生物滞留池研究综述

城市地表径流净化研究综述

众所周知，水是人类生产、生活不可或缺的资源，在城市化进程中，由不透水地表所引起的降雨径流量增加，同时高密度的人口和产业对水环境的需求逐渐增加，对水环境的影响和改变也越来越强，使得水系不断萎缩，河流湖泊的富营养化逐渐加重，城市水环境质量日益恶化。而中国又是一个缺水的国家，这就需要我们充分的利用雨水，个别地方由雨水排放不当所造成的环境污染已相当严重。因此城市水环境质量的改善就成为了当今社会亟需解决的重要问题。

1 研究背景与意义

在我国，随着点源污染得到有效的解决，面源污染成为了水体恶化的重要贡献者。同时，随着城市化进程的加速，城市的面积迅速扩展，大量天然绿地被不透水下垫面取代，可渗透地表面积越来越少，城市面源将成为重要污染源，将严重威胁城市水体、海岸线、河口等水体环境[1]。城市降雨径流不经预处理，直接排进受纳水体，极易造成水体富营养化，破坏水生生态系统。而磷是水质评价的重要指标，磷酸盐被认为是水生植物大量繁殖的重要因素之一，能引起水体富营养化。所以由暴雨径流产生的面源污染已成为城市水环境恶化的重要原因[2]。

不透水面积的增加使得很小的雨量就会形成地表径流，地表径流冲涮沥青路面上的工业废水、汽车尾气、生活垃圾和建筑材料等造成含有悬浮物、耗氧物质、营养物质、有毒物质、油脂类物质等多种污染物的城市地表径流污染，不经过净化处理的城市地表径流极易引起富营养化、水华等环境问题，对生态环境造成极大的破坏[2,3]。

城市地表径流污染已成为仅次于农业面源污染的第二大面源污染，其中氮、磷被认为是水体富营养化的最主要原因[4，5]。据统计,我国主要湖泊处于因氮、磷污染而导致富营养化

的占统计湖泊的56%，水体富营养化会造成水中藻类等水生生物大量地生长繁殖，水体中

有机物积蓄，破坏水生生态平衡，造成水体感官性能变差、自净能力减弱、水质下降、供水成本提高和湖泊沼泽化，影响食物链，使人类、动物、家畜等中毒死亡等等[6]。

随着我国西部地区，特别是长江中上游的经济快速发展，重庆的经济地位更加突出，经济的发展对水环境的压力持续增加。两江新区快速发展，土地覆盖/土地利用类型发生变更，大片农田、林地成为城市建设用地，不透水地表显著增加，排水管网快速形成，改变河道水文条件，雨水快排快泄，必然带来地表径流水量和污染物量急剧增加，对水体的瞬间冲击力加强，也带来长久的水体污染隐患。因此开展生物滞留池对城市面源污染控制技术的研究，对解决快速城市化下山地城市水环境问题具有重要的科学意义。

2研究现状

2.1 城市地表径流污染来源

城市地表径流污染是指地表沉积物与大气沉降物等在降雨的淋溶和冲刷作用下，以广域、分散的形式进入河湖而引发的水体污染[7]，它主要有不透水屋顶表面、不透水地面和部分暴露的表面三个来源[8]。

不透水的屋顶表面可以作为将大气中污染物传播到水体的传播途径，即屋顶在干气候条件下，作为污染物的汇，累积大气沉降的污染物，在降水过程中又有效地将污染物传递到城市径流中，有机质等污染多来自大气沉降；另外，构建屋顶需要用到金属材料如铜、锌等也是重金属污染物的来源之一。

不透水地面的径流污染主要来源是道路交通和大气沉降：来自道路交通的污染主要包括汽车尾气、轮胎、刹车垫、道路表面磨损、机车油剂泄露以及腐蚀产物等；大气沉降包括以降尘为代表的大气干沉降和以降雨、降雪、降雾为代表的大气湿沉降。

