雨水徑流對(duì)地表水體水質(zhì)影響研究綜述

李松子，任亞楠，嵇文暉，陳 浩，滕曉飛，張 賀

(南京工程學(xué)院環(huán)境工程學(xué)院，江蘇 南京 211167)

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雨水徑流對(duì)地表水體水質(zhì)影響研究綜述

李松子，任亞楠，嵇文暉，陳 浩，滕曉飛，張 賀

(南京工程學(xué)院環(huán)境工程學(xué)院，江蘇 南京 211167)

針對(duì)雨水徑流對(duì)地表水體水質(zhì)影響，本文從三個(gè)方面綜述了雨水徑流對(duì)地表水體水質(zhì)的影響，對(duì)文中涉及到的雨水徑流、污染物類(lèi)型、污染途徑等基本概念做了界定。進(jìn)而指出了研究雨水徑流對(duì)地表水體影響的重要性。接著介紹了國(guó)內(nèi)的研究現(xiàn)狀，為隨后的研究奠定了基礎(chǔ)。通過(guò)本文的研究，得出了雨水徑流對(duì)地表水體水質(zhì)影響很大，必須采取適當(dāng)措施對(duì)徑流污染加以控制。

徑流；雨水；下滲；點(diǎn)源；面源

水資源在我國(guó)每年含量為2680 km3，位列世界前四。而人均徑流量為2530 m3，約為世界人均的25%。同時(shí)，河川的徑流總量排在第6位?？梢?jiàn)，按人口平均，我國(guó)是水資源的“貧窮國(guó)家”。部分地區(qū)水資源供需的突出矛盾[1]，長(zhǎng)江流域及以南地區(qū)，水資源占全國(guó)的80% 以上，耕地只占36%，而長(zhǎng)江以北地區(qū)，水資源占18%,耕地卻要占64%。可見(jiàn)，我國(guó)水資源在時(shí)間分配和空間分布上很不均勻。在時(shí)間分配上，約70%左右的雨水集中在夏秋季的3～4個(gè)月內(nèi)，且以暴雨為主，大量的雨水是地表水體主要的補(bǔ)給來(lái)源。

雨水徑流是指降雨在重力作用下沿地表或地下流動(dòng)的水流，并最終流入河流、湖泊或海洋中。由于地表徑流沖刷下墊面會(huì)攜帶大量的污染物進(jìn)入受納水體，導(dǎo)致水體的物理、化學(xué)性質(zhì)和微生物特性發(fā)生變化, 甚至成為影響水質(zhì)的主導(dǎo)因素。

1 雨水徑流水質(zhì)情況

雨水徑流具有不確定性、間歇性、突發(fā)性、不易控制等特點(diǎn)，對(duì)城市水環(huán)境造成很大威脅[2]。在國(guó)內(nèi)，常靜對(duì)上海的城區(qū)的降雨徑流進(jìn)行調(diào)研，上海中心城區(qū)路面雨水徑流主要污染物為T(mén)SS和COD，是國(guó)家地表水V類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)4倍多，總磷超出水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)V類(lèi)2倍多，氮素營(yíng)養(yǎng)鹽也存在不同程度的污染[3]。施為光[4]研究了成都城市街道地表的重金屬含量狀況，他著重對(duì)重金屬、重金屬粒徑分級(jí)含量及重金屬累積含量情況進(jìn)行了詳細(xì)的記錄與研究，得出結(jié)論大部分金屬是分布在粒徑較小的顆粒上的。車(chē)伍在進(jìn)行北京城區(qū)的雨水地表徑流污染研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，路面徑流COD和TSS濃度隨降雨歷時(shí)的變化，道路初期徑流COD和TSS均達(dá)到較高的濃度，這主要取決于降雨環(huán)境和路面污染狀況等因素。

在國(guó)外，法國(guó)研究者對(duì)巴黎市3個(gè)庭院、4個(gè)屋面和6個(gè)街道取樣點(diǎn)的16場(chǎng)降雨數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，其中的得出了了庭院和街道徑流污染的十分嚴(yán)重的結(jié)論，主要表現(xiàn)為COD、SS的污染。同時(shí)屋面雨水徑流也有一定程度的污染，由金屬屋面產(chǎn)生的一些重金屬污染最為嚴(yán)重[5]。美國(guó)EPA的研究報(bào)告指出，美國(guó)城市及其他不同地域之間暴雨徑流水質(zhì)的調(diào)查無(wú)明顯區(qū)別污染成分的加權(quán)平均濃度EMC與城市的地理位置和地理?xiàng)l件沒(méi)有明顯關(guān)系，但是各種指標(biāo)的變化范圍卻很大[5]。

