城市河流重金属元素对降雨径流的动态响应

以海口市美舍河市区河段为研究对象,于2020年雨季分别采集降雨径流以及降雨径流汇入后的河流瞬时水样,测定并分析主要重金属元素的浓度及其变化规律,探讨其对降雨径流的动态响应。研究结果表明：降雨径流对河流可溶态污染元素质量浓度的贡献不突出,对可溶态锌（Zn）、砷（As）、镉（Cd）、硒（Se）具有一定稀释作用,排水口下游 3 m处是可溶态铬(Cr）、锰（Mn）、钴（Co）对降雨径流响应最显著区域;降雨径流对各悬浮态元素质量浓度贡献较大,排水口下游7 m处是绝大多数悬浮态元素对降〖JP〗雨径流响应最显著区域;Mn、Zn、Cr、镍（Ni）、As、Co、Cd 7种元素的总质量浓度对降雨径流的动态响应表现为先上升后下降。其中,排水口下游3 m处是Cr、As总质量浓度对降雨径流响应最显著区段,排水口下游7 m处是Mn、Co、Ni、Zn及Cd总质量浓度对降雨径流响应最显著区段。降雨径流对河流主要污染元素年输入总量估算结果表明,海口市建成区降雨径流向美舍河等受纳水体直接年输入量最大的是Mn和Zn,其次是Cr、As、Ni,Se与Cd的年输入量最小。     

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。     

有机碳源种类及位置对黄铁矿生物滞留设施淹没区水质的影响研究

在生物滞留设施内构建淹没区并添加碳源是目前广泛采用的雨水强化脱氮方式,这使得淹没区成为反硝化作用发生的主要场所,并显著影响生物滞留设施脱氮效能。但是目前尚无研究清晰揭示生物滞留设施中碳源的种类和位置对淹没区水质的影响。基于提升黄铁矿同步脱氮除磷的能力,在黄铁矿基质生物滞留设施中通过改变碳源的种类(玉米芯、稻壳、树皮)和添加位置探究了其对淹没区水质的影响。结果显示,3种碳源对强化NO^-₃-N的去除的能力顺序为树皮>稻壳>玉米芯,且树皮不会造成NH⁺₄-N去除效率的下降。对淹没区水质的进一步研究发现,添加树皮后淹没区NH⁺₄-N、PO₄^3--P浓度更低,且NO^-₃-N去除速率更快。碳源添加在覆盖层促进了NH⁺₄-N和PO₄^3--P去除,但NO^-_...     

南宁市老城区降雨径流溯源及污染特征分析

降雨径流是城市河道污染的重要来源之一.为了解降雨径流的污染特征,对南宁市老城区进行降雨径流同步采样监测,分析不同降雨条件下不同下垫面污染状况、初期冲刷效应及污染贡献比等特征,探讨了径流污染初期冲刷计算方法及影响因素分析,并根据老城区菜市场下垫面讨论降雨径流下垫面选取标准与必要性.结果表明,南宁市老城区径流污染中,道路及...     

北京山区植被恢复建设对流域径流量影响研究

植被恢复是山区保持水土资源、恢复生态环境的关键措施.为探究植被恢复对流域产水量的影响,以密云水库集水区红门川森林流域为研究对象,采用Mann-Kendall非参数趋势检验、基于分离评判原理的水文分析法、Zhang(2001)模型等方法,定量分析了1989－2009年间北京山区气候及森林变化对流域径流量的影响.研究结果表明:红门川流域年降水及产流性降水量在研究时段内均呈波动下降趋势(P>0.05);流域年径流呈显著性减少趋势,且年径流量在1998 年前后发生减少突变(P<0.01);气候变化对红门川流域径流减少贡献率为43%,植被恢复建设导致的森林数量及质量变化对流域径流减少贡献率为18.6%,其他人类活动影响贡献率为38.4%.综合比较得知,与植被恢复建设相比,降水减少对山区产水量减少影响更大.研究结果可为北京山区森林流域水土资源规划及管理提供参考.     

