湘潭城市道路徑流污染特征的研究

1、湘潭城市道路徑流污染特征的研究 摘要：作為城市排水的主要部分，道路也是一個受納水體的非點(diǎn)源污染源。道路徑流污染已經(jīng)引起人們廣泛關(guān)注。本文從三種不同類型的道路,對降雨路面徑流做了6次實(shí)驗(yàn)研究，分析了道路徑流的污染狀態(tài)、地表徑流污染負(fù)荷以及道路徑流污染物之間的相關(guān)性。結(jié)果表明,cod、tn、tp和pb的濃度都超過環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于地表徑流的五級標(biāo)準(zhǔn)。湘潭市道路徑流年污染負(fù)荷量 是lcod = 2777.612,ltn = 121.971噸,15.088噸,ltp =l pb = 7.386 t,l zn = 0.764 t。 cod、tn、tp、鉛、zn濃度和ss含量之間的相關(guān)系數(shù)都大于0。85(

2、r2 0.85)。通過增加道路清掃次數(shù)，可以減少城市地表徑流污染。關(guān)鍵詞：湘潭市，非點(diǎn)源污染，地表徑流，污染負(fù)荷1 引言 降雨和雪融水沖刷和侵蝕著地表沉積物，從許多不同污染源帶走污染物，通過徑流污染受納水體，這就造成了非點(diǎn)源污染。作為城市土地的主要形式，城市道路通過雨水徑流沖刷，聚集了大量的污染物，易接觸受納水體，對城市水環(huán)境造成巨大危害。國外學(xué)者對水環(huán)境管理的研究表明，即使點(diǎn)源污染得到完全控制，但忽視了面源污染（尤其是城市道路徑流污染），受納水體的質(zhì)量也不會有顯著改善2-3。 城市道路徑流中的污染物主要源于降雨沖刷城市地表。研究顯示，道路徑流所攜帶的污染物主要有建筑材料的腐蝕物、建筑工地上的

3、淤泥和沉淀物、路面的砂子塵土和垃圾、汽車輪胎的磨損物、汽車漏油、汽車尾氣中的重金屬、大氣的干濕沉降、動植物的有機(jī)廢棄物、城市公園噴灑的農(nóng)藥以及其他分散的工業(yè)和城市生活污染源等。污染物的主要組成包括包括有機(jī)(或無機(jī)）化合物、氮、磷、金屬、石油等4-6。 作者對湘潭市道路徑流水質(zhì)提出了一種測量與分析方法來掌握道路徑流污染的基本信息。基于收集的數(shù)據(jù)，作者計算了道路徑流污染負(fù)荷，旨在提供一些證據(jù)，以控制湘潭市面源污染。2 材料與方法2.1 研究區(qū)域 這項(xiàng)研究是一個關(guān)于湘潭市道路徑流的案例研究。湘潭位于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，年平均降雨量在1200 1445毫米之間，其中5-7月降雨量占到70%。 研究選取三

4、個采樣點(diǎn)：北二環(huán)路(穿越二環(huán)路和福州路），韶山路(西韶山路和北建設(shè)路十字路口）和亞華住宅區(qū)（亞華住宅小區(qū)的大門口），別代表交通區(qū)、商業(yè)區(qū)和住宅區(qū)。每個區(qū)域人行道的材料都是瀝青混凝土；徑流流下斜坡，通過下水道井口排出。2.2 樣品采集樣品取自于2010年5-7月的6次降雨事件。當(dāng)徑流形成時，采樣開始，用聚乙烯桶在徑流出口收集雨水。采樣間隔時間是變化的：在最初30分鐘每隔5分鐘采集一次，之后間隔10分鐘。采樣時，虹吸雨量器放置在采樣點(diǎn)，與降雨過程同步。根據(jù)每次降雨時雨量器記錄的數(shù)據(jù)，降雨強(qiáng)度分別量度。由采樣時間和從采樣開始到結(jié)束之間，容器收集的雨水的數(shù)量，計算徑流中位瞬時量。具體信息見表1.表1

5、樣品收集信息2.3 水質(zhì)分析項(xiàng)目以及方法 每個徑流下的樣品應(yīng)制冷貯藏，并且質(zhì)量分析應(yīng)該在24小時之內(nèi)完成。這個項(xiàng)目包含在了水進(jìn)行檢查中，包括懸浮物、化學(xué)需氧量、總氮、總蛋白、鉛和鋅?；瘜W(xué)需氧量的測試通過重鉻酸鹽法；懸浮物、總氮和總蛋白的測試是按照水和廢水的測試和分析(第四版)7的標(biāo)準(zhǔn)方法；鉛和鋅的測試分別是由石墨爐原子吸收分光光度法和火焰原子吸收分光光度法。每個水樣品的分析結(jié)果代表了平均污染物濃度值，因此同步監(jiān)控水量和水質(zhì)。3 結(jié)果和分析3.1 湘潭市政道路徑流污染情況在正常情況下,實(shí)測徑流和污染物濃度并不連續(xù)，即使在自動取樣系統(tǒng)中，用于濃度分析而收集到的樣本也并不連續(xù)。在這個過程中收集的降雨

