与硬质屋顶,草地屋顶对除磷外的其他径流污染物浓度有明显削减作用;初期降雨径流中CODcr、NH3-N、NO3-N、TP、Pb、Cu、Zn的EMC值大多超出V类国家地表水标准,3类重金属污染物监测结果也表明城区暴雨径流污染明显;统计分析结果表明污染物质与前期晴天数、降雨历时呈现正相关关系,与降雨量、降雨强度呈现负相关关系,通过控制初期径流污染、加强清扫及屋顶绿化可以从源头减少城市降雨径流污染.     

滨州高速公路径流污染特征分析

采用现场连续取样,对长深高速滨州段路面径流排水进行监测,探讨了路面雨水径流污染物的出流规律以及各污染物之间的相关性。结果表明:高速公路路面径流有较高的污染强度,汛期开始时降雨径流中COD、SS、TP、TN和NH3-N的事件平均浓度(EMCs)分别为292,366,0.85,7.52和2.75mg/L;降雨量大、初期降雨强度大的降雨事件,初期效应显著,径流形成30min后,COD、SS、TP、TN和NH3-N的浓度降为径流初期的29.4%,35.0%,59.2%,58.7%和64.5%,降雨量小、降雨强度小的降雨事件,整个降雨过程污染物浓度没有明显的降低趋势;初期降雨强度大的降雨事件,初期以颗粒态COD为主,中等降雨强度的降雨事件,颗粒态与溶解态COD的浓度在同一水平波动;SS与COD,TP有显著的相关性,颗粒物携带污染是高速公路径流污染的重要来源之一。     

Pollutant loads of surface runo inWuhan City Zoo, an urban tourist area

The pollutant loads of surface runoff in an urban tourist area have been investigated for two years in the Wuhan City Zoo, China. Eight sampling sites, including two woodlands, three animal yards, two roofs and one road, were selected for sampling and study. The results indicate that pollutants ranked in a predictable order of decreasing load （e.g. animal yard〉roof〉woodland〉road）, with animal yards acting as the key pollution source in the zoo. Pollutants were transported mainly by particulate form in runoff. Particulate nitrogen and particulate phosphorous accounted on average for 61%, 78% of total pollutant, respectively, over 13 monitored rainfall events. These results indicate the treatment practices should be implemented to improve particulate nutrient removal. Analysis of the M（V） curve indicate that no first flush effect existed in the surface runoff from pervious areas （e.g. woodland, animal ground yard）, whereas a first flush effect was evident in runoff from impervious surfaces （e.g. animal cement yard, roof, road）.     

宁波市典型城市下垫面雨水径流污染特征解析

雨水径流污染影响受纳水体水质,为掌握宁波市雨水径流污染特征,于2009～2019年开展了8场降雨调查,采用频率统计分析和相关性分析方法研究了中心城区的屋面、广场、绿地、小区道路、商业街道路和城市主干道等不同下垫面的雨水径流污染水平,径流污染来源,以及中小雨型径流水质的冲刷规律.结果表明,宁波市各下垫面雨水径流的化学需氧量(COD)、氨氮、总氮、总磷和总悬浮固体(TSS)等污染指标的次降雨径流平均浓度(EMC)均值分别介于23.88～102.31、 0.40～1.69、 3.41～8.71、 0.09～0.50及37.6～323.4mg·L~(-1)之间.除广场外,其它各下垫面雨水径流的COD和总氮污染严重,屋面、商业街和小区雨水径流氨氮显著高于广场、绿地和主干道(P0.05),商业街、主干道和绿地雨水径流总磷浓度显著高于(P0.05)其它下垫面;屋面、广场、主干道及商业街雨水径流中的TSS与COD、氨氮、总磷具有同源性质,绿地和小区雨水径流的氨氮和总氮具有同源性质;在中小雨情景下屋面和绿地等下垫面的氨氮较易形成初始冲刷效应,而广场、小区和城市主干道等下垫面的总氮和总磷初始冲刷效应并不明显.     

北京城市典型下垫面降雨径流污染初始冲刷效应分析

城市硬化地表的迅速增加使得降雨径流量增加,屋面和路面等下垫面上污染物的大量累积并随径流进入城市排水系统,对城市水环境造成威胁.为了解径流污染过程和给径流污染控制提供科学依据,于2004～2006年选取典型屋面和路面对径流污染过程进行了监测和分析,计算了两种径流的次降雨平均浓度(EMC)水平,发现两类径流的COD和TN污染较为严重;屋面径流的化学需氧量(COD)、总氮(TN)分别超标(地表水环境质量标准GB 3838-2002 V类)3.64和4.80倍;路面径流的COD、TN分别超标3.73和1.07倍.利用M(V)曲线,判断径流量同径流污染负荷的关系,发现屋面径流污染物总悬浮颗粒物(TSS)、COD、TN和总磷(TP)发生了不同程度的初始冲刷现象;路面初始冲刷现象主要表现为TSS和TP,总体上初始冲刷效应不明显.汇水面性质、降雨强度、污染物累积状况等都是影响屋面和路面径流污染物排放特征的重要影响因素.