北京市六环内绿色空间滞蓄雨水径流功能的变化评估

面对日益频发的城市内涝问题,科学认识绿色空间控制雨水径流的作用具有重要意义。论文以北京市六环内区域为研究区,评估了2000-2010年绿色空间滞蓄雨水径流的功能及其变化。结果表明：2000-2010年北京城市绿色空间减少198.49 km²,主要表现为农田和荒草地面积减小,五到六环内绿色空间缩减最为严重,且最大斑块指数（LPI）和聚集度指数（AI）均减小,景观破碎化趋势明显。绿色空间夏季滞蓄雨水径流量由2000年的1.32×10⁸ m³增加到2010年的1.46×10⁸ m³,但雨水滞蓄率相应地由23.43%下降到16.89%,这与绿色空间面积减小和景观格局变化有关。此外,五到六环内绿色空间滞蓄雨水径流能力最高,滞蓄率高达22%~32%,且逐年呈降低趋势;二到三环内绿色空间滞蓄雨水能力最低,需要重点加强暴雨内涝防治。这主要与不同环路内绿色空间的面积和斑块连通性有关。因此,建议优化调整北京市六环内绿色空间的组成结构和景观格局,充分发挥其滞蓄雨水径流功能,以降低城市内涝风险。     

生活污水为主要补给源的城郊排水沟渠氮磷滞留特征

为揭示生活污水补给影响下排水沟渠氮、磷滞留特征,以合肥市城郊结合部的关镇河支渠为对象,以NH₄Cl和KH₂PO₄为添加营养盐,以NaCl为保守型示踪剂,开展5次现场示踪试验. 在此基础上,利用OTIS(one-dimensional transport with inflow and storage)模型估算D(扩散系数)、A(渠道过水断面面积)、A_s(暂态存储区断面面积)、α(暂态存储交换系数)、λ(主流区溶质一阶吸收系数)和λ_s(暂态存储区吸收系数);并利用营养螺旋原理,计算营养盐的S_w(吸收长度)、V_f(吸收速度)和U(吸收速率)等. 结果表明:①A_s/A具有随流量减小而增大的变化特征,平均值为0.35;5次试验得到的α均处在10-3数量级水平,平均值为2.49×10-3 s-1. ②S_w-NH₄和S_w-PO₄(分别表示NH₄-N和PO₄-P的S_w,下同)均较大,最大值分别达934 020、47 518 m,意味着关镇河支渠已基本不具备氮、磷滞留能力;而S_w-NH₄和S_w-PO₄均不同程度地出现负值,表明该支渠还具有“源”的作用. ③V_f-NH₄与河水平均深度、渠道流量均呈显著负相关,V_f-PO₄和U-PO₄与渠道水面宽度均呈显著正相关. ④NH₄-N和PO₄-P的营养螺旋指标与其相应质量浓度背景值无明显相关性.      

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.     

2000~2011年深圳湾及邻近水域颗粒有机物的来源和时空分布

依据2000~2011年每月一次的调查资料,简要描述和讨论了深圳湾及邻近水域中颗粒有机物(POM)质量浓度的时空分布,并结合盐度和叶绿素a (Chl a)实测数据探讨POM的来源和滞留时间.结果表明深圳湾的POM质量浓度和陆源质量分数分别约为4.2mg/L,79%,而伶仃洋东部沿岸的分别约为1.9mg/L,42%.深圳湾和伶仃洋东部沿岸中现存浮游植物颗粒有机物(PPOM):Chl a比率分别约为92,54g/g,由此估算的PPOM质量浓度分别为0.8,0.2mg/L左右.依据浮游植物生产力和累计海源POM估算的POM滞留时间在深圳湾中为1~5d,而在伶仃洋东部沿岸中约为10d.研究期间伶仃洋东部沿岸POM质量浓度的年际变化略呈上升趋势,从1.7mg/L上升至2.0mg/L;深圳湾POM质量浓度在2000~2005年呈上升趋势,从3.0mg/L上升至5.5mg/L,在2006~2011年则呈下降趋势,从5.4mg/L下降至3.0mg/L.     

坡地径流与溶质输出研究进展

坡耕地是我国水土流失的重要策源地,也是农业面源污染重要污染源。坡地径流和溶质输出是水土流失及其面源污染的一个重要过程,也是坡地农业生态系统水和物质循环的一个重要过程。坡地水文过程和溶质迁移转化不仅是土壤学近期的重点研究内容,也是需解决的资源环境问题之一。文章从坡地降雨水文过程的地表径流、壤中流和地下径流的输出研究,壤中流模拟研究以及坡地降雨条件下土壤溶质运移模拟等3个方面总结了国内外坡地径流与溶质输出的相关研究结论。同时指出：（1）红壤坡地地表径流、壤中流和地下径流的输出特征及规律还有待进一步研究。（2）对于土壤溶质运移模拟研究,现有成果主要是研究径流和溶质在土壤中的垂向运移,而对其输出过程却很少研究,尤其是坡面径流和土壤溶质分层输出的耦合关系还没有深入的研究。（3）土壤溶质运移理论的研究亟需从封闭的室内土柱试验扩展到野外大田观测,以获取足够的数据资料来确切地描述溶质运移过程,使理论研究与生产实际问题联系得更紧密。（4）同位素方法应用、野外长期定位试验和模拟模型是未来坡地径流与溶质输出研究需加强的几个方面。