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.     

温州城市降雨径流磷的负荷及其初始冲刷效应

监测了温州2个采样区5场较为典型的降雨过程,测定了不同下垫面径流pH值以及总磷(TP)、溶解态磷(DP)、颗粒态磷(PP)、总无机碳(TIC)、总有机碳(TOC)、总悬浮颗粒(TSS)、BOD5、COD的含量.结果表明,温州城市降雨径流中TP、DP以及PP含量分别介于0.01～4.32 mg.L-1、ND～0.88 mg.L-1以及ND～4.31 mg.L-1之间,径流初期阶段PP占绝对主导地位,而在整个径流过程的中后期,大部分降雨径流中DP占TP的比重呈现出一个上升的趋势,屋面径流和汇流口径流这一情况尤其明显.从TP和DP的EMC值来判断,有些城市降雨径流会对下级受纳水体造成环境压力.同时,不同城市降雨径流中TP以及DP含量之间的差异显著,而不同的降雨条件也会影响降雨径流中磷的含量.根据M(V)累积曲线判断,TP初期冲刷效应在城市降雨径流中是较为普遍的;与TP相比,城市降雨径流中的DP比较难发生初始冲刷的情况.城市降雨径流中总磷的含量不但受下垫面类型的影响,而且与径流各种理化指标之间呈现出显著的相关关系.所有结果皆指出针对不同下垫面径流磷污染的治理工作应采用不同的最佳管理方案(BMPs),而降低径流TSS含量是削减其磷负荷的有效途径之一.     

城市不同下垫面降雨径流多环芳烃（PAHs）分布及源解析

以上海市不透水下垫面降雨径流为研究对象,分析了交通道路、校园、小区路面和小区屋面径流样品中16种溶解相、颗粒相PAHs质量浓度和场次降雨事件平均浓度(EMC).研究了不同下垫面降雨径流PAHs冲刷过程.通过对不同样点降雨径流初始冲刷散点进行幂函数拟合,定量表征了降雨径流PAHs和悬浮颗粒物(TSS)的初始冲刷强度.对径流样品中PAHs来源进行了分析.结果表明,径流样品Σ16PAHs(包括溶解相和颗粒相)质量浓度变化范围为317.21~10364.32 ng·L-1,其中龙吴路Σ16PAHs质量浓度(均值)最大,而校园最小.污染物的EMC值在不同样点具有很大的差异.不同样点PAHs含量在径流过程中皆呈现出明显的衰减特征,并显示出不同程度的初始冲刷效应.运用因子分析方法解析PAHs来源发现,降雨径流PAHs来自化石燃料的不完全燃烧、石油泄漏、炼焦等,且各源的贡献率在不同下垫面降雨径流中有差异.     

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。     

北京市城市降雨径流水质评价研究

选取北京市城市天然雨水与3个不同下垫面(屋面、单位内部道路和环路干道道路)的降雨径流为研究对象,在2010年7～10月期间,测定了8场降雨中的13个理化指标,并采用灰色关联分析和主成分分析方法进行水质综合评价和污染物来源分析.结果表明,环路干道径流的综合水质最差,其他依次为屋面径流、单位内部道路径流和天然雨水,其中环路干道径流综合水质超出国家地表水Ⅴ类水质标准,天然雨水、单位内部道路径流和屋面径流综合水质满足国家地表水Ⅱ类水质标准;天然雨水与各下垫面降雨径流的主要污染物为氮,其中TN和NH4+-N平均浓度为5.49～11.75 mg.L-1和2.90～5.67 mg.L-1;环路干道径流中第一类污染物为P、SS和有机污染物,其主要来源为车辆轮胎和路面材质的磨损;第二类污染物为N和溶解态重金属,其主要来源为车辆尾气和大气干湿沉降.本研究结果可以为城市雨水水质评价、城市面源污染控制和雨水回收利用提供科学依据.     

城市不同下垫面径流中PAHs污染特征及源辨析

选取温州典型不透水地面类型小区路面、停车场、汇流口、小区屋面及交通干道,采集径流样品,研究了夏季常见雨型条件下不同下垫面径流中PAHs的污染特征,并对其中的PAHs来源进行了分析.结果表明,初期有较大雨强的雨型对交通干道及停车场径流中PAHs冲刷更加明显;径流中PAHs在颗粒相/水相间的分配系数随着颗粒物的增加而降低,这可能跟径流中颗粒物组成有关;运用因子分析和多元回归方法解析可以看出,不同下垫面径流中PAHs的来源:主要集中在煤、石油等的不完全燃烧\石油类泄漏\炼焦等因素,各源在径流中贡献率存在差异;BaA/CHR比值大部分＞0.6,显示径流中PAHs主要来源于本地污染源,但初期径流中比值较低,说明大气沉降对本地PAHs污染也有一定贡献.     

