西安市城市主干道路面径流污染特征研究

250 3500
3500 桥面
3500 250
排水立管 D150
集水桶
桥墩
PVC 挡板 采样管 D100
采样器大样图
采样管 至 收 集 桶
排水立管 PVC 挡板 采样口 采样器 排水立管中心线
采样器大样图
800 250
800
图 1 采样地点和采样方法示意 Fig.1 Schematic of sampling site and method
改造采样点排水立管,安装采样支管,排水 立管内设自制的流量等比例采样器,该采样器 可根据流量变化等比例地将径流量的 1/25 引入 采样支管末端的收集桶,实现对整场降雨径流 连续采样,获得径流全程流量等比例混合水样. 采样方法见图 1. 1.3 水质测定
降雨结束后立即将收集的流量等比例混合 水样送至实验室分析水质,分析项目包括 SS、 COD、溶解性 COD、NH3-N、Pb、溶解性 Pb、 Zn 和溶解性 Zn,采用《水和废水监测分析方法》 (第四版)推荐方法进行测定[16].溶解性污染物需 将水样通过 0.45µm 滤膜过滤后测定.由于所测 水样为径流全过程的流量等比例混合水样,因此 测定值代表各污染指标的 EMC.
城市地表径流是影响城市水环境质量的第 二大污染源[1].路面径流是地表径流中污染效应 最强的部分[2-3],对受纳水体影响严重[4-5],其也是 PAHs 等有毒有机物进入水体的重要途径[6-7].西 方发达国家自 20 世纪 70 年代开始研究路面径流,
形成了完善的研究体系,并将成果成功应用于径 流污染治理实践.我国对城市路面径流的研究正
表明,SS、COD 和 NH3-N 浓度随季节明显变化,而溶解态 COD、重金属 Pb、Zn 和溶解态 Zn 的浓度季节差异不大. 关键词：城市主干道；路面径流；事件平均浓度；赋存状态；相关关系；影响因素
中图分类号：X522
文献标识码：A
文章编号：1000-6923(2011)05-0781-08
Pollution characteristics of urban trunk road runoff in Xi’an City. CHEN Ying, ZHAO Jian-qiang*, HU Bo (Department of Environmental Engineering, Chang’an University, Xi’an 710054, China). China Environmental Science, 2011,31(5)：781~788 Abstract：Urban road runoff caused by 32 storm events were collected proportionally to the total volume and completely through the rainfall time at south second ring road in Xi’an City using self-made volume proportional collecting device from March 2009 to February 2010. Event mean concentration (EMC) of SS, NH3-N, total and dissolved COD, Pb and Zn were tested. Pollution intensity, mode of occurrence, relationship, concentration influential factors, as well as seasonal variation of runoff pollutants were explored. The results showed that EMC of main runoff pollutants varied greatly and the median EMC of SS, COD, dissolved COD, NH3-N, Pb, Zn and dissolved Zn were 1543, 574, 129, 1.86, 0.042, 0.219, 0.111mg/L respectively. The coefficient of variation ranged from 0.41 to 0.8. The median EMC of SS and COD were far greater than the values of Integrated Wastewater Discharge Standard Grade III, so SS and COD were the main pollutants of road runoff. The occurrence of Pb was mainly granular state and 47.4% of Zn, 25.1% of organic pollutants was dissolved. The correlation of COD, Pb and Zn with SS were significant at 0.01 level and the correlation coefficients were 0.845, 0.807 and 0.903 respectively, which showed that particulate matters were carrier for many other pollutants. The descending order for influence weights of rainfall characteristics on concentration of pollutants was as follows: rainfall volume> maximum rainfall intensity > rainfall duration. Antecedent dry period (ADP) had no correlation with EMC of many pollutants except dissolved Zn and dissolved COD. Result of one factor analysis of variance showed that EMC of SS, COD and NH3-N varied with seasons significantly, while the variation tendency of other pollutants, such as dissolved COD, Pb and Zn was not obvious. Key words：urban trunk road；road runoff；event mean concentration；mode of occurrence；relationship；influential factor
降雨量 (mm) 25.5 12.8 8.8 52.5 38.6 15.7 12.4 14.7 42.5 5.3 7.8 1.8 19.3 3.0 17.2 8.9 2.9 37.5 28.4 5.7 2.4 6.2 63.2 4.0 49.0 33.6 7.1 6.0 3.7 12.9
收稿日期：2010-09-10 基金项目：中央高校基金资助项目(CHD2009JC118) * 责任作者, 教授, zhao1979511@163.com
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中国环境科学
31 卷
处于快速发展时期,近年来相关学者在北京[8]、 广州[9]、澳门[10]、上海[11-12]、南京[13-15]等地相 继展开路面径流污染的基础测试研究.国内外 研究均表明,受降雨特征、土地利用类型、大气 污染状况、道路管理情况等诸多随机因素影响, 不同地区路面径流污染强度、污染特征、排污 负荷差异较大,即使为同一地点,不同场次径流 污染效应也有显著差异,因此需进行大量实地 测试研究,才能有效识别当地路面径流污染特 征和污染效应,并随之开展径流污染控制和雨 水资源化利用研究.
