城市不同材料屋面径流的污染负荷特性

分析不同材料屋面径流污染负荷特性,对于提高城市面源污染负荷估算精度和确定初期径流截流比具有重要意义.以扬州市为研究区域,通过对小青瓦屋面、水泥瓦屋面和混凝土屋面这3种屋面进行降雨径流监测,比较不同材料屋面径流污染物浓度、冲刷规律以及初期冲刷效应.结果表明暴雨事件中,小青瓦屋面径流中总氮(TN)、总磷(TP)、高锰酸盐指数和总悬浮物(TSS)的事件平均浓度(event mean concentration,EMC)约为水泥瓦屋面的4～9倍;小青瓦屋面径流污染物浓度变化受雨强影响程度大于水泥瓦屋面,其中TP和TSS的浓度变化趋势和雨强变化趋势的Pearson相关系数r分别为0. 853和0. 822;各材料屋面的初期冲刷强度呈水泥瓦屋面混凝土屋面小青瓦屋面,分别截流3种屋面初期径流的31. 5%、58. 0%和60. 4%,可以完成削减60. 0%的屋面径流污染负荷量的目标.如果未具体区分瓦屋面材料,用水泥瓦屋面径流污染物的EMC估算古建筑聚集区的屋面污染负荷量,将严重低估暴雨事件中TN、TP、TSS和高锰酸盐指数的实际排放量,表明精细化区分屋面材料对提高城市面源负荷估算精度具有重要意义.     

城市不同材料屋面径流的污染负荷特性

分析不同材料屋面径流污染负荷特性,对于提高城市面源污染负荷估算精度和确定初期径流截流比具有重要意义。以扬州市为研究区域,通过对小青瓦屋面、水泥瓦屋面和混凝土屋面这3种屋面进行降雨径流监测,比较不同材料屋面径流污染物浓度、冲刷规律以及初期冲刷效应。结果表明暴雨事件中,小青瓦屋面径流中总氮(TN)、总磷(TP)、高锰酸盐指数和总悬浮物(TSS)的事件平均浓度(event mean concentration,EMC)约为水泥瓦屋面的4~9倍;小青瓦屋面径流污染物浓度变化受雨强影响程度大于水泥瓦屋面,其中TP和TSS的浓度变化趋势和雨强变化趋势的Person相关系数r分别为0.853和0.822;各材料屋面的初期冲刷强度呈水泥瓦屋面混凝土屋面小青瓦屋面,分别截流3种屋面初期径流的60.4%、31.5%和58.0%可以完成削减60.0%的屋面径流污染负荷量的目标。如果未具体区分瓦屋面材料,用水泥瓦屋面径流污染物的EMC估算古建筑聚集区的屋面污染负荷量,将严重低估暴雨事件中TN、TP、TSS和高锰酸盐指数的实际排放量,表明精细化区分屋面材料对提高城市面源负荷估算精度具有重要意义。     

屋面雨水径流水质特性研究

选择南京市区3处不同类型屋面(沥青屋面、瓦屋面、混凝土屋面),对7场降雨径流事件进行了监测分析,重点探讨了屋面雨水径流中污染物的出流规律、事件平均浓度(EMC).结果表明,对于降雨量大、降雨强度大的降雨事件,初期污染物浓度较高,整个出流过程污染物浓度随降雨历时呈前高后低的变化趋势;对于降雨量小、降雨强度小的降雨事件污染物浓度没有明显降低趋势;降雨强度大、具有明显降雨峰值的降雨事件中污染物出流存在“二次冲刷”现象.EMC的计算结果表明,屋面径流TN,COD的污染严重,3种屋面的TN以及沥青、混凝土屋面COD超出了《地表水环境质量标准》V类标准限值,瓦屋面和沥青屋面的TP也超出了Ⅲ类标准限值;SS和TP浓度排序:瓦屋面＞沥青屋面＞混凝土屋面,COD,TN的浓度排序为:沥青屋面＞混凝土屋面＞瓦屋面;受屋面类型、降雨特性和当地大气状况的影响,本研究与国内外同类研究存在一定的差异.     

