趙劍強(qiáng)¹，閆敏¹，劉珊¹，張志杰²
(1.西安公路交通大學(xué)環(huán)境工程研究所 2.西安建筑科技大學(xué)市政與環(huán)境工程學(xué)院)

　　摘要：報(bào)道了某城市道路路面徑流污染源的調(diào)查結(jié)果，分析了城 市道路路面徑流污染源的強(qiáng)度及其特性，并計(jì)算出單位長度路面的交通源強(qiáng)。
　　關(guān)鍵詞：面源污染；路面徑流污染；交通源強(qiáng)
　　中圖分類號：X508
　　文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B
　　文章編號： 1000-4602(2001)01-0033-03

　　城市道路的路面徑流污染屬于面源污染的范疇。至今為止，我國水環(huán)境保護(hù)工作的重點(diǎn)仍然 是控制點(diǎn)源污染，面源污染問題尚未引起人們的足夠重視。但是，面污染源對水環(huán)境的危害 卻是相當(dāng)嚴(yán)重的，1990年美國關(guān)于水體污染的調(diào)查表明，其30%地表水體的污染物超標(biāo)是由 面污染源造成的［1］。可見要實(shí)現(xiàn)地表水環(huán)境質(zhì)量的徹底改善，控制面源污染的 工作是必不可少的。
　　路面雨水徑流中除含有重金屬、碳?xì)浠衔锏葘Νh(huán)境危害性大的污染物質(zhì)以外，汽車排放廢 氣中的大部分污染物最終都將在自然沉降或雨水淋洗作用下遷移至水環(huán)境中，所以研究路面 徑流污染具有重要的環(huán)保意義。在公路建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響評價(jià)中，路面徑流通常被作為一項(xiàng) 可能影響地表水環(huán)境質(zhì)量的帶狀污染源而進(jìn)行預(yù)測評價(jià)，但由于缺乏實(shí)測資料以及科學(xué)的預(yù) 測計(jì)算方法，致使路面徑流污染評價(jià)說服力不強(qiáng)，因此開展路面污染源調(diào)查，對促進(jìn)公路建 設(shè) 項(xiàng)目環(huán)境影響評價(jià)工作的進(jìn)展具有積極的作用。鑒于以上原因，對某市作了實(shí)地采樣監(jiān)測， 分析了城市道路路面徑流污染源的強(qiáng)度、特性及單位長度路面的交通源強(qiáng)，為研究及治理面 源污染提供一些基礎(chǔ)性資料。

　　1  試驗(yàn)條件

　　1.1采樣地點(diǎn)
　　采樣地點(diǎn)為某市南二環(huán)路中段機(jī)動車道一側(cè)的雨水口處，該道路為雙向6車道，人車分流，單向機(jī)動車道路面寬12 m，中央分隔帶寬1 m，雨水口間距40 m，每個(gè)雨水口承雨面積為6 m ×40 m＝240 m²。
　　1.2  分析項(xiàng)目
　　分析項(xiàng)目：pH，CODCr,BOD5,SS，石油類，Pb及Zn。分析工作由該市環(huán)境監(jiān)測站承擔(dān)。
　　1.3  采樣時(shí)間及降雨?duì)顩r
　　共進(jìn)行了3次集中采樣，其先后跨越5場降雨，歷時(shí)25 d。第一場降雨始于1998年7月 28日17：00，15 min后開始產(chǎn)生地面徑流，歷時(shí)15 min后開始采樣(為第一次集中 采樣)，當(dāng)日19：00停止降雨。第二場降雨始于1998年8月8日，強(qiáng)度大，降雨歷時(shí)短 。第三場降雨始于1998年8月13日16：00，17：00開始地面徑流，20：00開始采 樣(為 第二次集中采樣)，此場降雨8月15日停止。第四場降雨始于1998年8月16日23：00，次日 21：00停止。第五場降雨始于1998年8月20日15：00，17：00開始地面徑流，18：00 開始采樣(為第三次集中采樣)，此場降雨8月21日停止。
　　1.4  交通狀況
　　該城市道路晝間交通量為4 176 輛/h，晝夜小時(shí)交通量之比為4∶1，全天交通量為75 168 輛(以晝間16 h，夜間8 h計(jì))，其中大、中、小型汽車及摩托車所占比例分別為8.6%、9.2% 、67.8%及14.4%(車輛分類依據(jù)文獻(xiàn)^［2］)。

