环境科学  2020, Vol. 41 Issue (7): 3275-3284   PDF    
引用本文
徐宇婕, 龚玥敏, 毕军鹏, 王洋, 程军蕊, 王侃. 宁波市典型城市下垫面雨水径流污染特征解析[J]. 环境科学, 2020, 41(7): 3275-3284.
XU Yu-jie, GONG Yue-min, BI Jun-peng, WANG Yang, CHENG Jun-rui, WANG Kan. Analysis of Rainwater Runoff Pollution Characteristics of Various Typical Underlying Surfaces in Ningbo[J]. Environmental Science, 2020, 41(7): 3275-3284.
宁波市典型城市下垫面雨水径流污染特征解析
徐宇婕1, 龚玥敏2, 毕军鹏1, 王洋1, 程军蕊1, 王侃1     
1. 宁波大学土木与环境工程学院, 宁波 315211;
2. 浙江工业大学材料科学与工程学院, 杭州 310014
收稿日期: 2019-11-07; 修订日期: 2020-01-16
基金项目: 国家住房和城乡建设部科技计划项目（2016K4017）
作者简介: 徐宇婕(1995~), 女, 硕士研究生, 主要研究方向为城市雨水径流, E-mail:690307575@qq.com
通信作者: 程军蕊, E-mail:chengjunrui@nbu.edu.cn
摘要: 雨水径流污染影响受纳水体水质，为掌握宁波市雨水径流污染特征，于2009~2019年开展了8场降雨调查，采用频率统计分析和相关性分析方法研究了中心城区的屋面、广场、绿地、小区道路、商业街道路和城市主干道等不同下垫面的雨水径流污染水平，径流污染来源，以及中小雨型径流水质的冲刷规律.结果表明，宁波市各下垫面雨水径流的化学需氧量（COD）、氨氮、总氮、总磷和总悬浮固体（TSS）等污染指标的次降雨径流平均浓度（EMC）均值分别介于23.88~102.31、0.40~1.69、3.41~8.71、0.09~0.50及37.6~323.4 mg·L-1之间.除广场外，其它各下垫面雨水径流的COD和总氮污染严重，屋面、商业街和小区雨水径流氨氮显著高于广场、绿地和主干道（P < 0.05），商业街、主干道和绿地雨水径流总磷浓度显著高于（P < 0.05）其它下垫面；屋面、广场、主干道及商业街雨水径流中的TSS与COD、氨氮、总磷具有同源性质，绿地和小区雨水径流的氨氮和总氮具有同源性质；在中小雨情景下屋面和绿地等下垫面的氨氮较易形成初始冲刷效应，而广场、小区和城市主干道等下垫面的总氮和总磷初始冲刷效应并不明显.
关键词: 雨水径流      城市下垫面      次降雨径流平均浓度(EMC)      污染特征      冲刷效应     
Analysis of Rainwater Runoff Pollution Characteristics of Various Typical Underlying Surfaces in Ningbo
XU Yu-jie1 , GONG Yue-min2 , BI Jun-peng1 , WANG Yang1 , CHENG Jun-rui1 , WANG Kan1     
1. School of Civil and Environmental Engineering, Ningbo University, Ningbo 315211, China;
2. College of Materials Science and Engineering, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310014, China
Abstract: The pollution of rainwater runoff in urban areas can cause nutrient enrichment and eutrophication in receiving waters. To explore the pollution characteristics of rainwater runoff in Ningbo, eight sampling campaigns were carried out during rainfall events from 2009 to 2019. Samples of rainwater runoff were collected from underlying surfaces of roofs, squares, grassland, main roads, and the roads in commercial streets and residential districts. The concentrations of runoff pollutants, their sources and correlations, and first flush effects were studied using frequency statistical analysis and correlation analysis. The average event mean concentrations of the chemical oxygen demand (COD), ammonia nitrogen, total nitrogen, total phosphorus, and total suspended solids (TSS) in the rainwater runoff in Ningbo were in the ranges of 23.88-102.31, 0.40-1.69, 3.41-8.71, 0.09-0.50, and 37.6-323.4 mg·L-1, respectively. Apart from the square surfaces, the COD and total nitrogen pollution of the underlying surfaces was severe. The ammonia nitrogen concentrations from the roof, commercial street, and residential district surfaces were significantly higher (P < 0.05) than those from the square, grassland, and main road surfaces. The concentrations of total phosphorus from the commercial street, main road, and grassland surfaces were significantly higher (P < 0.05) than those of the other underlying surfaces. The correlations of TSS with COD, ammonia nitrogen, and total phosphorus showed that the pollutants and TSS have the same original sources in roof, square, main road, and commercial street runoff, while ammonia nitrogen and total nitrogen have the same original sources in runoff from grassland and residential areas. Under the meteorological conditions of light and moderate rain, the first flush effects of ammonia nitrogen in the runoff of roofs and grassland were observed clearly, whereas this was not the same for the pollutants of total nitrogen and total phosphorus in the residential area, main road, and square runoff.
Key words: rainwater runoff      underlying surface      event mean concentration (EMC)      pollution characteristics      flush effect     

