城市路面降雨径流污染特征及源解析的研究进展

城市路面径流是城市地表径流的重要组成部分,因其污染强度大、对地表水体的影响严重而被予以格外的关注。通过对国内外关于路面径流水质的研究进行总结发现：我国城市道路径流中COD、TP、TN和Pb的平均质量浓度分别为239.59、0.46、6.29和0.14 mg·L-1,超过了国家地表水环境质量Ⅴ类标准,TSS的质量浓度高达552.86 mg·L-1。因此,COD、TP、TN、Pb和TSS是我国路面径流的主要污染物。高速路径流污染物Pb、Cu和Zn的浓度明显高于普通道路,而普通道路径流污染物中COD和TSS要高于高速路。与其他国家相比,我国城市道路雨水径流污染物浓度偏高。多数研究表明：污染物的质量浓度与降雨量呈负相关关系,路面坡度增加了车辆与路面的摩擦力和燃料的消耗,进而导致路面径流污染物的浓度较高,路面清扫或许对污染物的浓度有不利的影响,主要由于道路清扫将路面中部分大颗粒破碎,释放出了细小的颗粒物（粒径〈43μm）并且不能将其清除的缘故。但是,降雨强度、干期、降雨历时和车流量对径流水质的影响存在一定的争议。通过对现有的研究总结发现：车流量≥30000的路面径流中COD、TSS、Pb和Cu的浓度是车流量〈30000的路面径流中的2.5、4.3、1.4和5.1倍;路面径流中的重金属主要来源于车辆的交通损耗,有机污染物来源于车辆的交通活动和路面材质,营养污染物来源于大气干湿沉降。今后应从以下几方面开展研究：将多环芳烃、大肠杆菌等水质指标列入研究计划;深入分析影响降雨径流水质的因素及各影响因子间的交互作用;运用同位素溯源技术识别道路径流污染物来源。     

典型自然降雨条件下太湖地区水稻田氮磷输出特点

为了探究典型自然降雨径流过程中氮、磷的水稻田输出特点,了解各形态污染物之间径流输出关系,在2013年对太湖何家浜流域两次典型降雨全过程中产生的径流污染物进行了系统的原位监测分析。通过绘制田块混合出水及独立单田块出水的污染物浓度变化曲线、M(V)曲线以及计算径流事件平均浓度(EMC)、降雨径流过程中PN/TN(颗粒态氮/总氮)、PP/TP(颗粒态磷/总磷)质量输出百分比,发现:在中雨条件下,强降雨使水稻田中的SS(悬浮态颗粒物)、PN、PP输出浓度激增,最大变幅分别为628.77、4.43、0.46 mg·L-1,对AN(氨氮)、NN(硝酸盐氮)、PO(磷酸盐)无明显影响;降雨前期氮素磷素污染物输出以颗粒态为主,且颗粒态土壤对磷素的富集作用强于氮素,在径流量输出前35%时,颗粒态污染物(PN、PP)占据总污染物(TN、TP)输出量的60%左右;整场降雨PN/TN、PP/TP输出EMC比重在40%~60%之间波动;在氮肥进入低水平稳定期后,降雨中氮素输出峰值稳定;独立田块出水中颗粒态污染物(SS、PN、PP)初期效应明显,而在混合田块出水中初期效应被弱化;污染物EMC指标输出特点为SSTNPNANNNTPPPPO。     