部分暴露的表面包括长满植物的庭院、城市绿化场地和多孔的砂石地面。大气沉降所带来的污染仍存在于该种表面上，如污染物可以附集在植物叶片上，在降雨过程中进入到地表径流中；另外，与农业面源污染相似，农药化肥的施用会带来新的污染，同时还存在土壤中的病菌被转移到城市水体中的风险。

2.2 城市地表径流污染及其特征

城市降雨径流污染是指在降雨过程中雨水及其径流流经城市地表（如商业区，居民区，停车场等），聚集一系列的污染物（如氮、磷、重金属、有机物等），最后直接排入水体从而造成的水体非点源污染[9, 10]。

随着城市化进程的快速发展，不透水地面越来越多，使得由降雨形成的地表径流流量增加，峰值加大，洪峰出现的时间提前，进一步推动了城市地表径流污染的发生。城市化过程中，人口密集度增加，人类各种频繁的活动使得城市地表累积了较多的不同污染物质，这为城市地表径流污染进一步提供了物质基础。因此，在城市不透水地表积累的各种污染物，在降雨及其所形成的径流的冲刷、溶解和运移作用下就形成了城市地表径流污染。城市地表径流是随着城市化进程产生的，是人类过度活动对环境产生了负面影响的表现。城市降雨径流，尤其是降雨初期径流[11, 12]，不经过初期净化处理，就直接排进受纳水体，会对水体产生污染，极易造成水体的富营养化和水华等问题，威胁着水生生态系统的健康和生活用水的安全。影响城市地表径流污染的因素有很多，其主要因素包括：降雨特征、城市土地利用类型、大气污染状况、城市地表的卫生管理状况、排水系统的状况等[13]，他们一起影响着地表污染物的产生、运移、累计和转变等方面，且许多因素是随机因素，所以地表径流的污染也具有随机性。赵子成等也认为城市降雨径流污染具有随机影响因素多、污染物的含量高、成分复杂、径流的偶然性较大、发生时机具有潜伏性和滞后性等特点[14]。降雨径流污染除了空气质量的影响外，最重要的影响因素是屋面材料、道路类型及路面污染状况、气温、降雨强度、降雨量和降雨间隔时间等。

城市降雨径流对地表水的污染是一种非点源污染[15]，这类研究始于20世纪70年代初期的美国，后来在西方国家受到普遍重视，然而在中国，关于城市地表径流污染方面的研究开展得相对较少[16]。城市地表径流是影响城市水环境质量的第二大污染源，也是仅次于农业面源污染的第二大非点源污染源，随着城市工业废水和生活污水等点源得到了有效控制，城市地表径流污染问题将越来越突出[15]。

城市降雨径流污染作为水体恶化的一大主要原因[17]，如果不进一步控制城市降雨径流污染，就很难从根本上改善城市水环境质量。1990年美国进行的有关水体污染的调查表明，地表水体中约30%的污染物超标是由面污染源所造成的[18]。国外的历史经验告诉我们，即使在点源污染达到零排放的情况下，仍然不能保证城市的水环境质量达到满意，其原因主要是城市地表径流在水环境质量的恶化中占了很大的比重[19]。从国外一些城市的发展历程来看,随着城市化进程，城市面积扩展迅速,城市面源将成为重要污染源,对城市水体、海岸线、河口等水体环境构成严重威胁[20]。在国内，李立青等对武汉市汉阳城区降雨径流污染进行了连续3年的监测研究，发现在降雨期由降雨径流向受纳水体输入的污染负荷占有很大的比例，是引起城市水环境质量恶化的主要原因之一。在城市集水区尺度上，由城市降雨径流输出的TP占集水区总污染负荷的10.1%[21]。车伍等对1999年和2000年雨季数十场降雨的天然雨水、屋面雨水和路面雨水水质进行了分析和研究,结果表明天然降雨中污染指标浓度较低，水质基本良好，而城市雨水径流的水质很差，初期径流的污染程度甚至超过城市污水[22]。