6、樣本的時間分布也不均勻。在實(shí)踐中,屋頂徑流可以用以下方程表達(dá)，即事件平均濃度(emc)8。在(1)中，cj是在這個雨季j測量的污染物濃度；vj 是在這個雨季j測量的徑流數(shù)量；n是指雨數(shù)量的時間劃分。湘潭市城市道路徑流的監(jiān)測顯示在交通區(qū)域、商業(yè)領(lǐng)域、住宅道路的道路徑流中懸浮物、化學(xué)需氧量、總氮、總蛋白、鉛和鋅含量測量值的范圍和研究降雨的平均污染物濃度。它列在表2。3.2 不同道路徑流污染物的濃度分析由于污染物的濃度在降雨過程中是不斷變化的，污染物的平均濃度采用環(huán)境質(zhì)量地表水標(biāo)準(zhǔn)(gb 3838 - 2002)并與之比較，結(jié)果表明，湘潭城市道路降雨徑流的懸浮物、總氮和總蛋白的濃度高于地表水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

7、(標(biāo)準(zhǔn)v)。根據(jù)平均值的降水，商業(yè)區(qū)、交通區(qū)、住宅區(qū)道路徑流的cod值分別為358.4mg/l,、270.6 mg/l和134.8mg/l高于地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)v級(40 mg/ l)39倍；總氮值分別為14.96mg/l、8.73 mg/l和9.85mg/l,高于地表水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(標(biāo)準(zhǔn)v)(2.0mg/l)47倍；總蛋白值分別為2.45 mg/l、0.65 mg/l和1.05 mg/l，高于地表水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(標(biāo)準(zhǔn)v)(0.4 mg/l)1.56倍；鉛值分別為0.762 mg/l、0.653 mg/l和0.615mg/l，高于表層水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(標(biāo)準(zhǔn)v)(0.1mg/l)6.17.6倍，鋅含量低于地表

8、水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(標(biāo)準(zhǔn)v)(1.0mg/l)的限值。此外，從表2還可以繪制:在商業(yè)、交通區(qū)域，道路徑流的懸浮物、化學(xué)需氧量的濃度高，并且測量濃度值范圍大，這主要是由于人口流動大、交通流量大和垃圾清理的延遲；鉛、鋅的含量在三條道路上變化不大，這是由于亞華小區(qū)有大量的汽車，并且在下雨天大多數(shù)居民開汽車代替步行；總氮、總蛋白在商業(yè)區(qū)和居住區(qū)的道路徑流濃度高于交通區(qū)域，主要原因是餐館的繁榮，使得產(chǎn)生更多的垃圾和使用大量的洗滌劑。3.3 湘潭城市道路徑流污染負(fù)荷的計算城市徑流污染負(fù)荷指的是一個或多個雨水徑流產(chǎn)生的污染物排放總額。作為地表徑流污 (ly) 是常用的。ly可以使用2計算：在(2)中，0.01是單位

9、轉(zhuǎn)換常數(shù)；emcs是幾次降雨的道路徑流污染物平均濃度；，徑流量校正因子，通常取0.9；，研究區(qū)綜合徑流系數(shù)；p，年平均降雨量，mm；a為分水嶺地區(qū)，hm2。 在這次研究中，綜合徑流系數(shù)= 0.859，平均降水量1324.7毫米10，流域面積為1076.5hm2(湘潭人口是946000，人均道路面積11.38平方米)，emcs取道路徑流的平均值。通過計算，湘潭每年的污染負(fù)荷如下：lcod=2777.612t，ltn=121.971t，ltp=15.088 t，l pb=7.386t，l zn=0.764 t，這表明它污染嚴(yán)重。3.4 污染物濃度的相關(guān)分析湘潭市城市道路徑流相關(guān)污染物的分析顯示：污

10、染物化學(xué)需氧量、總氮、總蛋白、鉛、鋅的濃度與懸浮物具有良好的相關(guān)性(見圖1 圖5)。相關(guān)線性系數(shù)分別是0.9293，0.9272，0.9125，0.8664，0.8844，都高于0.85。 圖1 cod和ss相關(guān)性 4 結(jié)論 (1) 湘潭市道路徑流污染嚴(yán)重，主要污染物是懸浮物、化學(xué)需氧量、總氮、總蛋白、鉛和鋅等，其中化學(xué)需氧量、總氮、總蛋白、鉛超過地表水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(標(biāo)準(zhǔn)v)。在商業(yè)區(qū)和交通區(qū)域，有更多的污染物，像懸浮物和化學(xué)需氧量；在商業(yè)區(qū)和居民區(qū)，有更多的總氮和鉛，而鋅含量低于地表水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(標(biāo)準(zhǔn)v)。 (2) 湘潭市年度污染負(fù)荷如下：lcod=2777.612t，ltn=121.971t，l

11、tp=15.088 t，l pb=7.386t，l zn=0.764 t，這表明它污染嚴(yán)重。 (3) 湘潭城市道路徑流污染物化學(xué)需氧量、總氮、總蛋白、鉛、鋅的濃度與懸浮物含量具有良好的相關(guān)性，并且相關(guān)線性系數(shù)均高于0.85 ，這表明污染物cod、tn、tp、鉛、鋅存在于粒子中，所以這個城市可以增加道路清掃的頻率，從而全面減少城市道路徑流污染負(fù)荷。參考文獻(xiàn)1 nisbet t r. “the role of forest management in controlling diffuse pollution in uk forestry”. forest ecology and manageme

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