基于雨型的南方城市道路雨水径流污染物分析

以嘉兴市区主干道为研究区域,开展了该市两种典型降雨条件下,道路雨水径流中典型污染物初期冲刷效果、质量浓度变化规律、道路雨水径流水质污染指标相关性,污染物平均质量浓度(EMC)的研究。针对城市典型降雨,分析城市降雨径流污染过程的变化规律,对城市道路径流污染的控制和雨水资源有效利用具有重要意义。利用模式雨型对嘉兴市2010年至2013年间90场降雨进行归纳,总结出Ⅲ型和Ⅶ型为嘉兴市的常见雨型。从2013年降雨监测期间筛选出与该市发生频率最高的两种雨型相似的典型降雨进行分析,结果表明,(1)降雨雨型、降雨强度、降雨前期干燥时间均会对道路径流雨水中污染物浓度产生较大的影响,这也是Ⅶ型降雨比Ⅲ型降雨中道路雨水径流中污染物较高的原因。(2)以携带80%污染物所实际发生的径流量的多少来判断初期冲刷效应的强弱,则Ⅶ型降雨中TN、NH4+-N、SS、TP、COD的初期冲刷效应均强于Ⅲ型降雨。两场降雨中TP的初期冲刷效应均低于其他4种污染物。(3)道路雨水径流中TN、NH4+-N、COD与SS之间均存在良好的相关性。Ⅶ型降雨中TP与SS的相关系数为0.917,而在Ⅲ型降雨中TP与SS的相关系数仅为0.772,所以TP与SS的相关性受降雨条件影响较为明显。(4)Ⅲ型和Ⅶ型降雨中道路雨水径流中SS、COD、TP质量浓度分别为353.2、465.71、4.03mg·L-1和548.41、335.96、1.18 mg·L-1均不同程度的高于地表水V类标准。Ⅲ型和Ⅶ型降雨中TN浓度为3.47和6.62 mg·L-1高于国家污水一级排放标准,因此SS、COD、TP是道路雨水径流中的主要污染物。     

绿色屋面基质添加生物炭对降雨径流水质和水量的影响

绿色屋面是一种控制城市面源污染的新型措施,其对城市暴雨径流水质和水量的影响是国内外学者关注的热点问题。自制两种不同基质(商业基质和生物炭基质)的模块式绿色屋面,通过模拟降雨量为10~80 mm的模拟降雨实验,研究绿色屋面基质中添加生物炭对径流滞留率、污染物的析出过程特征、径流水质和污染负荷的影响,为绿色屋面的科学构建和城市暴雨径流防控管理提供科学依据,并为中国海绵城市的建设提供理论依据。结果表明,(1)商业基质和生物炭基质绿色屋面的平均滞留率分别为72.54%和72.08%,未表现出显著差异性。因此,基质添加生物炭对绿色屋面径流滞留率无显著影响。(2)随着降雨历时的延长,商业基质和生物炭基质绿色屋面径流中TN、TP、COD和Fe的质量浓度呈现逐渐降低的趋势。(3)商业基质和生物炭基质绿色屋面径流中TN、COD、TP、TSS和Fe的质量浓度以及p H和EC均无显著性差异。商业基质绿色屋面径流中TN和COD的质量浓度分别为16.14 mg?L~(-1)和171.79 mg?L~(-1),接近于生物炭基质绿色屋面(9.85 mg?L~(-1)和97.31 mg?L~(-1))的2倍,且TN和COD的污染负荷显著高于生物炭基质绿色屋面,因此,基质中添加生物炭能够有效降低绿色屋面径流中TN和COD的质量浓度和污染负荷。此外,生物炭基质对绿色屋面径流pH的中和能力强于商业基质。由此可见,生物炭作为绿色屋面基质修复材料,能够净化绿色屋面径流水质,在城市暴雨径流管理中具有非常广阔的应用前景。     

东江上游高风险支流不同功能区初期雨水径流污染特征分析

了解不同外界条件下初期雨水径流污染物的变化是有效控制面源污染的重要基础。根据径流曲线法(SCS)对东江上游高风险支流区中农田区、交通道路区、住宅商业区和工业区4个不同功能区的初期雨水径流进行采样,按照国家标准水质分析方法进行监测,并对不同功能区初期雨水径流水质的变化规律及主要污染物的相关性进行分析。研究结果表明,降雨前期晴天数、降雨量、降雨强度对初期雨水径流水质变化均有明显影响。当前期晴天数多、雨量大且降雨强度大时,污染物质量浓度峰值出现的时间早、质量浓度下降趋势明显。随着降雨历时的延长,初期雨水径流主要污染物SS、COD_(Cr)、TN、TP及NH_3-N的质量浓度大都呈现下降趋势,且污染物质量浓度峰值大部分出现在前5 min。其中,SS质量浓度以农田区最高,相对于其他功能区,污染物质量浓度最高可达14倍之多。COD_(Cr)、TN、TP及NH_3-N质量浓度均以住宅商业区最高,最高分别可达1 136、17.56、3.96、25.36 mg·L~(-1),相对于其他功能区而言,住宅商业区更易导致水质污染。从最典型降雨事件分析来看,只有交通道路区的COD_(Cr)、TP、TN与SS之间呈现正相关,其相关系数分别为0.775、0.798、0.826,其余3个功能区域的主要污染物之间则出现负相关,表明初期雨水具有复杂性,受多重外界因素影响。该研究结果对入江污染物负荷量控制及东江水环境保护具有一定的意义。     

