城市面源污染研究 摘 要 城市面源污染已成为危害中国城市水体的重要污染源之一,城区面源污染具有时空分布离散性、污染途径多样性、成分复杂多变性等特征。本文介绍了城市非点源污染的国内外研究现状,分析比较了城市非点源污染的特征以及研究方法。并针对此问题提出控制措施。 关键词 城市地区;面源污染;污染特征;控制技术 Urban non-point source pollution study

Abstract urban non-point source pollution has become one of important sources of harmChina's urban water, urban non-point source pollution has a spatial and temporal distribution of discrete pollution pathway diversity, the composition of complex and changing characteristics. This article describes the research status of the urban non-point source pollution, analysis and comparison of the characteristics of the urban non-point source pollution, and research. And suggest control measures for this problem. Key words urban areas; non-point source pollution; pollution characteristics; control technology.

1.城市面源污染 非点源污染主要包括农业非点源污染和城市非点源污染两类.农业非点源污染作为非点源污染的主要形式,已经成为很多区域面临的主要环境问题,较早即开展研究[1].城市面源污染是指在降水条件下,雨水和径流冲刷城市地面,使溶解的或固体污染物从非特定的地点汇入受纳水体,引起的水体污染,它是相对于点源污染而言的一种水环境污染类型,亦称为城市非点源污染[2.3] 随着城市化的迅速发展,城市化与城市建设极大地改变了城市原有地表环境,取而代之的是大量的建筑物和道路,导致城市地表硬化率急剧增加,不透水比例增大,使得雨天特别是暴雨天气产生大量的径流不能通过城市地表渗透到土壤中或者是被植物截流,只能通过分流制或合流制系统把径流排放到受纳水体中,对受纳水体的水质造成明显的破坏。在美国,面源污染已成为水环境污染的第一因素,60%的水污染起源于面源[4]。 长期以来,我国面临着极其严重的工业废水和城市污水的污染问题,防治任务艰巨,主要工作放在了点源污染控制方面,对于面源污染,工作重点主要是针对农村耕作区水土流失等面源污染问题,对于城市面源污染尚未给予足够的重视。美国、英国、荷兰等发达国家在20世纪70年代就已对城市地表径流开展了大量的测试及研究工作,我国城市地表水环境非点源污染的研究起步较晚,20世纪80年代初才开始对北京的城市径流污染进行研究,随后在上海、广州、西安、武汉、澳门、珠海、苏州等大中城市也逐渐开展起来[5],但目前几乎没有系统的城市面源污染监测资料,有限的案例研究通常只提供几场暴雨径流过程的水质监测数据。因此,研究中国城市面源污染的特性及规律,为政府部门对面源污染的控制管理决策提供科学依据具有重要意义。 2.城市河流面源污染途径与特征 2.1 城市径流面源污染途径 雨水径流所携带的污染物主要有建筑材料的腐蚀物、建筑工地上的淤泥和沉淀物、路面的砂子尘土和垃圾、汽车轮胎的磨损物、汽车漏油、汽车尾气中的重金属、大气的干湿沉降、动植物的有机废弃物、城市公园喷洒的农药以及其他分散的工业和城市生活污染源等。这些污染物以各种形式积蓄在街道、阴沟和其他不透水地面上, 在降雨的冲刷下通过不同的途径进入城市受纳河道中。 (1) 在排水设施不健全的区域, 雨水冲刷地表积蓄的污染物后以地表漫流的形式进入城市河道。雨水排除不畅而形成的地表积水, 对路面污染物、生活垃圾以及动植物的有机废弃物等面污染源形成浸泡, 浸泡会融出更多污染成分, 特别是生活垃圾等有机质在受到较长时间的浸泡后, 污染物中 TN 和 TP 析出的更多, 增大了雨水污染负荷。 (2) 在合流制排水系统中, 生活污水、工业废水和雨水混合在同一管、渠内排除, 雨季时合流排放的污水和雨水超出污水处理厂处理能力, 通过溢流井携带部分污废水排入河道。当雨洪径流流速较大时, 管网中无雨期时从污水中沉积下来的污染物被冲起随溢流进入河道, 成为径流污染物的又一来源。 (3) 在分流制排水系统中, 虽然避免了部分污水不经处理而溢流到河道的可能, 但是污染严重的初期雨水不能到达污水处理厂进行处理, 造成河道水环境污染。 (4) 雨水口是城市面源污染物进入城市河道的首要通道。雨水口的垃圾、污水是城区径流污染的重要途径。据市政部门统计, 2000 年北京雨水口内清理垃圾达 2.38 万 m3。雨水口的污染可分为以下 3 种: ①人为扫入、丢入的各种生活垃圾 (占 55 %); ②人为倾倒的污水 (36%); ③腐烂变质的沉积物。 2.2 城市径流面源污染特征 城市河流的面源污染主要是以降雨引起的雨水径流的形式产生，径流中的污染物主要来自于雨水对河流周边道路表面的沉积物、无植被覆盖裸露的地面、垃圾等的冲刷，污染物的含量取决于城市河流的地形、地貌、植被的祖盖程度和污染物的分布情况。因此，对面源污染的控制也可以理解成对城市河流周边降雨径流污染的控制。 城市河流面源污染的突出特征是:污染源时空分布的分散性和不均匀性、污染途径的随机性和多样性、污染成分的复杂和多变性。 2.2.1汇水面性质 城市汇水面则以建筑与道路(包括停车场、广场等)不透水面为主,也包括公园、绿地等相当比例的透水地面。由于中国处于较快的城市化过程,城市的总汇水面积会有很大的变化,如北京近十年来保持年均大约两位数的比例增加。深圳、上海、苏州等许多城市都是汇水面发生巨大变化的典型例子。除了总面积的变化之外,汇水面的性质和比例也有很大的不同。如建筑屋面的材料和形式使得汇水面性质完全不同[6]。 2.2.2 水文特性 面源污染最终主要以雨水径流的形式产生,城市面源的径流系数较大,建筑屋面与道路的径流系数可达0. 9。形成径流的时间短,地下入渗量小,对污染物的冲刷强烈。径流形式以短时的地表径流和较长时间的管内流为主(少量的明渠和河道)。雨水径流量的峰值加大,达到峰值的时间缩短。 2.2.3污染物类型 城市地表径流中的污染物有物理性、化学性和生物性3种类型。 （1） 物理性污染物 物理性污染物主要指悬浮物。城市径流中夹带有大量的悬浮物,它主要来自交通工具锈蚀产生的碎屑物质、机动车产生的废气、大气干湿沉降物、轮胎和刹车摩擦产生的物质以及居民烟囱释放出的烟尘等。西安市测定道路路面径流水中SS浓度为242~2 322 mg/L,其流量加权平均浓度为934 mg/L,远高于污水综合排放二级标准[7]。 （2） 化学性污染物 重金属是城市面源污染中一种最典型的污染物,主要来源于机动车。由于生活垃圾、树叶、草以及杂乱废弃物的堆放,城市径流中常携带有大量的耗氧有机物。有机有毒污染物包括杀虫剂、多氯联苯(PCBs)和多环芳烃(PAHs),主要来源于园林绿地、菜地等施用农药、机动车辆排放的废气以及大气的干湿沉降等。 （3） 生物性污染物 生物性污染物主要指病源性微生物。一般地,城市径流中细菌的含量超过公众对水要求的健康标准。径流中粪便大肠杆菌的数量要比游泳池的健康标准高出20~40倍。细菌的来源主要是下水道溢流、宠物以及城市中的野生生物等。

