城市水环境面源污染及其控制

2012年10月第10期

城市道桥与防洪

０前言

随着我国城市化进程的不断加快，城市水污

染问题已经成为人们广泛关注的环境问题。长期以来，点源污染被认为是造成水污染的主要原因，但国外历史经验说明，即使点源污染达到“零排

放”

水平，仍然不能保证水环境质量的根本改善。究其原因，是由于近年来随着点源污染逐步得到治理，面源污染的比重尤其是城市面源污染所占比例正在日益提高，大量的面源污染物继续分散地不间断地进入水体。

１城市面源污染的环境问题

城市是在人类不断与自然相互作用过程中形成的人工—自然复合生态系统。与真正的自然生态系统相比，城市生态系统具有发展快、开放程度

高、

能量和物质利用效率低、发展受单一物种（人）绝对影响等特征。通过城市生态系统的能流和物流很高，缺乏系统内循环，导致城市对其他生态系统具有高度依赖性，同时也会对其他生态系统产生严重干扰。

现代城市是一类脆弱的生态系统，它在过程上是耗竭的，体制上是非循环式的。长期以来，人类为了本身的短期利益，对城市生态系统进行规划、建设和管理。由于知识的缺失和利益的诉求，城市中自然生态的规律和其他物种的利益被长期忽视，造成一系列城市病。城市面源污染是现代城市病的一种。

城市的快速发展，改变了土地的使用功能，即改变了城市汇水面的性质。汇水面由原来的天然

植被、土壤等透水地面变成以建筑和道路(包括停车场、广场等)为主的不透水面，即使是公园、绿地等透水地面，其透水性能也大大降低。不透水地面面积的增大，渗透雨水的减少，使得降雨径流流量增大，峰值流量来临时间缩短。又由于城市人口密集，各种社会活动和生产活动频繁，城市表面沉积

物量增大，雨水淋洗大气和冲刷城市表面(道路、

屋面、庭院等)沉积物所带来的污染物量增加，污染负荷增强。其影响是降雨径流污染负荷的增大加剧了城市受纳水体的污染，冲击性降雨径流造成了城市区域性的洪涝灾害，加剧了面源污染的扩散。

在发达国家，点源污染基本得到有效控制，雨水径流带来的面源污染已成为水体污染的主要因素。如美国约有60％的河流和50％的湖泊污染与面源污染有关；已实现污水二级处理的城市，水体BOD 年负荷约40％~80％来自雨水径流。美国环保

局(EPA)最近资料还表明，

在一些州约2.2万个被污染水体中，城市径流和其它非农业的面源污染被列为主导污染源的占18％以上。

我国雨水径流引起的面源污染问题也很严重。在太湖、滇池等重要湖泊，面源污染已成为水质恶化的主要原因之一。雨水径流携带大量污染物排

入城市水系也造成严重污染。初步的保守估算，

城区雨水径流污染占水体污染负荷的比例，目前在北京和上海约占10％左右。

面源污染对于水环境的危害性受到人们的普遍关注，面源污染研究已成为国际上环境问题研究的活跃领域。面源引起的水环境污染已成为当前城市水环境综合治理中亟待解决的主要问题之

一。城区面源污染有效控制，

将对改善江河水质，提高人民的生活质量，建设可持续发展生态城市愿景有着举足轻重的作用，因此，消除“面源污染”是当前改善水环境的重要任务[1]。

２城市面源污染研究现状

城市面源污染是指在降水的条件下，雨水和径

摘

要：城市面源污染已成为危害城市水体的重要污染源。阐述城市面源污染的环境问题、研究现状以及控制措施，并提出了针对城市面源污染拟进行的相关研究。

关键词：城市水环境；面源污染；控制措施；相关研究中图分类号：X52

文献标识码：B

文章编号：1009-7716（2012）10-0069-03

收稿日期：2012-04-16

基金项目：国家水体污染控制与治理科技重大专项课题“天津中心城区景观水体功能恢复与水质改善技术开发及工程示范”

（2008ZX07314-004）作者简介：曹仲宏（1970-），男，甘肃渭源人，博士，高级工程师，从事污水处理、再生水回用、污泥处理与处置、城市水环境等的研究与设计。

曹仲宏１，刘春光２

（1.天津市市政工程设计研究院，天津市300051；2.南开大学环境科学与工程学院，天津市300071）

城市水环境面源污染及其控制

防洪排水69

城市道桥与防洪2012年10月第10期

流冲刷城市地面，使污染物进入受纳水体引起的环境问题。由于城市中人类活动强，土地不透水面积比例高，因此径流来势猛，水量大，水质差，面源污染具有突发性。在发达国家基本完成城市污水二级处理以后，收纳水体中污染物大部分来自降雨径流。目前暴雨径流造成的城市面源污染已引起国际社会的高度重视。自20世纪80年代以来，美国、欧洲一些国家开展了较大规模研究，发现城市面源污染的一些规律。在这些研究的基础上，美国对城市和农村的面源污染控制提出了“最佳管理措施（Best M anagement Practices，BMPs）”方案。

