下墊面雨水初期地表徑流污染物的研究

王 迪 趙 可 王蘊琦

（吉林建筑大學(xué)市政與環(huán)境工程學(xué)院 吉林長春 130118）

引言

下墊面是大氣與其下界的固態(tài)地面或液態(tài)水面的分界面，而城市下墊面主要是道路、屋面兩種。城市道路雨水地表徑流水質(zhì)污染最嚴重，尤其是初期徑流[1-2]。降雨發(fā)生后，隨著徑流的形成，污染物溶解或懸浮于徑流中，使雨水徑流的流量、污染負荷都迅速增大。如果不經(jīng)處理直接排入受納水體，極易引發(fā)水體富營養(yǎng)化，導(dǎo)致水生生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞[3-5]。對此本文通過對校園屋面雨水徑流、道路雨水徑流兩種不同下墊面進行取樣，對水樣進行常規(guī)水質(zhì)指標檢測，通過對比兩種不同下墊面分析校園雨水初期地表徑流污染物特征。

1 材料與方法

1.1 采樣點選取

實驗區(qū)域選在吉林建筑大學(xué)校園區(qū)內(nèi)，該區(qū)域內(nèi)的屋面材料只有瀝青油氈屋面，道路應(yīng)選取車輛密集的區(qū)域，所以選取校園內(nèi)教學(xué)樓的屋面，以及校門道路排水口的地表徑流。

1.2 水樣采集

監(jiān)測時間在2018年6月2日14-15時，共降雨17mm,自形成徑流后30分鐘內(nèi)，每隔5分鐘采一個樣，30-60分鐘內(nèi)，每隔10分鐘采一個樣。雨水收集方法：用聚乙烯瓶盛裝。在同一時間均接三種，才能分析兩種下墊面雨水初期地表徑流水質(zhì)污染指標濃度的變化。

1.3 水質(zhì)分析指標與檢測方法

試驗對需要檢測的水質(zhì)污染指標（SS、CODCr、CODMn、TN、TP）參數(shù)都按國家標準方法執(zhí)行。

2 結(jié)果與分析

初期地表徑流不同下墊面污染物濃度變化：

圖1 SS濃度隨徑流歷時變化

由圖1可知，道路的SS在形成徑流5分鐘后到達峰值3.36mg/L,隨著降雨歷時減少,在徑流一小時后降至0.39mg/L,變化幅度較大。而屋面也是在5分鐘時達到峰值0.82mg/L,先增大再慢慢減少，濃度降至0.1mg/L，最后呈現(xiàn)平緩趨勢。這是因為雨水形成徑流以后，道路與屋面的SS猛增隨著雨水慢慢的沖刷含量越來越低。

圖2 TP濃度隨徑流歷時變化

由圖2可知道路與道路的總磷整體呈下降趨勢，因為隨著雨水徑流，將污染物匯總，數(shù)值先自然升高后降低。屋面在形成徑流30分鐘時才到達峰值11.14mg/L,而道路則是在15分鐘時達到峰值37.29mg/L,徑流1小時后屋面與道路達到持平。

圖3 CODCr濃度隨徑流歷時變化

圖4 CODMn濃度隨徑流歷時變化

由圖3～圖4可知道路屋面雨水CODCr與CODMn濃度的變化趨勢基本一致，道路的兩種COD值在形成徑流一小時后達到峰值，分別為520.12mg/L、25.18mg/L，屋面的兩種COD值則是在形成徑流5分鐘后達到峰值，分別為314.84mg/L、23.8mg/L。道路和屋面CODCr的濃度達到了CODMn的20倍以上，這是由于CODMn反映的是受有機污染物和還原性無機物質(zhì)污染程度的綜合指標，而水中的有機物只能部分被氧化，CODcr反映的是受還原性物質(zhì)污染的程度。

圖5 TN濃度隨徑流歷時變化

由圖5可以看出道路的總氮的濃度隨時間變化較大，初期徑流5分鐘時達到峰值44.34mg/L,而屋面僅為25.47mg/L,道路與屋面徑流歷時一小時后濃度降至16.17mg/L、11.76mg/L。屋面的濃度先高后低，濃度變化幅度小，含量大，推測與屋面材料有關(guān)。

結(jié)語

（1）兩種下墊面屋面、道路的SS、TP、TN這三種污染物濃度隨徑流歷時變化趨勢為先高后低，在徑流一小時后的濃度趨于持平，CODcr的濃度高于CODMn的20倍，道路屋面污染物初期地表徑流濃度較高，污染嚴重。

（2）不同下墊面的初期雨水地表徑流中，道路污染最為嚴重，其污染物含量高，屋面次之，所以控制城市污染物應(yīng)從道路及屋面的這兩種下墊面分析。