2 地表水體污染現(xiàn)狀

我國(guó)具有豐富的地表水蓄量，有著眾多的河流，湖泊，水庫(kù)。但為求得經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，地表水被大量的污染。

從2002年的環(huán)境檢測(cè)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)七大流域的地表水有機(jī)污染較為普遍，70%各流域干流以上的斷面為IV類(lèi)、V類(lèi)或劣V類(lèi)水質(zhì)；主要湖泊的N、P污染嚴(yán)重,富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題嚴(yán)重，五大淡水湖中，洪澤湖、巢湖、太湖已達(dá)富營(yíng)養(yǎng)程度，鄱陽(yáng)湖、洞庭湖目前雖維持中營(yíng)養(yǎng)現(xiàn)狀，但磷、氮含量偏高，正向富營(yíng)養(yǎng)過(guò)渡[6]。2008年全國(guó)部分環(huán)境重要質(zhì)量指標(biāo)明顯改善：地表水中高錳酸鹽指數(shù)為5.7毫克/升，第一次達(dá)到III類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。但是地表水污染依然嚴(yán)重。長(zhǎng)江、珠江、黃河、淮河、松花江、海河、淮河、和遼河等七大水系水質(zhì)與上年持平。珠江、長(zhǎng)江兩者水質(zhì)良好，松花江為輕度污染，黃河、遼河、淮河為中度污染，海河為重度污染。四大海區(qū)靠近岸海域中，南海、黃海海域水質(zhì)良，渤海水質(zhì)一般，東海水質(zhì)較差[7]。

引起地表水無(wú)污染的原因有很多，雨水徑流帶來(lái)的非點(diǎn)源污染已成為水體污染的主要因素。雨水在空氣下降過(guò)程中，攜帶了一定濃度的可溶解性氣體及溶解性固體、氮、有機(jī)物、磷、重金屬、細(xì)菌等。降雨量、降雨時(shí)間、降雨強(qiáng)度、兩場(chǎng)降雨之間的時(shí)間間隔、氣溫 、日照強(qiáng)度等，都會(huì)在不同程度的對(duì)地表水體造成污染。城區(qū)雨水徑流污染主要為有機(jī)物污染和懸浮固體污染，一般是：初期雨水徑流所攜帶污染物最多，可達(dá)到很高的濃度，隨降雨的進(jìn)行，各項(xiàng)污染物濃度逐漸降低并趨于穩(wěn)定[8]。

3 雨水徑流對(duì)地表水污染研究現(xiàn)狀

自然降水徑流系統(tǒng)中，因自然降水在地表后，經(jīng)過(guò)地表植被和土壤層的滲透，徑流中雜質(zhì)和一些污染物會(huì)被截留，并在地表層被降解，而且水分大多是以地下水匯入徑流的。其結(jié)果是徑流水質(zhì)較好，利于自然循環(huán)和生態(tài)穩(wěn)定。

隨著中國(guó)城市化的快速發(fā)展，城市的建筑面積不斷擴(kuò)大，混凝土柏油澆筑使得不透水地面面積增加，從而雨水下滲為土壤水、地下水的成分減少很多，其中很大部分的降水都匯集成了雨水徑流，最后流進(jìn)河流湖泊等地表水體。雖然雨水中污染物含量少，溶解氧接近飽和，總硬度小，但雨水形成的地表徑流會(huì)對(duì)地面污染沖刷，造成徑流中BOD、COD以及含N、P的污染物的含量大幅提高。這樣造成城市地面污染物大量匯入徑流，對(duì)地表水體造成污染。