城镇化建设和经济的迅速发展使区域土地利用类型发生了显著改变, 非透水下垫面的增加导致雨水径流量增大的同时, 由于冲刷作用, 雨水径流携带大量泥沙、有机质、氮和磷等污染物进入城市受纳水体, 易引发水体的富营养化和水生态破坏[1, 2].许多研究已证实, 初期雨水径流中的有机质和重金属含量接近[3, 4]甚至超过[5]城市污水处理厂的进水浓度, 有学者认为大约46%的地表水污染可归因于城市雨水径流[6].近年来, 欧美国家对城市的住宅区[7]、商业区、高速公路[8]、停车场[9]、桥梁[10]和屋面[11]等不同类型下垫面的雨水径流污染开展了大量调查研究, 我国也对杭州[12]、上海[13]和西安[14]等城市雨水径流污染开展了相关研究.前人研究表明, 因为受交通状况、大气沉降等多重因素的综合影响, 不同城市不同类型下垫面的雨水径流水质差异极大, 具有很强的随机性和波动性.为维护受纳水体生态系统的良性发展, 保障城市建设中各项径流污染控制措施切实有效, 首先需明确城市不同区域的雨水径流污染特征.

宁波市城区水网密布, 但水体富营养化严重.为解决城市雨水径流面源污染问题, 自2016年宁波市开始实施海绵城市建设试点工作.但是, 由于当地雨水径流监测数据非常缺乏, 城市雨水径流面源污染负荷量难以估算, 导致海绵设施的设计、施工可利用的基础数据非常有限, 致使试点工程设计的针对性不足, 设施运行效果不理想.本研究选择了宁波市6个代表性监测点, 通过实地监测数据解析了2009~2019年宁波市不同类型下垫面雨水径流中化学需氧量(COD)、氨氮、总氮、总磷和总悬浮固体(TSS)的污染特征和各项污染物之间的同源性质, 探讨了中小雨情景下雨水径流的水质冲刷规律, 以期为城市雨水径流污染削减与控制提供数据基础和决策依据.

1 材料与方法 1.1 研究区域概况

宁波市属亚热带季风气候, 年降水日数(日降水量≥0.1 mm)在120~200 d之间, 年平均降水量1 480 mm左右, 5~9月降水量占全年的60%, 年平均径流系数为0.54, 径流模数为86.99万m3·km-2.宁波市中心城区面积2 560 km2, 包括江北区、海曙区、鄞州区、镇海区和北仑区.区内降雨量面上分布不均, 由东北、东南滨海向西部、西南部递增.本研究选择了中心城区的屋面、城市广场、草地及道路等典型城市下垫面开展研究, 共设置了6个雨水径流采样点及1个雨量观测点, 其位置分布见图 1.