我国的城市面源污染研究开始于20世纪80年代，从北京开始，然后在上海、苏州、杭州、深圳、武汉等城市相继进行。这些研究主要是调查城区面源污染的宏观性质和基于国外模型的污染负荷研究。过去，我国的城市污水处理率很低，点源仍是主要的。近年来我国城市污水处理厂建设加快，处理量逐年增加，污水处理率不断提高。随着点源污染控制的不断完善，城市面源污染所占比例正在日益提高。我国对城市面源污染缺乏系统深入的研究，对它的控制是环境控制领域最薄弱的环节之一。

我国是发展中国家，长期以来，城市建设缺乏长远、科学的规划，资金缺乏，城市基本建设欠帐很多。地下排水管网系统因处在地下，不容易监管，更是受到忽视。作为发展中国家，城市中旧城区、城中村和新城区往往交错分布。有很多老城市排水管网年久失修，渗漏和堵塞严重。很多新城建设缺乏统一规划，有些在理念上存在着误区：在城市雨水排放设计方面偏重于考虑洪水威胁，过于强调快排快泄，不考虑面源水污染问题和资源的利用；在城市水环境建设中，重景观、轻环境，重地上、轻地下，重近期效益、轻长远发展的现象十分普遍。快速的城镇化使大面积的新城处于规划和建设中，作为后发展的国家，怎样使我国的城市化避免走发达国家先污染后治理的老路，尤其是新城市的水环境，在设计和建设阶段就考虑城市面源污染的控制，是我国环境问题遇到的新挑战[1-5]。

３城市面源污染的控制措施

城市面源的污染产生有以下一些原因：城市化进程改变了下垫面的流域景观，屋顶、路面等不透水面积的增加显著改变了城市降雨径流过程，降低了雨水下渗，增加了径流量，以快排快泄为主导的管网排水系统更缩短了汇流时间；人类生活和经济活动产生的各种污染物，大量在城市地面积累；城市暴雨径流过程具有短促、峰高的特性，对地表累积物冲刷强度大，来势猛的雨水在排水管道内使淤积的污泥泛起，径流挟带的大量污染物进入水体；面源污染物在晴天大量积累，雨天排放，污染的周期性明显；许多老城市由于排水系统多采取合流制，突发性径流常冲刷排水道中的市政污水积累污泥，使污染更加严重；对于我国城市来说，由于城市排水管网不健全，还有许多分散型小点源没有进入污水管网；我国城市建设、水务、环保等的多头管理和缺乏统一规划更加重了城市面源污染。

城市面源污染控制与治理在于对城市暴雨径流污染的产生与输出进行调控。要针对城市面源污染产生的上述原因，控制进入城市水体的面源污染物总量；改善城市水环境，提升城市水生态系统的服务功能，构建人水和谐的生态城市。

城市面源污染控制措施中，以美国的暴雨最佳管理措施(Best M anagement Practice，BMP)最为系统和全面，应用也最广泛，许多国家都对其进行了借鉴和改进。BM P是一种技术、方法和工程性的控制措施，主要用于暴雨径流的水质和水量管理。1999年美国环保局对BM P进行了如下定义：“为预防和减少中国辽宁省水体污染而采取的行动计划、预防措施、维护手段及其他的管理措施”。BM P 包括非工程措施和工程措施两类，其中非工程措施包括制度、教育和污染物预防措施，不包含固定的和永久性的设施。

工程性措施是通过工程设施或工程手段来控制和减少暴雨径流的排放量，以及减少污染物在径流中的浓度和总量，它主要是在径流的流动过程中采取某种措施，故也被称为径流控制措施。

通过工程性措施来控制污染又可分为3个方面：一是对源的控制，主要指控制对水体有潜在危害的产品的应用，将雨水径流污染物从源头上控制在最低限度；其二是对污染物扩散途径的控制，通过研究雨水径流污染物输送和扩散机理，采取适当的措施，减少污染物排入地下或地表水体的数量；其三是终端治理，通过自然生态技术或人工净化技术来降解带入水体的径流污染物。

面源污染控制技术体系应将多样化技术实施合理组合，在流域尺度上，源区—迁移—汇，形成处理链模式。这样从源头净化，设层层拦截，工程加管理，能起到较好的效果。源—迁移—汇系统控制是面源污染控制的优化模式，已经得到国际公认。

工程性措施则更为具体和有针对性，同时也

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