成都市道路地表径流污染及对策

城市道路地表径流污染已经成为城市水体恶化的重要原因之一。2006年8月-11月,通过对成都市9条不同类型道路6次降雨径流水质的监测分析,探讨了成都市路面径流污染的现状、成都市道路地表径流的污染负荷及道路地表径流中污染物之间的相关性关系。结果表明,成都市道路地表径流中污染物SS、COD、TN、TP的含量高,浓度均超出地表水环境质量Ⅴ级标准。成都市道路地表径流的年污染负荷为LCOD=3.1×104t,LTN=1.19×104t,LTP=1174.9 t,LZn=109.46 t。SS浓度与污染物COD、TN、TP、Zn浓度之间存在较好的相关关系(R2>0.8)。可以通过控制径流系数、削减径流中的污染物含量和污染物总量控制3个方面的措施来进行道路地表径流污染的削减。     

洞庭湖浮游植物增长的限制性营养元素研究

近20年水质监测资料表明,洞庭湖水体富营养化日趋严重。洞庭湖水体主要污染物为氮和磷,而营养盐赋存形态及其含量对浮游植物生长的影响在洞庭湖尚未见报道。2011年9月至2012年8月对洞庭湖浮游植物生物量及主要营养盐赋存形态与含量进行监测,同时利用藻类增长的生物学（NEB）评价方法对限制浮游植物增长的营养盐进行了研究,并分析了浮游植物生物量与各营养元素之间的相关性。结果表明：洞庭湖主要污染物总氮（TN）和总磷（TP）的年平均值分别为1.90 mg·L-1和0.093 mg·L-1,溶解态无机氮（DIN）平均占ρ（TN）比例为87%,溶解态总磷（DTP）平均占ρ（TP）比例为70%。洞庭湖水体中,DIN是TN的主要贡献者,且不同形态DIN的贡献大小依次为ρ（NO3--N）〉ρ（NH4＋-N）〉ρ（NO2--N）;磷形态组成中,TP主要以溶解反应性磷（SRP）存在。春季洞庭湖水体中ρ（TN）、ρ（TP）较高,这一结果可能源于春季面源污染。洞庭湖水体中ρ（Chla）与氮显著正相关,与磷显著负相关。NEB 实验结果表明氮对洞庭湖浮游植物生长有明显的促进作用,其幅度随氮浓度的增加而加强,而磷对浮游植物的生长影响不大,有时出现抑制作用,硝态氮与磷之间不存在交互作用。因此,氮可能是洞庭湖浮游植物增长的主要限制性营养因子,这一研究暗示在洞庭湖富营养化控制过程中应特别注重氮的控制。     

