5.3 南昌市某道路径流污染特征分析

南昌市属中亚热带湿润季风气候,气候湿润温和,日照充足,一年中夏、冬季长,春、秋季短。年平均气温17~17.7℃,极端最高气温突破40℃,极端最低气温-10℃左右。年降雨量1600~1700mm,降水日为147~157天,年平均暴雨日5.6天,年平均相对湿度为78.5%;年日照时间1723~1820h,日照率为40%。

南昌市降水主要集中在4~6月,占全年降水量的50%。降水的年际变化很大,导致旱涝频发。加之近年来植被破坏、水土流失严重、农田施用化肥农药等非点源污染,水环境遭到破坏,对经济有很大的影响。

5.3.1　城市径流污染现状

随着我国城市化水平的快速提升,城市水环境恶化、水资源短缺和雨洪灾害得到人们的普遍关注。雨水径流淋溶和冲刷下垫面的各种污染物,暴雨径流中携带有浓度较高的磷、氮、细菌以及重金属等污染物,污染较重的雨水径流进入城市水体,使得城市水体恶化,直接影响公众的日常生活。暴雨径流污染被认为是除了农业排水以外的第二大非点源污染源,因此,控制暴雨径流污染对防止城市水环境恶化有着十分重要的意义。

城市地表大部分为不透水路面,降雨尤其是暴雨落到地面后迅速形成径流,冲刷并挟带地表污染物形成暴雨径流污染。城市降雨径流中含有悬浮物、耗氧物质、营养物质、有毒物质、油脂类物质等多种污染物。这些污染物随径流进入江河湖泊,造成水体污染。径流污染物的排放特征表现为晴天累积,雨天排放。一般而言,影响城市路面径流污染的因素包括降雨强度、降雨量、降雨历时、交通流量、路面清扫及维护状况等。降雨强度决定着冲刷路面污染物能量的大小;降雨量决定着稀释污染物的水量;降雨历时决定着污染物在降雨期间累积于路面的时间长短;路面清扫的频率及效果影响着晴天时在路面累积的污染物的数量。

5.3.2　南昌市某道路径流污染现状研究

吴雅芳等研究了南昌大学前湖校区学生宿舍楼前路面雨水的径流污染特征。学生宿舍楼前路面宽16.6m,路面呈现中间高两旁低的地势,路面两旁均设有雨水口,雨水口间距为50m,每一雨水口的集雨面积为415m2。

径流采样时间为:0min,5min,10min,15min,20min,25min,30min,45min,60min,90min,120min。0min开始为第一次采样,即0~5min或以内的降水视为0min降水,采满600mL为止,记录采样开始时间和终了时间。5min开始为第二次采样,即5~10min或以内的降水视为5min降水,采满600mL为止,记录采样开始时间和终了时间,依此类推第三次、第四次采样时间。若0~5min以内所采水样未满600mL,则第一次采样结束时间为采满时间,记录采样开始时间和终了时间。第二次采样时间往后延迟至下一个开始时间,依此类推。若降雨为阵雨,则降雨间隙不计入降雨或产流时间,在累计时间时应该将这段时间予以扣除,但需要在备注栏准确记录降雨间隙的开始时间与结束时间。

5.3.2.1　TN污染浓度随时间的变化

图5⁃3为TN浓度随降雨历时的变化。随着雨量的增加,TN浓度趋势是下降的,在降雨初期,浓度急剧上升,说明此时冲刷出的TN大部分为溶解性污染物,随着降雨历时的增加,雨量增加,对TN有稀释作用。但是后期TN浓度增加,氮类污染物需要具有较大能量(能量大,冲刷力度大)的降雨才能将其冲刷出来,因此TN在大雨强降雨事件中径流浓度更高,随降雨强度的增大而增加。由此表明雨水的冲刷力度是影响TN径流污染程度的主要因素,所以TN的冲刷机制为转运限制型。

图5⁃3　TN随降雨历时的变化

图5⁃4　TP随降雨历时的变化

5.3.2.2　TP污染浓度随时间的变化

图5⁃4为TP浓度随降雨历时的变化。随着雨量的增加,TP的下降趋势比TN更明显,随着降雨强度增大,道路径流水量增大,发生稀释作用,使大雨强降雨事件中的磷浓度逐渐减小。由此表明影响磷的径流污染程度的主要因素为雨前道路上的磷源累积污染负荷,其径流冲刷机制为来源限制型。

5.3.2.3　COD和SS污染浓度随时间的变化

图5⁃5为COD和SS浓度随降雨历时的变化。随着雨量的增加,COD的变化趋势不明显,但SS出现先增大后减小的趋势,说明SS和TP有相同的冲刷机制。COD变化不明显,说明COD污染物质存在两种冲刷机制。

图5⁃5　COD和SS浓度随降雨历时的变化

综合其他实验数据,城市道路雨水径流中SS和COD是最主要污染物,SS浓度范围为44.6~915.0mg/L,COD浓度范围为25.4~333.0mg/L,TP浓度范围为0.1~1.3mg/L,TN浓度范围为1.0~9.9mg/L,N⁃N浓度范围为0.1~5.3mg/L,水质劣于《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅴ类,污染相对严重。尽管污染物水质指标不同,但其浓度都随降雨类型不同表现出较大范围的波动。