图 1 采样点分布示意 Fig. 1 Locations of sampling sites

图 1中, 采样点A位于宁波大学思禹工程楼屋顶, 为沥青屋面, 也是雨量观测点; B位于天一广场, 是宁波中心城区集休闲、商贸、旅游、餐饮、购物于一体的大型城市中心商业广场, 下垫面为非透水性石板铺装; C位于宁波大学校园内绿地, 草坪面积约24 000 m2, 地势平坦.D为居住小区道路, 位于江北区文萃新村, 为旧居民区, 常住人口约1 200人, 道路为透水性弱的水泥路面, 路面地势平坦, 雨水径流经排水管网收集后就近排入小区西侧河道, 道路清扫为人工清扫, 清扫频率每天1次.E位于环城北路, 为城市主干道, 双向6车道, 道路宽阔平坦, 车流量大, 两侧分布有高校、研究院、物流公司等.F为江北区商业街道路, 道路两侧餐饮店铺分布密集, 人类活动频繁, 道路清扫为人工清扫, 清扫频率每天1次.

1.2 样品采集方法

降水开始前, 在屋顶的雨落管口处, 城市广场、商业街道路、居住区内部道路、城市主干道等的雨水集水口, 以及草坪地势较低处容积约2 L的集水坑内, 放置好采样容器, 待降水形成径流后即开始采样, 将采集的样品移入洁净干燥的聚乙烯塑料瓶中, 及时运回, 并密封保存于4℃冰箱中.

2009年11月至2019年5月, 共采集8个降雨场次的径流水样.对于屋面、城市广场、草坪、道路等下垫面, 所采集的径流水样均为次降雨过程的连续水样, 即从降雨形成径流开始采集第一个瞬时水样, 在前30 min内每间隔10 min依次采集下一个水样, 之后每间隔30 min采集一个水样, 直至降雨结束为止, 全过程至少采集6个连续水样.

1.3 样品分析方法

采样完成后, 即转入实验室分析, 样品分析指标包括：COD、氨氮、总氮、总磷和TSS.检测方法参见文献[15].即COD采用重铬酸盐法测定(HJ 828-2017), 氨氮采用纳氏试剂分光光度法测定(HJ 535-2009), 总氮采用过硫酸钾氧化紫外分光光度法测定(HJ 636-2012), 总磷采用钼酸铵分光光度法测定(HJ 670-2013).TSS采用在105℃的条件下, 蒸发至恒重称量所余固体物的测定方法.

1.4 次降雨径流平均浓度(EMC)计算方法

由于次降雨过程污染物浓度差异较大, 可以用次降雨径流平均浓度(event mean concentration, EMC)来评估污染物的污染程度[16].EMC(mg·L-1)的计算公式为：

式中, M为汇水小流域次降雨污染物排放总量, mg; V为次降雨总径流量, L; t为径流时刻, min; ct为t时刻污染物浓度, mg·L-1; Qt为t时刻径流量, L·min-1; Δt为时间间隔, min.

1.5 降雨监测情况

在采集径流水样的同时, 用L3型翻斗式雨量计及PC-4A型环境监测系统(锦州阳光气象科技有限公司)同步记录降雨特征, 8场降雨事件的特征参数见表 1.

表 1 监测降雨事件的降雨特征1) Table 1 Characteristics of the monitored rainfall events

2 结果与分析 2.1 雨水径流污染物浓度分布频率

2009年11月至2019年5月期间, 宁波市屋面、广场、绿地和道路(小区道路、城市主干道、商业街道路)等典型城市下垫面8次降雨事件的雨水径流主要污染物的质量浓度分布频率如图 2所示.