在我國(guó)，趙劍強(qiáng)等研究認(rèn)為，水體污染的主要污染源是路面上積累的污染物質(zhì)，評(píng)價(jià)因子可用pH、COD、石油類(lèi)和Pb四項(xiàng)[9]。東南大學(xué)的李賀[10]分析了降雨特征等指標(biāo)對(duì)徑流的影響，研究發(fā)現(xiàn)降雨歷時(shí)短、降雨量大具有雙峰雨型的降雨事件中存在二次沖刷的現(xiàn)象。即這些污染物質(zhì)晴天積累于路面，雨天降雨隨著徑流進(jìn)入水體。2001年，陳瑩[11]對(duì)公路路面徑流這一具有單一地表使用功能的、具有面源污染特征的地表徑流進(jìn)行了研究，并進(jìn)而研究了公路路面徑流對(duì)受納水體的水質(zhì)影響，得出道路路面應(yīng)采取工程措施控制雨水徑流對(duì)地表水體的污染。南昌大學(xué)的研究以前湖校區(qū)為對(duì)象，受納水體潤(rùn)溪湖，通過(guò)對(duì)路面雨水徑流及湖水在降雨前、中、后的地表水水樣進(jìn)行pH、濁度、SS、COD、TP和氨氮指標(biāo)的測(cè)試，探究各個(gè)階段的變化規(guī)律并作了相關(guān)分析。結(jié)果表明：雨水徑流的流入，使得受納水體的pH有所降低、而另外的5項(xiàng)指標(biāo)的濃度均有所增加，總體水質(zhì)從IV類(lèi)水變?yōu)閂類(lèi)水，相關(guān)性分析結(jié)果顯著，這說(shuō)明雨水徑流的匯入是造成水體污染加劇的主要原因[12]。

4 結(jié) 語(yǔ)

雨水徑流帶來(lái)的非點(diǎn)源污染已成為水體污染的主要因素，本論文從三個(gè)方面綜述了雨水徑流對(duì)地表水體水質(zhì)的影響，可以看出雨水徑流中的污染物對(duì)地表水體水質(zhì)有著不同程度的影響，尤其是初期徑流中的污染物濃度含量較高，對(duì)地表水體水質(zhì)影響最大，必須采取適當(dāng)措施對(duì)初期徑流加以控制，可以通過(guò)對(duì)道路路面實(shí)施非工程措施和生態(tài)工程措施合理結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)。

[1] 吳小彬.地方環(huán)保部門(mén)執(zhí)法的困境與出路[D].上海:復(fù)旦大學(xué), 2011.

[2] 馮偉,王健龍,車(chē)伍.不同地表雨水徑流沖刷特性分析[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào),2012,6(3):817-822.

[3] 陳水平,付國(guó)楷,喻曉琴,等.城市雨水徑流水質(zhì)特征及應(yīng)對(duì)方法[J].三峽環(huán)境與生態(tài),2013,35(4):48-51.

[4] 施為光.成都市街道地表物中的重金屬[J].城市環(huán)境與城市生態(tài),1995,8(3):25-29.

[5] 蔣德明,蔣瑋.國(guó)內(nèi)外城市雨水徑流水質(zhì)的研究[J].物探與化探,2008,32(4):417-429.

[6] 孫建光,姜瑞波,任天志,等.我國(guó)農(nóng)田和水體污染及微生物修復(fù)前景[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃,2008, 29(1):41-47.

[7] 徐翠.高效集成生物反應(yīng)器(HCR)的開(kāi)發(fā)研究[D]. 邯鄲:河北工程大學(xué), 2010.

[8] 蔣德明,蔣瑋.國(guó)內(nèi)外城市雨水徑流水質(zhì)的研究[J].物探與化探,2008,32(4):417-429.

[9] 趙劍強(qiáng),董小林,劉英聆.公路建設(shè)與環(huán)境保護(hù)[A].第二屆亞太可持續(xù)發(fā)展交通與環(huán)境技術(shù)大會(huì)論文集組委會(huì):第二屆亞太可持續(xù)發(fā)展交通與環(huán)境技術(shù)大會(huì)論文集[C].北京:人民交通出版社,2000.

[10]李賀,石俊青,沈剛,等.高速公路雨水徑流重金屬出流特性[J].東南大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2009,39(2):345-349.

[11]陳瑩.公路路面徑流污染特性及其對(duì)受納水體水質(zhì)影響的探討[D]. 西安:長(zhǎng)安大學(xué),2001.

[12]韓玉龍,劉振中.雨水徑流對(duì)收納水體的污染特性研究[J].水土保持研究,2015,22(6):65-71.

Study on Stormwater Runoff Impact on Surface Water Quality

LISong-zi,RENYa-nan,JIWen-hui,CHENHao,TENGXiao-fei,ZHANGHe

(College of Engineering, Nanjing Institute of Environmental Engineering, Jiangsu Nanjing 211167, China)

Aiming at the impact of storm water runoff on surface water quality, the impact of three aspects of storm water runoff on surface water quality was reviewed, the basic concepts related to storm water runoff, pollutant type and pathway and the defining pollution were studied. It pointed out the importance of surface water runoff impacts. The introduction to domestic research laid the foundation for subsequent studies. The results showed that surface runoff water quality had great influence, appropriate measures must be taken to control runoff pollution.

runoff; rain; infiltration; point source; point source

X824

A

1001-9677(2016)024-0027-02