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.      

城市雨水径流水质演变过程监测与分析

为了探讨降雨从落地前至居住小区出口径流的水质演变规律和污染特性,于2011年7～10月进行了6场雨水径流水质演变过程的监测与分析,同时,初步对比了草带对屋面径流的净化效果.结果表明:①城市降雨从"落地前雨水-屋面径流-路面径流-小区出口径流",水质变化规律明显,落地前雨水水质最好,屋面径流和小区出口径流水质较差,路面径流水质最差;②雨水水质从落地前到小区出口的演变过程中,除可溶性TP平均浓度未超出地表水环境质量Ⅳ类标准外,COD、NH4+-N、TN平均浓度均超出地表水环境质量Ⅴ类标准;③前期晴天时间短的降雨径流污染物平均浓度明显低于前期晴天时间长的降雨,并且同一场降雨过程,降雨结束时径流水质明显好于初期;④草带对降雨径流中污染物的浓度削减作用明显,约1.0 m宽的草带对屋面径流污染物COD和氮的削减率基本都在30%左右.     

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.     

苏州城市典型汇水面雨水径流初期冲刷规律分析

选取苏州高架路面、沥青油毡屋面、瓦屋面3种城区典型性汇水面的雨水径流作为研究对象,对径流中主要污染物COD,SS,TP,NH3-N进行监测,对不同汇水面的初期冲刷规律作曲线拟合和对比分析,研究得出影响初期冲刷效应的主要因素是降雨强度.     

重庆典型区域雨水管道沉积物中氮磷污染特征分析

为了解重庆市旧城区雨水管道沉积物中氮磷的污染特性,采集了生活区、交通干道、文教区、商业区等典型区域的雨水管道沉积物,利用化学提取法分析沉积物中氮磷的含量分布及赋存形态.结果表明:不同区域雨水管道沉积物中氮含量的空间差异性显著,含量大小都表现为文教区商业区居住区交通干道,其中,总氮(TN)含量为(3.05±2.23)mg·g-1,有机氮(ON)含量为(2.77±1.98)mg·g-1,硝酸盐氮(NO-3-N)含量为(0.029±0.024)mg·g-1,氨氮(NH3-N)含量为(0.254±0.220)mg·g-1;而磷与氮不同,空间差异性不明显,总磷(TP)含量表现为商业区交通干道居住区文教区,其中,TP含量为(1.89±0.22)mg·g-1,磷酸盐(PO-3-P)含量为(0.155±0.022)mg·g-1;不同区域雨水管道沉积物中氮磷的赋存结构并无较大差异,表现为TN中ON占主导(92.45%),无机氮(IN)中NH3-N占主导(88.87%),而磷主要以颗粒态(PP)为主;氮形态与pH呈负相关,与有机碳(OC)呈正相关,而磷与pH、OC相关性不显著;TP呈现出显著富集的特性.     

水库沉积物贫营养型好氧反硝化菌(Pseudomonas sp.)分离及其对微污染水体脱氮效率分析

为探究深水水库沉积物微生物功能特征及利用价值,于2019年在实验室对小湾水库表层沉积物微生物进行了驯化分离,并分析了其中一株细菌的脱氮效率.结果表明,分离出的细菌XW731经鉴定属于假单胞菌属（Pseudomonas sp.）,是一种贫营养型好氧反硝化菌;在分别以NH₄⁺-N、NO₃^--N和NO₂^--N为唯一氮源时,该菌对NH₄⁺-N、NO₃^--N和NO₂^--N去除率分别为33.6%、68.5%和9.1%;以NH₄⁺-N和NO₃^--N为氮源时,对NH₄⁺-N和NO₃^--N去除率分别为66.4%、89.6%,同步硝化反硝化能力更强.将该菌投加到两种城市微污染水体后测试表明,该菌对城市河道水体的NH₄⁺-N和NO₃^--N去除率分别为38.3%和42.4%,对城市降雨水体的NH₄⁺-N和NO₃^--N去除率分别为22.2%和7.7%.     

基质比对ABR厌氧氨氧化工艺脱氮性能的影响

为解决厌氧氨氧化底物去除不彻底导致总氮去除偏低的问题,通过控制不同的进水基质比,对厌氧折流板反应器(ABR)的厌氧氨氧化脱氮性能进行了研究.结果表明,ABR厌氧氨氧化系统最佳进水N_2~O--N/NH+4-N为1.34,此时NH+4-N和N_2~O--N的去除率同时达到99.99%左右,总氮去除率达到峰值为87%,当进水N_2~O--N/NH+4-N从1逐渐降低至0.49和从1.34逐渐提高至1.62时,反应器对NH+4-N和N_2~O--N的绝对去除量较为稳定,NH+4-N或N_2~O--N过量对ABR厌氧氨氧化系统没有产生明显抑制;此外,不同基质比条件下,NH+4-N和N_2~O--N的去除基本在第1隔室完成,基质比变化对ABR各隔室的脱氮效果没有产生显著影响,ABR厌氧氨氧化系统对基质浓度的变化具有较好的稳定性.     