中国东部浅水湖泊沉积物总氮总磷基准阈值研究

受人类活动的影响,东部浅水湖泊沉积物中总氮、总磷负荷很高,当外来污染源得到控制时,底泥中的营养盐会逐渐释放出来,对湖泊水质与生态系统影响很大。为合理削减湖泊内源污染,控制沉积物中营养盐向上覆水体释放,研究制定东部浅水湖泊沉积物总氮、总磷基准阈值,分别测定了100个湖泊的896个表层沉积物样品和8个典型湖泊11个柱芯的沉积物总氮（TN）、总磷（TP）含量,分析了沉积物TN、TP浓度剖面分布特征。通过频度分布法对100个湖泊沉积物总氮总磷的污染状况进行评价,通过背景值比较法确定了8个典型湖泊沉积物的TN、TP背景值。结果表明,100个湖泊的表层沉积物TN浓度范围在479.70~5 573.65 mg·kg-1,TP浓度范围在248.44~1000.33 mg·kg-1,不同湖泊表层沉积物中TN、TP值差异较大。8个典型湖泊沉积物总氮、总磷含量整体上表现出随着深度增加而下降变化趋势,在深层沉积物中含量保持稳定。所调查8个湖泊TN均值为1443.83 mg·kg-1,变化范围为247.45~3719.46 mg·kg-1,各湖泊中TN均值表现为：沱湖〉焦岗湖〉花园湖〉七里湖〉北民湖〉大通湖〉城东湖〉瓦埠湖;TP均值为519.62 mg·kg-1,变化范围为225.41~1944.89 mg·kg-1,各湖泊中TP均值表现为：北民湖〉大通湖〉七里湖〉焦岗湖〉沱湖〉瓦埠湖〉城东湖〉花园湖。不同湖泊沉积物总氮、总磷背景值差异很大。通过对100个湖泊表层沉积物TN、TP的频度分析发现,沉积物营养盐含量上25%点位对应的TP质量浓度398.51mg·kg-1,TN质量浓度为1106.24 mg·kg-1,沉积物营养盐含量下25%点位对应的TP质量浓度664.58 mg·kg-1,TN质量浓度为2916.66 mg·kg-1。通过互相之间的比较分析,推荐采用背景值比较法确定的各湖泊沉积物总氮、总磷背景值均值与频度分步法25%点位对应的总氮值和40%点位对应的总磷值作为东部浅水湖泊沉积物总氮、总磷基准阈值。因此,?     

洱海湖心区沉积柱芯营养盐垂向分布及时间演化特征

连续的沉积物记录为研究湖泊富营养化的长期过程提供了可能。分析了洱海湖中心沉积柱的营养盐浓度垂向分布和沉积物年代记录,并结合湖心水质变化情况,研究了洱海沉积物营养盐的时间演化特征及生态意义。结果显示:Cal.AD 1960年以前,洱海沉积物营养盐稳定在较低水平,总有机碳(TOC)平均质量分数为1.45%,总氮(TN)平均质量分数为0.20%,总磷(TP)质量分数低于1 000 mg·kg~(-1);Cal.AD 1960年以后,TOC和TN质量分数均急剧升高,尤其在1990年之后呈直线上升态势,最高值分别为5.8%和0.84%,TP质量分数从1 000 mg·kg~(-1)。左右直线上升至1 345 mg·kg~(-1),反映了洱海近几十年来的人为富营养化加剧过程。沉积物TP与TOC、TN呈极显著正相关(P=0.001),TOC与TN的Pearson相关系数最大。洱海沉积物的TOC/TN比值总体比较稳定,数值在5.8~11.5之间波动,反映出这3种营养物质的藻类同源性。沉积物的营养物累积过程伴随水质变化呈不断恶化趋势,1990年后沉积物营养盐的时间演变规律与湖心区水质随时间的变化趋势基本一致。洱海表层沉积物TN、TP浓度明显高于东部平原湖区的湖泊,其营养盐内源负荷不容忽视。与同地区湖泊相比,沉积物TN浓度水平与抚仙湖和滇池相当,而TP浓度明显低于这两个湖泊,说明洱海沉积物对P仍具有较强的吸附容量及潜在缓冲能力。     

基于文献数据再分析的中国城市面源污染规律研究

目前有关城市面源污染的研究多为分散的独立研究,缺乏对现有研究及监测数据成果的系统分析。在全面进行文献调研的基础上,整合从文献中提取的面源污染监测数据成果,综合识别全国范围典型城市下垫面的面源污染规律,并初步定量了城市面源污染对雨污合流制排水分区雨水径流污染的贡献率。数据资料覆盖中国中东部地区的37个市,监测对象包括屋面、道路和绿地等城市下垫面类型,考虑SS、COD、TN、NH_3-N和TP共5种污染物指标。从总体特征分析的角度,除屋面TP和绿地NH_3-N指标外,其他面源污染质量浓度均值均远超出国家V类水标准。对于不同下垫面的径流污染规律,SS、COD和TP指标在道路雨水径流污染中最为突出(均值分别为505.04、67.92、0.89 mg·L~(-1)),TN和NH_3-N指标在屋面雨水径流污染中最为突出(均值分别为8.85mg·L~(-1)和6.43mg·L~(-1)),绿地雨水径流污染物质量浓度相对最低,但SS指标有较大的波动范围。在不同指标之间的相关关系方面,SS在道路下垫面中与其他指标存在较高的相关性(决定性系数约为0.50),而在屋面和绿地中与其他指标相关性较差。较分流制排水系统而言,雨污合流制排水系统的径流污染更加严重,其中生活污水对SS的贡献率较低,仅为17.19%,但对其他污染物的贡献较为明显,按照贡献率由高到低,依次为TP(84.45%)、NH_3-N(79.06%)、COD(51.06%)和TN(40.81%)。研究成果系统反映了中国城市面源污染的主要特征,能够为城市面源污染控制研究提供基础数据与总体规律参考。     