图 2 屋面(n=58)、广场(n=59)、绿地(n=54)及道路(n=177)雨水径流污染物质量浓度频率分布 Fig. 2 Frequency of pollutant concentration in the runoff of roofs (n=58), squares (n=59), grassland (n=54), and roads (n=177)

结果表明, 宁波市屋面、广场、绿地和道路等下垫面雨水径流COD的质量浓度分布范围较广, 其中, COD劣于《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)Ⅴ类水标准限值(40 mg·L-1)的浓度分布频率分别为65.52%、22.03%、87.04%和74.40%.宁波市屋面和道路雨水径流的氨氮质量浓度较高, 劣于Ⅴ类水标准限值(2.0 mg·L-1)的分布频率分别为34.48%和21.47%;广场和绿地径流未检测到氨氮为劣Ⅴ类的样本, 且优于Ⅲ类水的质量浓度分布频率分别为89.83%和52.79%.宁波市屋面径流总氮质量浓度分布范围主要集中在3~10.5 mg·L-1, 分布频率为72.41%;广场径流总氮主要分布于1.5~3 mg·L-1, 质量浓度分布频率为52.54%;绿地和道路径流的总氮质量浓度分布范围较宽, 其中劣于Ⅴ类水的质量浓度分布频率分别为89.66%和92.09%.宁波市广场、绿地和道路雨水径流总磷劣于Ⅴ类水(>0.4 mg·L-1)的质量浓度分布频率分别为5.09%、24.44%和60.00%, 优于Ⅳ类水标准限值(< 0.3 mg·L-1)的质量浓度分布频率分别为84.75%、73.33%和32.00%;道路径流总磷劣Ⅴ类水分布频率最高, 绿地和广场径流总磷优于Ⅳ类水标准限值的检出频率最高; 屋面径流总磷所有样本质量浓度值均在Ⅴ类水标准限值以内, 主要分布于0~0.1 mg·L-1(即优于Ⅱ类水标准限值), 分布频率为56.90%.广场、屋面、绿地和道路等4类下垫面的雨水径流TSS质量浓度分布范围分别为2~94、6~633、13~452和16~680 mg·L-1之间, 且TSS质量浓度大于200 mg·L-1的分布频率为0%、32.76%、24.10%和50.85%.

2.2 雨水径流的EMC值

近年来, 较多研究采用EMC值来表征雨水径流污染特征[17~19], 将EMC应用于雨水径流污染负荷的计算模型中[16].为便于比较, 本研究对宁波市各下垫面8次降雨事件的EMC值进行统计分析, 结果见表 2.

表 2 不同下垫面雨水径流的EMC值/mg·L-1 Table 2 EMC values of stormwater runoff from different underlying surfaces/mg·L-1

宁波市不同类型下垫面雨水径流COD的EMC均值介于23.88~102.31 mg·L-1之间, 小区道路、商业街道路、城市主干道和绿地等下垫面雨水径流的EMC均值相对较高, 而屋面和广场相对较低.宁波市屋面雨水径流COD的EMC大于温州[20], 但小于北京[21]及深圳[22]等城市; 商业街COD的EMC约为合肥[23]的1/10, 而小区COD低于西安[24]、上海[5]及福州[25]等城市; 主干道雨水径流COD的EMC值远小于温州、重庆[26]及上海[5]等城市; 绿地雨水径流COD的EMC均大于温州[20]、常州[27]及东莞[28]等城市.

宁波市不同类型下垫面中, 屋面径流氨氮的EMC均值为1.69 mg·L-1, 略高于深圳[22]; 广场氨氮EMC均值为0.4 mg·L-1; 绿地径流氨氮的EMC较低, 低于西安[24]及常州[27]; 商业街氨氮的EMC不足合肥[23]的1/2;主干道氨氮的EMC低于重庆[26]及上海[5].宁波城市主干道、商业街道路和屋面径流总氮有高的EMC均值.屋面总氮的EMC值与其他城市相差不大; 主干道总氮浓度略高于北京[29], 商业街总氮是上海[5]的2.8倍; 广场、绿地和小区总氮的EMC相对较低, 绿地径流总氮大于常州[27]及东莞[28]等城市, 小区径流总氮低于西安[24].