1 研究方法
1.1 采样地点 本研究采样地点选择在两条城市主干道
——南二环路与南北向主轴太白路交汇的太白
立交桥.在南二环跨太白路高架桥下建立路面径 流采样站,从桥梁排水立管处采集路面径流.该径 流收集段为单向行驶的 3 车道桥面,专供机动车 行驶,沥青混凝土路面,日均车流量约 3 万辆,路拱 横坡 0.2%,纵坡 0.5%,桥宽 11.0m,采样点汇流面 积 410m2,路面卫生维护方式为:每日人工与真空 吸尘车联合,定期清扫. 1.2 采样方法
本实验以西安市城市道路径流为研究对象, 在西安市南二环路建立径流采样站,利用自制流 量等比例采样装置,对 2009 年 3 月~2010 年 2 月 的 32 场路面径流进行全程收集.测试各场次路面 径流特征污染物的 EMC,并就污染物分布特征、 污染强度、赋存状态、相关关系、浓度影响因素 以及季节变化规律进行探讨.
图中尺寸单位均为 mm
1.4 降雨特征
特征进行同步监测.因 2009 年 12 月雨量计发生
采样期间利用 JFZ-01 型数字雨量计对降雨 故障,故仅对 2009 年 3~11 月的 30 场降雨的降雨
5期
陈 莹等：西安市城市主干道路面径流污染特征研究
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特征进行了有效监测.监测结果见表 1.
表 1 监测降雨事件的降雨特征 Table 1 The characteristics of monitoring rainfall
降雨产生的路面径流,测试径流 SS、COD、溶解性 COD、NH3-N、Pb、溶解性 Pb、Zn 和溶解性 Zn 的事件平均浓度(EMC),研究路面径 流污染强度、污染物赋存状态、相关关系、浓度影响因素以及季节变化规律.结果表明,城市主干道路面径流污染物 EMC 变异大且污染严
重,SS、COD、溶解性 COD、NH3-N、Pb、Zn、溶解性 Zn 的 EMC 中值分别为 1543,574,129,1.86,0.042,0.219,0.111mg/L,变异系数 0.41~0.8, 其中 SS、COD 的 EMC 中值远大于《污水综合排放标准》三级标准,是主要污染物.路面径流中 Pb 主要以颗粒态存在,而 47.4%的 Zn、25.1%
降雨日期
2009-03-26 2009-04-18 2009-04-22 2009-05-08 2009-05-14 2009-05-21 2009-05-27 2009-06-07 2009-06-19 2009-06-28 2009-07-08 2009-07-10 2009-07-13 2009-07-19 2009-07-21 2009-07-30 2009-08-01 2009-08-03 2009-08-16 2009-08-18 2009-08-20 2009-08-21 2009-08-28 2009-09-07 2009-09-11 2009-09-19 2009-10-06 2009-10-08 2009-10-11 2009-10-30
中国环境科学 2011,31(5)：781~788
China Environmental Science
西安市城市主干道路面径流污染特征研究
陈 莹,赵剑强*,胡 博 (长安大学环境工程系,陕西 西安 710054)
摘要：在西安市城市主干道南二环路建立路面径流原位采样站,利用自制流量等比例采样装置,全程收集 2009 年 3 月~2010 年 2 月的 32 场
的 COD 呈溶解态.径流中颗粒物是许多其他污染物的载Байду номын сангаас,COD、Pb、Zn 均与 SS 在显著性水平 0.01 时显著相关,相关系数分别为 0.845,0.807
和 0.903.表征降雨特征的各因子中,降雨量、最大降雨强度与污染物浓度呈负相关,降雨历时与除 NH3-N 之外的其他污染物呈负相关,相关 性依次为降雨量>最大降雨强度>降雨历时,前期晴天时间与溶解性 Zn 和溶解性 COD 浓度正相关,但与其它污染指标不相关.方差分析结果