城市面源污染调查研究

城市面源污染调查研究
摘要：本文介绍了城市面源污染的种类、现状、防治的办法等，对现在新兴城市的规划和环境保护有重要意义。

城市降雨径流具有明显的初期冲刷效应，初期径流和颗粒态污染物对水体的污染负荷贡献量最大，是城市面源污染控制的关键。

关键词：城市面源污染、受纳水体、污染源
1.引言：面源污染(Non2point Source Pollution) ,是指溶解的或固体污染物从非特定的地点,在降水和径流冲刷作用下,通过径流过程而汇入受纳水体(如河流、湖泊、水库、海湾等) ,引起的水体污染[1]。

城市降雨径流中污染物的种类和形态非常复杂，它们主要来源于大气干湿沉降、地表垃圾和尘埃物质以及下水道系统，包括悬浮沉积物、营养物质、耗氧物质、细菌和有毒污染物等。

城市面源水污染程度受到土地利用类型（商业、居住、工业、交通等）、降雨过程（包括降雨量、降雨强度、两次降雨的间隔时间等）、汇水面（包括街道广场、建筑工地、停车场、屋顶和绿地等）性质、气温和清扫方式、频次等因素的影响。

城市降雨径流悬浮物、耗氧物质、营养物质、有毒物质、油脂类物质等多种污染物。

这些污染物随径流进人江河湖泊，造成了水污染。

美国早在1980年就得出，129种重点污染物中约有50种在城市径流中出现[2-3]。

城市地面中包含许多污染物质, 有固态废物碎屑、化学药品、空气沉降、车辆排放物、屋面沉积物及析出物等[4,5]。

城市降雨径流具有明显的初期冲刷效应，初期径流和颗粒态污染物对水体的污染负荷贡献量最大，是城市面源污染控制的关键。

2.国内外城市面源污染概况
据相关资料表明[6]，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。

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B O D年负荷约40％-80％来自雨水径流。

美国环保局资料还表明，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。

据估算统计，城区雨水径流污染占水体污染负荷的比例，北京和上海约占10％左右。

北京申奥、上海申博的成功加速了排水工程和污水处理厂的建设速度，到2010年规划实施后，城市雨水径流污染负荷的比例，北京将上升到12％以上，上海将上升至20％左右。

3.城市面源污染的研究进展
20 世纪70 年代中期,在美国国家环境保护局的总体规划下,全美各州环境科学研究部门相继开展对路面径流的研究工作,并取得了丰富的实测资料。

本文借鉴美国城市污水、合流制排水及城市地表径流中污染物浓度研究测试结果汇总比较,进一步展现和说明城市面源污染的特性，如图1：
图1 美国城市污水、合流制排水及城市地表径流中污染物浓度比较[1]引自赵剑强.城市地表径流污染与控制[M].北京:中国环境科学出版社,2002.
3.1 城市面源污染途径：雨水径流所携带的污染物主要有建筑材料的腐蚀物、建筑工地上的淤泥和沉淀物、路面的砂子尘土和垃圾、汽车轮胎的磨损物、汽车漏油、汽车尾气中的重金属、大气的干湿沉降、动植物的有机废弃物、城市公园喷洒的农药以及其他分散的工业和城市生活污染源等。

这些污染物以各种形式积蓄在街道、阴沟和其他不透水地面上, 在降雨的冲刷下通过不同的途径进入城市受纳河道中。

降雨
↓
地表沉积物——→地表径流——→下水道——→受纳水体[7]
3.2 城区面源污染的特性
城市面源污染的突出特征是:污染源时空分布的离散性和不均一性、污染途径的随机性和多样性、污染成分的复杂和多变性、污染源和污染成分监控、定量计算的困难性、控制策略的系统性。

对我国面源污染危害和控制的长期性、艰巨性必须有足够的认识[8]。

3.2.1污染源与污染成分
城市面污染源主要包括汽车产生的污染物、屋面建筑材料、建筑工地、路面垃圾和其它分散的工业和城市生活污染源,大气的干湿沉降等[7]。

其成分复杂,主
要有:悬浮物、有机物、SS、石油类、重金属、营养元素、农药和N、P 等。

城市地表径流中最基本的污染物就是悬浮颗粒物, 颗粒物来自于土壤颗粒、大气沉降、轮胎和道路磨损颗粒及路面除冰剂[9]。

3.2.2 城市地表径流中污染物的组成：1.悬浮颗粒物；2.持久性有机污染物( POPs)；3.农药；
4.重金属；
5.营养元素；
6.有机质。

3.2.3 水文特性：面源污染最终主要以雨水径流的形式产生。

由于汇水面的性质不同,导致不同的水文特性。

3.3 城市面源污染的危害
表1 城市面源污染物的种类、来源及危害
引自韩冰,王效科,欧阳志云.城市面源污染特征的分析[D].北京：中国科学院生态环境研究中心系统生态重点实验室，2005.
3.4.城市面源污染的影响因素
影响城市面源污染的因素包括:降雨强度、降雨量、降雨历时、城市土地利用类型(如居民区、工业区、商业区、城市道路等) 、大气污染状况、地表清扫状况等。