宁波城市主干道、商业街道路和绿地总磷的EMC均值较高, 屋面最低.城市主干道总磷的EMC略高于北京[29], 商业街总磷是合肥[23]的1/2;屋面总磷的EMC均小于扬州[30]、西安[24]、北京[29]等城市; 小区总磷低于西安[24].宁波各下垫面TSS的EMC均值最高值232.99 mg·L-1, 最小值37.63 mg·L-1, 分别出现于绿地和广场.宁波绿地TSS的EMC值大于其他城市, 约为常州[27]的5.99倍, 屋面TSS浓度高于北京[29]、西安[24]、扬州[30]等城市, 主干道TSS是北京[29]的3.94倍, 商业街TSS是合肥[23]的1/3.

3 讨论 3.1 城市不同类型下垫面雨水径流污染差异比较

对宁波市不同类型下垫面的雨水径流水质进行差异显著性分析, 结果见图 3.

用Duncan法进行多重比较; 不同字母者表示组间差异显著(P < 0.05), 相同小写字母者表示组间差异不显著(P>0.05) 图 3 不同下垫面雨水径流COD、氨氮、总氮、总磷和TSS质量浓度差异比较 Fig. 3 Comparison of concentrations of COD, ammonia nitrogen, total nitrogen, total phosphorus, and TSS in the runoff of different underlying surfaces

宁波城区各下垫面中, 广场雨水径流COD质量浓度均值为26.23 mg·L-1, 显著低于(P < 0.05)商业街(102.49 mg·L-1)、小区(110.33 mg·L-1)、主干道(77.04 mg·L-1)和绿地(83.67 mg·L-1), 而且小区与主干道之间也存在显著差异(P < 0.05);屋面雨水径流COD均值为65.07 mg·L-1, 与广场、小区及商业街等下垫面均存在显著性差异(P < 0.05), 与绿地及主干道差异不显著(P>0.05).对比可知, 道路和绿地径流COD污染程度最重, 屋面次之, 广场污染程度最轻.这可能由于商业区与小区道路人类活动频繁, 绿地枯叶腐败导致溶解性有机质含量较高, 而广场和屋面受人类活动影响较小.除了广场之外的其它各下垫面雨水径流均可对河道COD浓度产生不良影响.

广场、屋面、绿地、商业街、小区和城市主干道等下垫面雨水径流氨氮的平均质量浓度分别为0.49、1.96、0.98、1.68、1.65及0.94 mg·L-1, 其中广场雨水径流氨氮显著低于(P < 0.05)其它各下垫面; 屋面雨水径流氨氮质量浓度与商业街和小区接近, 且无显著差异(P>0.05), 但是显著高于广场、绿地和主干道(P < 0.05);绿地雨水径流氨氮质量浓度与主干道相近且不存在显著差异(P>0.05).各下垫面雨水径流中总氮平均质量浓度以商业街最高, 为9.18 mg·L-1, 其次为主干道8.28 mg·L-1, 再依次分别为屋面6.29 mg·L-1, 绿地5.65 mg·L-1, 小区4.90 mg·L-1和广场3.34 mg·L-1.广场雨水径流的总氮质量浓度显著低于(P < 0.05)其它各下垫面, 屋面、绿地和小区的雨水径流总氮质量浓度相近, 主干道和商业街雨水径流的总氮质量浓度相近, 且差异均不显著(P>0.05).本区域大气降水氨氮质量浓度约0.63 mg·L-1, 硝态氮约0.46 mg·L-1, 屋面径流高氨氮说明除大气降水背景来源外, 还受屋面沥青老化脱落物及晴天大气氮的干沉降积累作用影响.小区和商业街因餐饮、娱乐及休闲等活动较集中, 污染因素众多, 导致地面氨氮及总氮累积量较大.广场地面因经常进行人为清扫, 且无车辆行驶, 氨氮及总氮污染程度均较轻, 主要由于降雨背景所贡献.绿地和主干道氨氮主要来源于大气降水, 其它形态的氮来源于降雨对土壤化肥的淋滤作用.宁波城区河道污染大多以氨氮超标为主要特征, 在城市低影响开发设计中应以削减各种形态的氮为目标.由于屋面、小区和商业街的氨氮质量浓度相近且处于较高水平, 而主干道和商业街总氮质量浓度相近且较高, 这些区域的雨水径流可作为改善河道水质的重点控制对象, 采用相同的除氮效率高的生态处理单元进行分散或合并处理.