城市雨水管网降雨径流污染特征及对受纳水体水质的影响

以北京市城区和近郊区选取的2个不同下垫面类型的汇水小流域为代表,在2008—2009年共进行了4场降雨过程的雨水管网出口和下游受纳水体水质同步监测.研究结果表明,分流制雨水管网降雨径流污染严重,其中悬浮物浓度高于城市污水,COD、氨氮、总磷和总氮浓度略低于城市污水,但明显高于《地表水环境质量标准》（GB3838—2002）中的Ⅴ类标准,以及《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）中的一级B标准;木樨园小流域由于绿地面积比例小,道路面积比例大,城乡结合部地带环境卫生相对较差,雨水管网降雨径流各污染物的EMC浓度比西蒲小流域高21.4%—246.5%.雨水管网降雨径流存在一定程度的初期冲刷效应;雨水管网降雨径流中COD和总磷与悬浮物之间具有较强的相关性.管网降雨径流使受纳水体污染物浓度升高16.9%—541.7%,其中悬浮物、COD和氨氮升高幅度最大.增加城市绿地可明显降低降雨径流中的悬浮颗粒物及其携带的有机污染物的含量.     

Analysis of rainfall runoff characteristics from a subtropical urban lawn catchment in South-east China

Characteristics of rainfall runoff from a 3.26 hm² urban catchment with predominant land-use as lawn in Xiamen City, South-east China were investigated and analyzed. Water quality and quantity measurements of rainfall runoff were conducted for ten rainfall events over the period March, 2008 to April, 2009. The results indicated that chemical oxygen demand (COD) and total phosphorus (TP) were the major pollutants with event mean concentrations of 56.09 and 0.44 mg·L^?1. From hydrograph and pollutograph analysis of two typical rainfall events, it was clear that the peak rainfall preceded the peak flowrate by about 15?C20 min. Meanwhile, concentrations of major pollutants showed multiple peaks and these peaks usually preceded peak flowrate. There were no distinctive first-flush effects except for the rainfall events with the longest rainfall duration and largest runoff volume, which was verified by the fact that the first 30% runoff volume (FF30) carried 39.36% of the total suspended solids (TSS) load, 35.17% of the COD load, 28.13% of the TP load and 39.03% of the nitrate nitrogen load. Multivariate regression analysis further demonstrated that the total runoff volume had a positive correlation with the FF30 of TSS and COD.     

不同施肥水平下菜地径流氮磷流失特征

研究施肥对菜地径流氮、磷流失的影响,对控制水体富营养化有重要意义。采用田间小区监测的方法,研究常规施肥、减量施肥1和减量施肥2等三种施肥水平对菜地径流氮磷流失的影响。结果表明,（1）不同施肥水平的径流氮、磷流失浓度均较高,径流TN、NH4＋-N、NO3--N的平均流失质量浓度分别在20.5~34、2.2~2.4、6.3~9.5 mg L-1之间,径流TP、DP的平均流失质量浓度分别在7.7~11.1、2.1~2.4 mg L-1之间,菜地土壤径流氮、磷流失风险较大。（2）减量施肥可明显降低径流TN和NO3--N的流失浓度,与当地常规施肥相比,减施肥料20%和30%可分别降低径流TN流失浓度的40%、32%和NO3--N流失浓度的23%、35%,而减量施肥对径流TP、DP的流失浓度影响不大。（3）不同施肥水平的径流TN、NO3--N流失负荷分别在5.8~7.6、1.6~2.3 kg hm-2之间,与常规施肥相比,减施肥料20%和30%可分别减少TN、NO3--N流失负荷的24%、19%和11%、29%。不同施肥水平的径流TP、DP流失负荷分别在1.7~2.9、2.5~2.7 kg hm-2之间,减量施肥并不能减少径流TP、DP的流失负荷。     

