公路路面径流水污染与控制技术探讨

第21卷　第3期　2004年9月 长安大学学报(建筑与环境科学版)

Journal of Chang'an U niv ersity(Arch.&Envir.Science Editio n)Sept.2004

文章编号:1001-7569(2004)03-0050-04

公路路面径流水污染与控制技术探讨

赵剑强,邱艳华

(长安大学环境科学与工程学院,陕西西安　710064)

摘　要:结合国内外研究成果,对公路路面径流中主要污染物及其来源、路面径流水质特征、影响路面径流污染的因素,及常用路面径流污染控制措施进行了综合分析。认为公路路面径流水质变化很大,污染强度较高,主要污染物为SS和COD,其平均浓度超过污水排放限值,在对水质有较高要求的水域路段,应通过非工程措施和工程措施的综合实施来实现污染控制。非工程措施主要包括加强公路运输管理、路面清扫、限制除冰剂的使用等;工程措施包括植被控制、湿式滞留池、渗滤系统及人工湿地系统等,在实际工程应用中,可将几种方法组合使用。

关键词:路面径流;水污染;污染来源;径流水质;污染控制;污染物

中图分类号:X703 文献标识码:A

Discussion on road runoff pollution and control techniques

ZH A O J ian-qiang,QI U Yan-hua

(Scho ol of Env iro nment al Science and Eng ineering,Chang'an U niv ersity,Xi'an710064,China) Abstract:Based on the study r esults at ho me and abr oad,the m ain pollutants in road runo ff and their sour ces,the pollutio n characteristic and influencing factors,and the pollutio n contr ol techniques were comprehensively discussed.It w as co ncluded that the w ater quality o f road runoff varied greatly and the po llution intensity w as hig h.The main pollutants w ere SS and COD,both of their aver ag e concentrations surpassed the reg ulated values.T herefore,some non-co nstructio n and co nstructio n measures should be taken to co ntro l the po llution o n the sections o f road w ith hig her w ater quality requirement.Non-construction m easures include str engthening administration,ro ad sw eeping and defroster-use limitatio n.Construction measures co nsist of vegetation contro l,wet detention basins,infiltratio n basins and w etlands.T hese methods can be com bined to use in pr actical engineering application.

Key words:road runo ff;w ater pollutio n;pollutio n sources;w ater quality of road runo ff;po llution co ntrol;po llutant

0　引　言

随着中国公路交通事业的不断发展及各省市区公路网的陆续形成,跨越对水质要求较高的敏感水体的公路越来越多,公路路面径流污染问题也越来越突出。在人们日益关注环境问题与生命健康的今天,一直被忽视的公路路面径流排水污染问题,也逐渐引起人们的重视。

1　公路路面径流水污染的特点

1.1　公路路面径流主要污染物及其来源

公路路面径流是具有单一地表使用功能的地表径流。公路路面径流污染是指公路营运期,货物运输过程中在路面上的抛洒,汽车尾气中微粒在路面上的降落,汽车燃油在路面上的滴漏及轮胎与路面的磨损物等,当降水形成路面径流,这些有害物质被挟带排入水体或农田造成环境质量下降的现象[1]。

Stotz[2]等人(1987)在德国3条交通量很大的公路上对145场降雨的850个径流水样进行了连续监测和分析研究,结果表明,公路路面径流中的污染物有SS、COD、重金属、P、N营养物、氯化物、油和脂、农药和PAHs(多环芳烃)等。

Ko bringer[3]和Ellis[4]等人研究指出,SS是公路路面径流最主要的污染物,其主要来源是轮胎磨损颗粒、筑路材料磨损颗粒、运输物品的泄露、刹车连接装置产生的颗粒及其它与车辆运行有关的颗粒物、大气降尘及除冰剂等。重金属中含量最多的是

收稿日期:2004-03-29

基金项目:教育部优秀青年教师资助计划项目(教人司[2002]350号)

作者简介:赵剑强(1963-),男,陕西商洛人,长安大学教授,博士,从事水污染控制与交通环保研究.