商业街、主干道和绿地雨水径流总磷质量浓度较高, 3类下垫面总磷质量浓度相互无显著差异(P>0.05).屋面与广场总磷质量浓度较低, 且两类下垫面的总磷质量浓度无显著差异.小区与绿地、商业街总磷质量浓度无显著差异(P>0.05), 但与主干道差异显著(P < 0.05).此外, 宁波各下垫面TSS质量浓度差异较大, 但屋面与绿地相近且无显著差异(P>0.05), 小区与商业街、主干道无显著差异(P>0.05), 主干道与商业街有显著差异(P < 0.05), 广场径流TSS污染程度最低, 屋面和绿地的TSS污染程度居中, 道路污染程度最重.若局部区域以削减总磷的入河量为目的, 对于绿地、商业街和主干道雨水可采用相同功能的生态处理单元, 而广场和屋面的总磷浓度显著低于其它类型的下垫面, 可直接排放或资源化利用.

3.2 雨水径流污染物的来源及相关性分析

为了研究不同下垫面雨水径流中各污染物的同源性质, 对6个采样点的COD、氨氮、总氮、总磷及TSS等指标的相关性进行了分析, 各指标间的线性相关系数见表 3.

表 3 雨水径流各污染指标间的线性相关系数 Table 3 Linear correlation coefficients between the concentrations of the five main pollutants

屋面径流的COD与总磷、TSS, 以及氨氮与TSS之间均具有较好的相关性, 相关系数R2分别为0.81、0.60和0.70, 说明屋面径流中的COD、氨氮和总磷与TSS具有较好的同源性, 而这些污染物的形成主要受大气颗粒物沉降作用的影响.广场径流的COD与氨氮、TSS, 以及氨氮与TSS的R2分别为0.69、0.61及0.50, 对于商业街, 其R2分别为0.42、0.69和0.39, 广场与商业街的各污染物质量浓度水平差异显著, 但两类下垫面均表现出类似的相关性规律, 说明广场与商业街雨水径流中的COD、氨氮和TSS也具有同源性, 污染物均来源于餐饮经营活动, 广场和商业街地面积累的COD和氨氮以颗粒态赋存并积累于地面.绿地和小区径流中的氨氮与总氮之间的R2分别为0.49和0.44, 其它各指标间的相关性均较低, 由于小区道路两侧分布有绿化带, 绿化带雨水漫流至小区道路集雨口, 因此导致小区径流中各指标之间的相关性规律与绿地较一致, 这也说明绿地和小区道路中的氨氮和总氮具有同源性, 推测主要受植被及土壤淋溶作用的影响较大.城市主干道径流的COD与氨氮、总磷及TSS, 以及TSS与总磷之间均具有较好的相关性, R2分别为0.52、0.60、0.51和0.56, 城市主干道雨水径流污染物之间的相关性与屋面的规律相似, 这是因为这两类下垫面污染物的积累主要受大气干湿沉降作用影响.

3.3 次降雨过程的径流水质冲刷规律

尽管宁波年内降雨天数较多, 但气象站多年日降雨量观测数据表明区内的降雨以中、小雨型为主, 日降雨量大于25 mm的概率仅有10%左右, 其中日降雨量小于10 mm的小雨概率占到67.1%.已有诸多研究报道了大雨事件下城市下垫面径流水质有明显的初期冲刷效应[31, 32], 本研究针对宁波市地表水体重度富营养化这一亟待解决的环境问题, 选取2015年10月29日和2019年5月15日两场代表性中小降雨事件, 分析不同下垫面雨水径流形成过程中氨氮、总氮和总磷等营养盐类污染指标的变化特征, 结果见图 4.