喀斯特小流域复杂景观中水质状况

以红枫湖流域周边一个受人为活动严重影响的农田源头溪流-王家寨小流域为研究对象,设置11个监测点研究硝酸盐（NO3-N）、氨态氮（NH4＋-N）、溶解性无机磷（PO4--P）、总磷（TP）和总悬浮物（TSS）在复杂景观中的变化状况。降雨后采样水中氮、磷含量明显低于雨后的地表积水,地表积水受各种影响,水质降低。水塘型湿地,其丰水期的PO43--P、TP、SS高于枯水期,与水循环条件较好的流水溪流还是存在明显的区别。从平均值来看,枯水期地表水和地下水TP都超过5级水质标准。水质与＂源＂景观的关系不明显,说明喀斯特小流域中复杂的景观结构对氮磷的截留作用。     

城市小集水区降雨径流污染来源解析

利用深圳市王家庄集水区的降雨径流水质监测数据,运用正定矩阵因子分解法（PMF）定量解析了单个城市小集水区降雨径流污染的主要来源。结果表明：研究区降雨径流的主要污染源为城市污水、管内沉积物和地表径流。其中城市污水以输出氨氮（NH3-N）和总氮（TN）为主,管内沉积物是化学需氧量（CODCr）、总磷（TP）和生化需氧量（BOD5）的主要来源,地表径流为固体悬浮物（SS）的主要来源。PMF模型可作为土地利用方式均一的单个城市小集水区降雨径流污染源解析的有效方法之一,主要污染源的廓线能否保持相对稳定是该模型在降雨径流污染源解析时的主要约束条件。     

天津城区道路雨水径流水质监测及污染特征分析

城市市区道路由于交通活动产生大量的重金属、无机阴离子、营养盐、有机污染物等,对受纳水体的水质造成很大破坏,并影响了水体的生态环境.通过对天津城区不同功能区(商业区、文教区和居住区)的道路降雨径流的30个水质指标进行监测分析,评估天津市区道路雨水径流的污染程度,进而分析天津市区降雨污染的基本特征.结果表明,不同功能区理化指标平均浓度的大小顺序为:商业区>居住区>文教区,天津市区道路雨水pH接近中性;金属离子中铅在3个功能区中均超标,在商业区、文教区和居住区中分别超标1.16、1.05和1.28倍,且天津市区重金属污染浓度与南京和澳门相近;无机阴离子并未超出地表水质量标准V类标准或集中式生活饮用水地表水源地补充项目标准限值.TN、TP、COD和BOD_5最大值分别严重超出国家地表水环境质量V类标准的2.5、2.0、10和50倍.挥发酚在3个功能区中均未超标,而阴离子表面活性剂在商业区、文教区和居住区分别超过地表水质量标准V类标准的37、17和6.3倍.     

稻麦两熟农田稻季养分径流流失特征

采用田间小区定位试验研究了自然降雨条件下江苏稻麦两熟农田稻季养分径流流失规律。结果表明：稻季径流水量可达5705.55m3·hm-2;常规施肥（T0）条件下,稻田径流流失全N（TN）、全P（TP）和速效K（AK）的总量分别为11.29、0.19和13.22kg·hm^-2,流失率分别为3.8%、0.21%和9.8%;径流水中全N和速效K质量浓度随距施肥时间的延长而呈逐渐下降趋势;较常规施肥处理而言,秸秆还田（T1）和还田减肥（T2）处理不仅能够有效降低径流水中TN、TP和AK质量浓度,而且能够减少稻季养分径流流失总量,分别减少13.48%、17.55%,25.00%、31.25%和22.69%、53.48%,并降低养分流失率,分别达13.16%、-2.63%,23.81%、14.29%和22.45%、41.84%。     

城市路面径流污染负荷及采样次数对其估算准确性的影响

在西安市城市主干道南二环路建立路面径流原位采样站,利用自制流量等比例采样装置,采集2009年3月-2010年2月的36场降雨径流,测试各场次径流SS、COD、溶解性COD、NH4-N、Pb、Zn和溶解态Pb、Zn的事件平均浓度(EMC),计算径流年污染负荷,并采用随机抽样方法研究采样次数对污染负荷估算准确性的影响.结果...