3.城市河流面源污染控制技术 3.1 源头分散控制 源头分散控制,就是在各污染源发生地采取措施将污染物截留下来,避免污染物在降雨径流的输送过程中进行溶解和扩散[8]。 城市河流周边地区绿地、道路、岸坡等不同源头的降雨径流的控制技术措施主要包括下凹式绿地、透水铺装、缓冲带、生态护岸等。在技术措施选用时,可依据当地的实际情况,单独使用或几种技术配合使用[9]。 3.2 中途控制和终端控制 该控制手段主要的技术措施有:路边的植被浅沟、植被截污带、雨水沉淀池、合流制管系溢流污水的沉淀净化,分流制管系上的各类雨水池,氧化塘与湿地系统等。这类技术往往受城市建筑、占地等条件的限制,实施改造难度较大,代价也很高。欧美一 些发达国家在治理城市面源污染时付出了巨大代价,一些城市至今仍受其困扰[10]。 3. 3 技术措施与非技术措施并举 城市面源污染控制措施中以美国的暴雨最佳管理措施(bestmanagementpractice,BMP)最为系统和全面,应用也最广泛,许多国家都对其进行了借鉴和改进。BMP是一种技术、方法和工程性的控制措施,主要用于暴雨径流的水质和水量管理。 1999年美国环保局对BMP进行了如下定义:“为预防和减少全国水体污染而采取的行动计划、预防措施、维护手段及其他的管理措施”[11]。BMP包括非工程措施和工程措施两类,其中非工程措施包括制度、教育和污染物预防措施,不包含固定的和永久性的设施。在许多案例中,非工程措施经常从源头上就减少了污染物的使用、产生和累积,因而也被称为源控制措施[11],具体方法有法律制度、环保教育、无害化农药、路面清扫、不透水面分割等。工程性措施是通过工程设施或工程手段来控制和减少暴雨径流的排放量,以及减少污染物在径流中的浓度和总量,它主要是在径流的流动过程中采取某种措施,故也被称为径流控制措施。 对非工程措施和工程措施的区分视不同情况而定,如用于降低不透水面连接度的植被,既可认为是一种控制策略,也可认为是一种工程控制技术。目前,一些新的控制措施如较佳场地规划(better siteplanning, BSP)和低影响发展( low-impact develop-men,t LID),既包含了全面的规划又包括了一些工程措施。但这些措施的目的是从整体上进行规划,以减少污染物的产生量,其中工程措施只是辅助手段,所以通常可认为是一种源控制措施。 4、 结语 由于目前我国城市面源污染治理技术尚未形成标准，国家应加大城市面像污染控制研究的力度，给予足够的重视和投入。由于城市区域内可利用的土地有限,在工程设计时可将工程措施景观化、小型化,同时满足污染控制和社会效益,使二者达到和谐统一。