图 4 雨水径流污染物随降雨历时的变化过程 Fig. 4 Variation of concentrations of ammonia nitrogen, total nitrogen, and total phosphorus in the runoff of different underlying surfaces

两场降雨事件径流水质的变化特征表明, 中小雨情景下, 不同下垫面氨氮、总氮和总磷等污染物随降雨历时的变化规律基本相似, 各下垫面的雨水径流水质在前40 min存在初始冲刷效应, 但并不是所有下垫面都能呈现出明显的浓度下降趋势.受人类活动影响较小的区域, 如屋面和绿地等下垫面的氨氮较容易形成初始冲刷效应, 随降雨历时的延长会有明显的浓度下降趋势.而受人类生活和交通运输影响明显的区域, 如小区、城市主干道和广场等下垫面因污染物随时都有输入, 降雨强度较低时总氮和总磷的初期冲刷效应并不明显, 这说明中小雨不易形成明显的雨水径流污染物的初始冲刷现象, 这与董欣等[29]的研究结论一致.采用雨水截留措施控制前30 min的初期雨水径流污染对于大、暴雨等雨型是一项有效措施, 但对于宁波市而言, 大、暴雨降雨天数非常有限, 因此该措施并不能达到理想的雨水径流污染控制效果, 还应尽可能在餐饮和服务业较密集的商业街和小区等营养盐类污染较重的区域设置生态树池和雨水花园等海绵设施, 以达到长期持续净化雨水径流污染的目的.

3.4 城市建设对雨水径流水质的影响

取各场降雨事件中屋面、广场、绿地、小区道路、商业街和主干道等各下垫面径流污染物EMC值的算术平均值, 得到相应降雨场次的城市雨水径流EMC值, 其年际变化特征见图 5.

图 5 宁波市雨水径流主要污染物EMC的变化趋势 Fig. 5 Variation of EMC of the five main pollutants in stormwater runoff in Ningbo

不同年份城市雨水径流EMC的变化差别较大, 纵观宁波市近10年雨水径流污染的变化规律可以发现, COD、氨氮、总磷和TSS的EMC值总体上呈现出明显的下降趋势, 自2016年4月宁波开始实施海绵城市建设以来, 由于城市道路清扫频次增加, 小区海绵化改造工程的实施, 以及城市道路铺装和排水的系统化改造, 使城市雨水径流水质有所改善.但是, 总氮的EMC并未下降, 这说明城市建设和管理能够妥善解决城市雨水径流生活污染源的主要问题(以有机质和氨氮为主要排污特征), 但是对总氮的控制效果并不理想, 氮营养盐对受纳水体的富营养化威胁依然存在, 还需要采取有效措施控制城市雨水径流中其它形态的氮营养盐进入水体.

4 结论

(1) 宁波市各下垫面(广场除外)雨水径流COD和总氮质量浓度均处于较高水平, 污染较为严重.氨氮和总磷污染程度相对较轻, 但屋面、小区道路和商业街雨水径流氨氮污染较重, 商业街、主干道和绿地雨水径流具有相对较高的总磷质量浓度, 对受纳水体的影响较大, 是城市雨水径流污染的重点控制对象.

(2) 屋面、广场、主干道及商业街雨水径流中的COD、氨氮、总磷与TSS具有同源性, 可加强地面清扫以减轻这些下垫面的雨水径流污染.绿地和小区雨水径流的氨氮和总氮也具有同源性, 可通过加强绿化施肥管理以减少土壤氮流失.

(3) 在中小雨情景下受人为活动影响较小的城市下垫面较易形成明显的氨氮初期冲刷效应, 而人为活动影响较重的区域在降雨强度较小时不能明显观察到雨水径流总氮和总磷的初期冲刷效应.

(4) 2009~2019年宁波市雨水径流COD、氨氮、总磷和TSS等污染物的浓度总体上呈现出明显的下降趋势, 近年来的城市建设使各下垫面雨水径流水质有所改善, 但是对总氮的控制效果并不理想.

参考文献
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