降雨强度决定着淋洗地表污染物的能量的大小;降雨量决定着稀释污染物的水量,降雨历时既决定着污染物被冲刷的时间也决定着降雨期间的污污染物的性质及累积速率;大气污染状况决定着降雨初期雨水中污染物含量;城市地表清扫的频率及效果影响着晴天时在地表累积的污染物数量[10]。

可见,影响城市非点源污染的因素很多,且许多为随机性因素,在地表污染物的累积和冲刷两个主要环节中都有随机性因素起作用,如两场降雨之间的间隔时间、降雨历时、降雨强度等,这些因素使得对任一场降雨来说,由于其随机性强,偶然性大,测试结果变化大。

所以,研究城市地表径流污染,就需要在降雨时进行大量的现场测试,并根据研究目的对相关的环境条件进行统计分析。

4.城市面源污染的控制措施
4.1源头控制
城区面源的源头控制有:控制空气污染,改善空气质量;改造污染严重的屋面材料,采用绿色屋顶,禁止使用污染材料做屋顶防水;加强管理,保持城区路面的清洁,减少垃圾散落; 禁止向雨水口倾倒污物;采用雨水口截污装置;严禁管道的混接与乱接;减少城区的裸露地面和水土流失;尽可能采用透水性地面和利用各种雨水渗透或收集利用设施,削减雨水径流量;严格控制建筑工地的扬尘和沙土流失。

[11]
4.2 源头分散控制
源头分散控制, 就是在各污染源发生地采取措施将污染物截留下来, 避免污染物在降雨径流的输送过程中进行溶解和扩散[12]。

该控制措施可降低水流的流动速度, 延长水流时间, 对降雨径流进行拦截、消纳、渗透, 减轻后续处理系统的污染处理负荷和负荷波动, 对入河的面源污染负荷起到了一定的削减作用。

4.2.1雨水口污染控制：雨水口的管理；雨水口截污挂篮；水质型雨水口。

4.2.2雨洪利用的污染控制措施：初期雨水污染控制；雨水收集—处理—回用措施；
4.2.3新型排水系统的控制措施：新型雨水排放系统通过雨水的临时或长期贮存、回用与雨水下渗等形式, 减少城市径流排放量, 使城市范围内的水量平衡、水文地质条件更加接近建设开发前的自然状况,实现城市良性水循环和可持续发展。

[13]
4.3 污染物的削减
4.3.1 污染物的产前削减：清除地表累积物。

扩大城市街道面的清扫范围, 提高清扫频率, 改进清扫方式是减少地表累积物的主要手段[14-16]。

通过垃圾控制来减少街道垃圾集聚率, 如居民按时送垃圾, 制定垃圾控制条例, 设置适用的垃圾贮运站等[17]。

控制大气污染物浓度。

严格执行烟尘控制规定, 防止大气降尘经降雨产生二次污染[18]。

此外, 控制汽车尾气排放, 降低由此产生的酸雨危害[19] 4.3.2 污染物的产中削减：污染物的产中削减旨在减少地表物直接排入受纳水体的数量。

对积聚在不透水地表上的污染物, 在雨水冲刷前就从地表上清除, 包括街道垃圾清运和树叶清扫等[8]。

及时清除下水道中这部分污染物, 可减少“初次冲刷”给受纳水体带来的污染负荷量[20,21]。

4.3.3 污染物的产后削减：设置雨水调节池, 既可以控制径流量, 又可以通过池内发生的各种物理、化学和生物过程来改善水质。

利用天然水渠和人工湿地, 建立林草缓冲带[22]。

湿地中大量种植的水生植物包括香蒲、芦苇、灯芯草、宽叶香蒲和篱草等对雨水水质具有净化作用: 水生植物根部的细菌降解雨水中有机物, 植物本身吸收雨水中的营养物质; 湿地中的砾石、砂子和植物的根系对雨水也起一定的过滤作用。

湿地具有开放的水域, 可作为野生生物的栖居地[23,24]。

4.4 中途控制和终端控制
中途控制和终端控制主要的技术措施有: 路边的植被浅沟、植被截污带、雨水沉淀池、合流制管系溢流污水的沉淀净化, 分流制管系上的各类雨水池, 氧化塘与湿地系统等。

这类技术往往受城市建筑、占地等条件的限制, 实施改造难度较大, 代价也很高。

欧美一些发达国家在治理城市面源污染时付出了巨大代价, 一些城市至今仍受其困扰[25]。

本文在实验研究和资料调查下，在城市面源污染研究进展和控制措施的基础上，综述了国内外的污染概况和一些治理和控制的措施，全面有效地改善城市面源污染。

以期为我国的城市建设和环境保护工作提供借鉴和参考。

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