　　2  結(jié)果及討論

　　第一次集中采樣的監(jiān)測結(jié)果見表1，第二及第三次集中采樣的監(jiān)測結(jié)果見表2。

　　2.1污染強(qiáng)度
　　監(jiān)測結(jié)果表明，城市道路降雨初期，路面徑流雨水污染物濃度較高(見表1)，即使在徑流歷時(shí)75 min后，其CODCr濃度仍達(dá)295 mg/L。為說明其污染的嚴(yán)重性，將典型生活污水的相應(yīng)指標(biāo)值^［3］及適用于點(diǎn)源污染控制的《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》的相應(yīng)指標(biāo)值列入表3，以示比較。

　　可見：
　　①城市道路路面雨水徑流中的有機(jī)污染物及SS濃度不低于典型生活污水的污染物濃度；
　　②路面雨水徑流中CODCr、BOD5、SS及石油類濃度遠(yuǎn)高于《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》的限值，而重金屬Pb及Zn的濃度低于限值。這些與美國及荷蘭的研究結(jié)論基本一致，他們認(rèn)為每年由城市地表徑流造成的污染負(fù)荷相當(dāng)于該城市污水處理廠排放的污染負(fù)荷，路面徑流中SS、重金屬及碳?xì)浠衔锏臐舛扰c未經(jīng)處理的城市污水基本屬同一數(shù)量級。
　　2.2  污染源特征分析
　　城市路面徑流污染是城市地表徑流污染源的主要組成部分，而城市地表徑流污染是僅次于農(nóng)業(yè)污染的第二大面污染源^［4］。路面徑流排污量及其污染物濃 度隨著降雨?duì)顩r及路面污染物累積狀況的不同而表現(xiàn)出隨機(jī)的變化，對不同場次的降雨其測定值亦不同，即使在同一場降雨中，污染物濃度及排污速率亦隨著降雨過程的變化而變化。一般而言，影響城市路面徑流污染的因素包括：降雨強(qiáng)度、降雨量、降雨歷時(shí)；交通流量、車型構(gòu)成 ；與道路周圍的土地利用及地理環(huán)境特征相關(guān)的非道路污染源；路面清掃、維護(hù)狀況等。其中降雨強(qiáng)度決定著淋洗路面污染物的能量大小，降雨量決定著稀釋污染物的水量，降雨歷時(shí)決定著污染物在降雨期間累積于路面時(shí)間的長短；交通流量及車型構(gòu)成決定著與汽車交通 相關(guān)污染物的類型及排放量，并影響著與之相伴的路面磨損殘留物量；與道路周圍土地 利用及地理環(huán)境特征相關(guān)的非道路活動決定著非道路污染源在路面的沉積狀況；路面清掃的頻率及效果影響著晴天時(shí)在路面累積的污染物量。美國、英國、荷蘭等發(fā)達(dá)國家自70年代 初就致力于城市地表徑流污染的調(diào)查研究，但他們提出的一些描述徑流污染負(fù)荷的數(shù)學(xué)模型在對影響因素的認(rèn)識方面存在著本質(zhì)差別。以美國環(huán)保局SWMM為代表的一些模型將晴天累 計(jì)天數(shù)作為其模型中最主要的參數(shù)，而英國MOSQITO模型則認(rèn)為該因素沒有明顯的影響^{［4 ］}，而降雨量是影響地表徑流排污的主要因素。通常認(rèn)為降雨初期的污染負(fù)荷要比中后期 的污染負(fù)荷大得多［稱之為初期淋洗效應(yīng)(first-flush effect)］^［4、5］，但從我們的調(diào)查來看，即使在降雨過程中存在著初期淋洗效應(yīng)，最終的測定結(jié)果還是污染物超標(biāo) 需進(jìn)行治理。另外，由于降雨覆蓋的面積大，若按表1、2所示的污染物濃度來計(jì)算一座城市的所有道路路面徑流的總污染負(fù)荷，則其排污量相當(dāng)大，對地表水環(huán)境的危害也是相當(dāng)嚴(yán)重的。
　　2.3  單位長度路面的交通源強(qiáng)
　　如前所述，影響路面徑流污染強(qiáng)度的因素很多，且多為隨機(jī)性因素。對任意一場降雨來說，由于其隨機(jī)性強(qiáng)，偶然性大，則測試結(jié)果的可比性差。但是當(dāng)降雨頻繁，兩場降雨的間 隔時(shí)間很短或降雨歷時(shí)很長時(shí)，沉積于公路路面及漂浮于空氣中的污染物已經(jīng)在降雨初期被 沖刷干凈，此時(shí)測試到的路面徑流污染物濃度可以近似認(rèn)為其僅代表著公路交通本身同步于降雨過程產(chǎn)生的污染。由試驗(yàn)條件可知，表2中7＃及9＃試樣分別是第三場和第五場 降雨在地表徑流開始之后15 h和18 h的水樣，此時(shí)路面經(jīng)長時(shí)間的淋洗已基本干凈，所以認(rèn)為7＃和9＃試樣基本具有這種特性，根據(jù)其濃度值及同步測試到的降雨強(qiáng)度，按下式計(jì)算汽車交通在單位時(shí)間內(nèi)、單位長度路面上產(chǎn)生的污染物量，即交通源強(qiáng)：