是Pb和Zn,Pb主要来自于汽车尾气的排放,Zn主要来自于轮胎的磨损,氯化物主要来自于除冰盐,油和脂主要来源于燃料或润滑油的泄漏。毒性有机物主要是汽油烃(PHC)和PAHs,来源于润滑油的泄漏,也有一部分是汽油的不完全燃烧产物。路面径流中的N和P主要来自于大气降尘,另外,对公路两侧的农作物施肥等工作也会增加路面径流中的N、P含量,故农村地区的公路路面径流中N、P及农药含量远高于城市公路。1.2　公路路面径流水质特征

20世纪70年代以来,国外学者对公路路面径流污染进行了大量的研究,其中国外部分公路路面径流实测资料的汇总,见表1。数据显示,不同的测试地点、不同场次的降雨,测试结果有很大差异,即使在同一测试地点,不同场次的降雨,其路面径流测试结果也有很大差异,有的甚至是数量级上的差异,这也正是面源污染的特征之一。

表2为西安某大学于1999年4月～1999年5月,对西安至临潼高速公路路面径流测试的结果。

表1　国外公路路面径流水质测试结果汇总Tab.1　Monitoring water quality of road runoff in aboard

监测地点

EM C浓度/(mg・L-1)

S S COD总Pb总Zn

美国华盛顿州西雅图市的州际公路(1-5)1451370.3000.400

美国华盛顿州际公路Clark

1-51061500.4660.638 1-51311350.7600.968 Vancou ver106450.0730.056 S noqu almie Pas s63440.0860.101 M ontesano7981090.5560.380 Pasco5702650.1960.352 S pokan e3702190.1670.929 Pullman96221100.2270.199

美国威斯康辛州密尔瓦基市

公路Dris coll

1-940.8170.465 1-794 1.4570.336公路450.7380.371

美国北卡罗来纳州Ch arlotte市公路市区段交通量25000辆/日215480.015郊区段交通量21500辆/日88320.013农村段交通量5500辆/日14240.006

全美测试浓度平均值2611470.9600.410

表2　西安至临潼高速公路路面径流水质

Tab.2　Water quality of road runoff

on Xi'an to Lintong highway mg/L 污染物径流期间的瞬时浓度范围流量加权平均浓度EM C

S S126～813347

COD58～412167

总Pb0.05～0.770.23

总Zn0.15～1.340.45

国内外测试数据显示,公路路面排水具有较高的污染强度,SS、COD流量加权平均浓度都超过《污水综合排放标准》(GB8978-96)一级标准的要求。这对于通过水质要求较高水域的公路,其路面径流排水应该采取一定措施进行治理。与城市污水相比,路面径流水质具有与其不同的污染特征:污染物成分复杂,SS含量高,COD含量相对较低,有机污染物以非溶解性COD为主,并且生物可降解性较差[5]。

2　影响路面径流污染的因素

由路面径流污染物的来源可知,引起路面径流水污染的因素很多,主要包括气象状况、交通状况、公路周围土地利用状况及路面清扫、维护状况等几个方面。

2.1　气象状况

包括降雨强度、降雨量、降雨历时等因素。降雨强度决定着淋洗路面污染物的能量大小,降雨量决定着稀释污染物的水量,降雨历时决定污染物在降雨期间累积于路面的时间长短。

2.2　交通状况

交通状况是引起路面径流污染的决定性因素,包括交通流量、车型构成及路面类型等。交通流量及车型构成决定着与汽车交通相关污染物的类型及排放量。

不同学者对这方面的研究结果不尽相同。近年来一些研究发现,交通量的变化不会十分明显地改变径流中污染物的浓度。但另一些研究却显示,路面径流排水与降雨期间的交通总量存在一定的相关关系。如Chui[6]等人于1982年对美国华盛顿州的9个

51

第3期 赵剑强,等:公路路面径流水污染与控制技术探讨