赣江流域土地利用方式对无机氮的影响

赣江无机氮是鄱阳湖氮素输入的主要来源,查明流域土地利用方式对赣江无机氮的影响对鄱阳湖的富营养化防治具有重要意义.基于2013年1月和6月对赣江干流和主要支流NO-3-N和NH+4-N的浓度测定,通过不同空间尺度和土地类型等级划分,利用相关分析和冗余分析研究土地利用方式对赣江无机氮浓度的影响.结果表明,不同空间尺度的子流域划分方式对赣江流域土地利用类型与无机氮浓度的相关性有较大影响.与NO-3-N相比,选择更小的子流域划分尺度有助于分析土地利用方式对NH+4-N浓度的影响;在温度较高、微生物活动强烈的季节,也应选择更小的子流域划分尺度研究土地利用方式对无机氮浓度的影响.一级土地利用分类下,赣江流域水田、水域对NO-3-N起"源"作用,林地、草地起"汇"作用;居民建设用地对NH+4-N起"源"作用,林地起"汇"作用.二级土地利用分类下,水田中丘陵水田是赣江NO-3-N浓度的主要来源,其次为平原水田,山区水田最小.居民建设用地中的城镇用地和其它工矿建设用地是赣江NH+4-N的主要污染来源,农村用地是NO-3-N的主要污染来源.     

三峡库区兰陵溪小流域土地利用及景观格局对氮磷输出的影响

以三峡库区兰陵溪小流域为研究对象,分析了流域水体氮、磷等输出时空特征及土地利用景观格局对其产生的影响.结果表明,流域总氮(TN)、总磷(TP)、硝态氮(NO-3-N)主要来源于园地,6~9月汛期的氮磷输出显著大于1~5月的非汛期;非汛期铵态氮(NH+4-N)主要来源于住宅用地,汛期NH+4-N则来源于园地,以林地为主的集水区氮磷输出在两个时期均较低.林地面积比与非汛期NO-3-N、TP及汛期的TN、TP显著负相关;住宅用地面积比与非汛期的NO-3-N、TN及汛期的NO-3-N、TN、TP显著正相关;园地面积比与汛期的NH+4-N、TN显著正相关.PD与非汛期的氮素及汛期的NO-3-N、NH+4-N显著正相关;CONT与汛期的氮素及非汛期的TP呈负相关;耕地、未利用地比例以及景观格局指数ED与氮磷输出的相关性较弱,而SHMN和水域比例尚未表现出显著相关性.此外,两个研究时期NH+4-N与土地利用及景观格局变量的回归关系要优于NO-3-N、TN和TP,R2分别为0.885和0.969,而汛期的回归关系也比非汛期显著.典型相关分析进一步显示,不同土地利用斑块类型导致的景观破碎化能较好解释氮磷输出的影响,两典范轴累积解释氮磷输出变量的90%,景观变量PD贡献最大,对流域水质评价与预测具有重要意义.     

合肥城区地表灰尘氮磷形态分布及生物有效性

为了解合肥市城区地表灰尘氮磷形态分布特征及其生物有效性,在城市不同功能用地的不透水地面采集52份灰尘样品.利用化学提取方法,分析测得氨氮(NH4+-N)、硝酸盐氮(NO3--N)、易交换态磷(Ex-P)、铝结合态磷(Al-P)、铁结合态磷(Fe-P)、闭蓄态磷(Oc-P)、钙结合态磷(Ca-P)、碎屑磷(De-P)和有机磷(Or-P)等各形态氮磷及总氮(TN)和总磷(TP)含量.在此基础上,开展各形态氮磷的空间分布特征、相关关系及生物有效性分析.结果表明,合肥市地表灰尘中氮的主要组成为有机氮(Or-N)、磷的主要组分为无机磷(IP);各形态氮和磷的空间分布受城市土地利用类型影响较大,部分氮磷形态表现出了较为显著的相关性;在工业区、商业区、居住区、文教区、交通区和公园绿地等功能区,生物有效性氮含量分别占TN的质量分数为8.87%、9.60%、6.68%、9.37%、8.20%和8.17%,生物有效性磷含量分别占TP的质量分数为6.70%、18.19%、10.10%、9.69%、10.64%和14.03%.     