　　qi=S·Ci·Ψ·h/106

　　Qi=16qi+8qi·(Py/Pz)

　　式中S——單位長度路面的面積，m²/km
  　　　　h——降雨強(qiáng)度，mm/h
　　　　Ψ——路面徑流系數(shù)，Ψ＝0.9
  　　　　qi——單位長度路面汽車排污晝間小時(shí)源強(qiáng)，kg/(h·km)
  　　　　Ci ——路面徑流中污染物濃度，mg/L
  　　　　Qi ——單位長度路面汽車排污日均源強(qiáng)，kg/(d·km)
  　　　　Py ——夜間小時(shí)交通量，輛/h
  　　　　Pz ——晝間小時(shí)交通量，輛/h

　　將COD_Cr、SS及Pb的計(jì)算結(jié)果列入表4，并依據(jù)表1中測得BOD5與CODCr間的相關(guān)性(BOD5＝0.1618CODCr+ 3.89，r=0.984)計(jì)算得到的BOD5值也列入表4。由試驗(yàn)條件可知，此計(jì)算值包括非降雨時(shí)沉積于路面的污染物和可能漂浮于空氣或擴(kuò)散到其他地方的車輛污染物。由于不同類型車輛的 排污狀況不同，為反映車型的影響，使計(jì)算結(jié)果具有可比性，根據(jù)大、中、小型汽車的車身 重量、體積、百公里耗油量及排污狀況(大、中、小型車比例為3∶2∶1)進(jìn)行折算，得到小客車1×104 輛/d時(shí)對應(yīng)的交通源強(qiáng)(見表4)。

　　Pitt和Field以城市道路km長度為單位，測得某城市路面徑流中固體污染物量 為44 kg/(d·km)；另據(jù)西歐國家路面污染狀況的資料［3］，公路交通造成的路面沉 積主要是灰塵、Pb、Zn、HC(碳?xì)浠衔?，其日累計(jì)量見表5。

　　比較表4與表5中Pb、Zn的量，并近似地將SS與灰塵的量作一比較可見，本次調(diào)查道路路 面的污染物源強(qiáng)(日積累量)，當(dāng)折算為對應(yīng)小客車1×104 輛/d的可比值時(shí)，SS 值在表5的范圍之內(nèi)，Pb的含量卻明顯低于表5的值，其原因有待進(jìn)一步調(diào)查。

　　3  結(jié)論

　　①某城市道路路面徑流中的有機(jī)污染物及SS濃度不低于典型生活污水的污染物濃度， 重金屬Pb及Zn的濃度低于污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)的限值。
　　②某城市道路路面的污染強(qiáng)度(折算為小客車1×104 輛/d)為：CODCr＝66.9 kg/ (d·km)；BOD5＝11.2 kg/(d·km)；SS＝52.4 kg/(d·km)；Pb=18.5 g/(d·k m)。　　

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　　收稿日期：2000-09-20