周佳 宋瀛
天津市市政工程设计研究院 天津 300000
摘要：随着城市化进程的加快，由城区降雨径流形成的面源污染成为城市水环境恶化的主要原因之一。本文通过对某市具有代表性的柏油沥青路面和混凝土路面雨水径流采集化验分析，结果表明，各个采样点位集流面雨水径流初期污染物浓度较高，随着降雨时间的延长，浓度逐渐下降。当降雨径流形成一段时间后，收集用于建筑施工、道路清洗、消防、冲厕等等领域，能够有效缓解城市水资源供需不足的现实问题。
关键词：路面径流；水质分析；城市道路；评价
引言
路面径流具有污染物种类多、浓度高和有毒性等特征。不少研究认为，路面径流含有悬浮颗粒、重金属、有机物和多环芳烃等污染物。城市道路路面径流中的有机污染物及悬浮固体浓度不低于典型生活污水，化学需氧量、生化需氧量、悬浮固体及石油类浓度远高于《污水综合排放标准》的限值。路面径流中的多环芳烃浓度是河水或湖泊水中的、倍，城市不同功能区地表径流检出率最高的毒性污染物与汽车交通有关。在路面径流汇入城市排水管网排放时，污染物也随之迁移进入水体，使受纳水体水质恶化，甚至通过各种水体的利用途径污染其他环境要素。路面径流污染已被认为是一类重要的非点源污染。国外一些发达国家对路面径流己经开展了30多年的研究，在径流水质特征、污染物累积排放及迁移过程、污染负荷和对环境的影响评价等方面均有不少报道。
1污染物成分与来源研究
公路路面径流污染是在降雨后形成径流对路面沉积物冲刷而产生的。路面径流作为一种具有较大污染潜力的污染源已经得到了各发达国家的广泛关注。弄清楚污染物的来源与成分是研究路面径流污染特征的基础。雨水在与路面接触后形成的路面径流中的污染物浓度较之雨水本身大大增加，这说明在晴天时路面积累的污染物是路面径流污染的重要原因。对路面沉积物的成分进行测定对研究径流污染特性有很大帮助。在路面径流中主要污染成份为SS、COD、重金属（如Pb、Zn、Cu、Cr、Ni、Fe、Cd等）、N、P营养物、氯化物、油和脂、农药和PAHs等。公路路面径流污染物的来源很多，主要包括机动车辆的运行（包括轮胎磨损颗粒、筑路材料磨损颗粒、运输物品的泄漏、车体部件产生的颗粒物质及除冰剂）、雨水本身的污染和大气降尘等等。由于公路交通活动而形成的路面沉积物是公路路面径流最重要的污染源。其中SS主要来源有轮胎磨损颗粒、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；重金属主要来自于汽车尾气的排放与轮胎的磨损，也有部分来自于燃料或润滑油的泄露及除冰剂的撒播（使用除冰剂的公路路面）。油和脂主要来源于燃料及润滑油的泄露。路面沉积物中的毒性有机物如汽油烃（PHC）和多环芳烃（PAHS），主要来自润滑油的泄露。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。近年来，国内很多研究人士也对公路路面径流中主要污染物进行了分析，得到的结论与国外的研究成果相差不大。公路径流中主要的污染物为石油类、COD、BOD5、悬浮固体以及重金属，且含量超过我国地表水Ⅱ类水质标准。其中对路面沉积物污染特性进行了系统研究，结果表明，大的颗粒可能在日常清扫中得以去除，粒径较大的颗粒较少，公路路面沉积物以小粒径颗粒为主。路面沉积物中，不同粒径颗粒的Pb含量变化较大，且较小颗粒Pb含量较大，Zn的含量呈随颗粒粒径减小而增大的趋势。公路沉积物中还有一定的有机污染潜力。路面沉积物所造成的污染主要是重金属污染，污染物的来源均与汽车交通活动有关。
2材料与方法
2.1雨水采样时间
为提升雨水利用效率，选择了某城市夏季雨水多发季节，分别是2018年7月25日（暴雨）、8月5日（雷阵雨），以及8月12日（小到中雨），分别在降雨时公路两旁路面形成径流后的5~15min、20~30min和35~40min期间进行水样采集。
2.2径流取样与分析
试验采样点为某科研基地的混凝土路面，区域呈矩形，横向坡度0.3%，纵向坡度1%。天然降雨情况下采用50L聚乙烯桶收集路面雨水径流，利用自动气象站同步获得场次降雨过程线，根据降雨强度、径流强度描述不同场次降雨径流水文水力过程。利用聚乙烯瓶收集径流水样，按照国家环境监测标准方法在最短时间内进行分析。水样监测指标中pH值、DO采用便携式水质测量仪分析，SS采用固体悬浮物测定仪分析，COD采用化学需氧量速测仪分析。