北京市内到郊区氮沉降时空变化特征

对北京市区到远郊梯度带上的4个采样点(北京师范大学(BNU)、奥林匹克森林公园(AS)、减河公园(JH)、延庆上辛庄(YQ))降雨和针叶树穿透雨雨量及其化学成分进行了监测,分析了从市中心到远郊的氮沉降时空变化规律.结果表明:梯度带上各点铵态氮(NH+4-N)与硝态氮(NO-3-N)均为5、6月最大,7月开始迅速减小,雨季降雨的稀释作用是主要原因.在空间上,NH+4-N与NO-3-N沉降量大小为BNUJHASYQ,4个样点对应的可溶性无机氮(铵态氮与硝态氮)总沉降量分别为22.6、13.7、12.1、5.42 kg·hm~(-2)a-1(以N计).无机氮沉降以湿沉降为主,4个样点上湿沉降所占比例分别为BNU 72.44%、AS 65.97%、JH 62.78%、YQ 93.86%;沉降成分以铵态氮为主,所占比例分别为BNU56.41%、AS 59.47%、JH 61.21%、YQ 63.33%,从城区到远郊逐次增大.国内外同类研究综合表明,湿沉降中无机氮浓度均是工业区市区郊区远郊区,北京降雨中无机氮浓度相对较高.大多数研究区的城区与郊外大气氮沉降均是以铵态氮为主,与市区交通及生活源氮氧化物排放较高的实际并不一致,其成因与机制尚不明确.     

太湖丘陵地区农田氮素迁移的时空分布特征

在太湖丘陵地区选择4种有代表性的土地利用类型进行野外原位试验,研究自然降雨条件下氮素随地表径流迁移的时空分布特征.试验结果表明,随地表径流迁移的农田氮素以氨氮为主,其“次降雨径流平均浓度”中位值占总氮的44.5%,亚硝态氮浓度最小,仅占1.8%.地表径流中的氮素浓度存在显著的季节性差异,其分布主要受降水量、气温等气象条件以及农事活动的影响.总氮、氨氮、硝态氮和亚硝态氮的“多场降雨径流平均浓度”的时间变异性依次减小.菜地径流中总氮、氨氮和硝态氮以及竹林亚硝态氮的SMC值最高,不同土地利用下氮素浓度的空间分布主要与施肥条件以及植被覆盖度有关.各氮素形态SMC值的空间变异性小于其时间变异性.旱地和菜地的氮素迁移通量大于板栗林和竹林,径流量是导致迁移通量存在显著差异的主导因素.     

黄土高塬沟壑区典型城郊流域地表水硝酸盐来源示踪

随着工农业的快速发展,地表水硝酸盐污染已成为黄土高原地区严重的环境问题之一.以黄土高塬沟壑区典型城郊流域砚瓦川为研究区,采用水化学分析方法和氮氧双稳定同位素技术,并结合SIAR模型,定量识别旱季和雨季研究区地表水硝酸盐不同污染源的贡献率,阐明不同污染源季节性差异的主要原因.结果表明,流域地表水无机氮主要以NO₃^--N和NO₂^--N形态存在,NO₃^--N和NO₂^--N雨季浓度平均值均高于旱季,而NH₄⁺-N则呈现相反特征;流域内地表水硝酸盐的转化过程主要以硝化作用为主,雨季其主要来源是粪肥污水,而旱季主要为粪肥污水和土壤氮淋溶,铵肥次之;不同污染源对流域地表水硝酸盐的贡献比例具有显著的季节性差异,旱季与雨季城镇污水排放的贡献比例均为最高,分别为31.40%和65.66%,且雨季污水排放对NO₃^-的影响远高于旱季,夏季居民用水增加导致大量污水排放至流域内是引起这一现象的主要原因.     

东江干流水体氮的时空变化特征及来源分析

为了防治东江氮污染并进行针对性水体治理,于2013年7月(丰水期)和2014年1月(枯水期)全面调查了东江干流水体氮的时空变化特征,并利用附生藻的稳定性氮同位素示踪技术对东江水体氮进行了溯源研究.结果表明,TN、NO-3-N、NH+4-N在丰水期的平均浓度分别为2.70、1.63、0.21 mg·L-1,高于枯水期(TN,2.04 mg·L-1;NO-3-N,1.49 mg·L-1;NH+4-N,0.31 mg·L-1);东江水体氮含量较高,且主要以NO-3-N形态存在.各形态氮浓度自上游至下游的变化趋势表现为,TN和NO-3-N先递减再升高,NH+4-N则逐渐递增.稳定性氮同位素示踪表明,面源输入的人畜粪便、养殖废水及农业化肥等是上游区域氮的主要来源,贡献率约占91%;而在下游区域,城市污水的贡献率逐渐增大,并成为氮的主要来源,贡献率达到54%.