2.3试验方法及内容
路面径流水质指标分别取自暴雨、雷阵雨、小到中雨不同时间段采样化验数据均值。其中，pH值采用PHS-3C（A）型精密酸度计测定；COD采样重铬酸钾法测定；铅、锰采用原子吸收光光度法测定；SS采用水相滤膜抽滤干燥法测定；全盐量采用重量法检测。分别对道路降雨径流水物理指标及化学指标进行检测。检测项目指标依据《城市杂用水水质标准》（GB/T18920-2002）进行分析（见表1）。
表1城市杂用水水质标准
3路面径流水质指标的相关性分析
国外的研究资料表明，公路径流中的某些污染物之间存在着很好的相关关系，国内以西安-临潼高速公路路面沉积物和两次典型降雨径流为研究对象对公路路面径流的实测结果进行回归分析，结果表明，COD、BOD5、总Pb、总Zn与SS之间，总Zn与总Pb之间均存在较好的线形关系。对北京城区路面雨水径流水质进行分析，结果表明，COD和SS有很好的相关性，TN、TP与SS也有很好的相关性，COD与TOC及与氨氮、TN、TP都具有一定相关性，并提出控制径流携带的SS量可有效地削减带入水体的氮磷负荷的建议。对路面降雨径流中主要污染指标SS与COD、总Pb、总Zn之间的关系进行了分析，结果表明，SS与各污染指标存在较好的线性关系，直线的r2均在0.9以上，提出控制污染物中SS是可以有效减少路面径流带来的污染。进一步分析一些主要污染指标之间的关系，可以为公路路面径流水质的定量分析及制定有效的控制措施等提供依据和参考。
4结果与分析
4.1降雨路面径流水水质
将研究对象分为工业区（A）、商业区（B）、住宅区（C）、道路区（D）四个类型，根据四个点位水质监测数据，结合《城市杂用水水质标准》（GB/T18920-2002），采用极值法对四个监测点位的水质结果进行分析评价，通过研究后发现，四个采样点路面的积水水质均为劣V，主要污染物为COD、SS、锰等等（见下表2）。
表2
4.2降水径流水质指标对比分析
SS对比分析。固体悬浮物水样在孔径0.45μm滤膜，截留于滤膜表面后在105℃条件下烘干至恒定质量物质。在不同采样点集留面的固体悬浮物值随着降雨时间的延长而出现不断降低趋势。在雨水初期6min的混凝土路面固体悬浮物值高于国家规定标准的1.12倍，在沥青路面的固体悬浮物值高于国家规定标准2.01倍；降雨到25min，沥青路面的固体悬浮物值高于国家规定标准的1.02倍，混凝土路面指标则未超过再生水灌溉绿地标准要求。（2）COD对比分析。随着不同集留面降水随着降雨时间的冲刷作用也呈现出下降趋势。工业区和商业区的混凝土路面径流COD值基本相同，各时段均低于200mg/L，符合绿化用水的使用标准；住宅区、道路区柏油沥青路面径流COD值高于混凝土路面径流值，但当降雨历时25min后，COD符合绿化用水COD标准。（3）pH值对比。国家标准规定pH值水体受到酸碱性污染程度的范围在6.0~9.0之间，从表2可以看出，四个采样点位的pH值在6.100~7.100之间，当降雨达到23min后逐步达到平稳状态，即，水质呈现出弱酸性，柏油沥青路面与混凝土路面的路面径流pH值从降雨之处的呈现出弱碱性，由于受到地面污染物的影响，23min后逐步下降，并趋于稳定，但pH值范围对植物没有影响。（4）全盐量对比。电导率是溶液含盐浓度的重要指标。沥青路面径流电导率要高于混凝土路面的雨水径流，且混凝土和沥青路面初期电导率较高，20min后电导率呈现出下降趋势。
三、 结语
随着国家对环境保护的逐渐重视，路面径流污染的严重性愈来愈突出，研究路面径流污染将成为道路及环境保护工作者的一项重要任务
参考文献
[1]赵峰，巴永娣，张建旗.兰州市城区不同集流面雨水径流水质分析[J].甘肃林业科技，2017（4）：39-43.
[2]赵晓光，李雅楠.西安市城区降雨路面径流水质分析与评价[J].能源与环境，2016（3）：57-59.
论文作者:周佳,宋瀛
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第32期
论文发表时间:2019/2/27
标签：径流论文; 路面论文; 污染物论文; 水质论文; 沉积物论文; 颗粒论文; 雨水论文; 《建筑学研究前沿》2018年第32期论文;