北京城市典型下垫面降雨径流污染初始冲刷效应分析

城市硬化地表的迅速增加使得降雨径流量增加,屋面和路面等下垫面上污染物的大量累积并随径流进入城市排水系统,对城市水环境造成威胁.为了解径流污染过程和给径流污染控制提供科学依据,于2004～2006年选取典型屋面和路面对径流污染过程进行了监测和分析,计算了两种径流的次降雨平均浓度(EMC)水平,发现两类径流的COD和TN污染较为严重;屋面径流的化学需氧量(COD)、总氮(TN)分别超标(地表水环境质量标准GB 3838-2002 V类)3.64和4.80倍;路面径流的COD、TN分别超标3.73和1.07倍.利用M(V)曲线,判断径流量同径流污染负荷的关系,发现屋面径流污染物总悬浮颗粒物(TSS)、COD、TN和总磷(TP)发生了不同程度的初始冲刷现象;路面初始冲刷现象主要表现为TSS和TP,总体上初始冲刷效应不明显.汇水面性质、降雨强度、污染物累积状况等都是影响屋面和路面径流污染物排放特征的重要影响因素.     

澳门屋面径流特征初步研究

在澳门半岛选取4个屋面汇水区,进行降雨屋面径流水样的收集与水质分析,监测项目包括:pH、浊度、TN、CODCr、TOC、Zn、Pb、Cu、Fe.研究结果表明,生锈铁皮屋的屋面径流水样中Zn平均浓度值超出国家地表水V类标准的2倍以上,TN和CODCr也超出地表水V类标准.屋面材料对屋面径流输出影响显著.从3场降雨事件不同屋面材料的径流水质参数的平均浓度值看,Zn和Pb的浓度排序:铁皮屋面(严重锈蚀)＞铁皮屋面(轻度锈蚀)＞铁皮屋(新油漆)＞混凝土.Pb浓度排序:铁皮屋面(严重锈蚀)＞铁皮屋面(轻度锈蚀)＞铁皮屋(新油漆)＞混凝土.而其它水质参数,如CODCr、TOC、TN,铁皮屋面的浓度值均大于混凝土.屋面径流排污规律和污染物浓度输出具有不确定性,且受降雨干期长度和降雨强度等因素的综合影响.     

不同使用年限沥青屋面降雨径流特征研究

屋面降雨径流是城市面源污染的重要组成部分。2015年雨季对石家庄市3场降雨时段的屋面径流进行采样监测,分析了2种不同使用年限的屋面径流污染物的出流过程和初始冲刷现象。结果表明,2种不同使用年限屋面径流水质参数中TN、TDN、NH4+-N和COD的EMC值超出国家地表水环境质Ⅴ类标准,为屋面径流主要污染物。新屋面TN、TDN、NH4+-N和NO3--N的浓度高于旧屋面,但是,旧屋面p H、TP、TDP、COD和TSS的浓度高于新屋面;2种屋面径流中污染物的析出规律表现出径流峰值提前或同步于径流量的峰值(2015年8月18日的降雨事件中新屋面径流中TSS的径流过程除外),但是,新屋面径流中污染物TSS、COD、TP和TN的浓度波动要大于旧屋面;2种屋面径流中污染物都存在不同程度的初始冲刷现象,且各污染物FF30均值都大于30%,但是,旧屋面各污染物FF30的均值都高于新屋面;此外,由于监测降雨事件较少,该研究未针对降雨特征对不同使用年限屋面径流过程的影响作详细的探讨,将来研究应针对该问题做深入探讨。     

屋面径流中营养物质的分布形态研究

对上海市交通干道旁一处混凝土屋面的6次降雨径流进行监测,分析了屋面径流中颗粒态和溶解态营养物质的出流规律,以期加深对屋面径流污染物的认识和为屋面雨水净化工艺的选择提供理论支持.结果表明,TN的EMC值变化范围为4.208～8.427 mg/L,TP的EMC值变化范围为0.078～0.185 mg/L;DN 和PP分别是TN和TP的主要输出形式;随着径流过程的进行,径流中小颗粒数目比例会逐渐上升.TP浓度变化与TSS基本一致,但TN浓度变化与TSS关系不大.径流后期PN（颗粒态氮）/TSS值增加和小颗粒数目比例上升表明单位质量小颗粒上的氮含量要高于大颗粒上氮的含量.径流前10 min的TSS与TP、PP的相关性很好,但径流全过程的相关性稍差,表明单位质量颗粒物上的磷含量在径流全过程中有所变化.溶解态物质污染负荷输出比较平稳,TP比TN更容易出现初期冲刷.此外,单位质量的小颗粒含有更多氮也在一定程度上削弱了TN的初期冲刷效应.     

城市流域降雨径流水质特性及初期冲刷现象

为了解城市流域降雨径流水质特性及其初期冲刷现象,以重庆市盘溪河流域和虎溪流域为研究对象,对6场降雨径流进行监测. 结果表明:各场次降雨中,城市流域降雨径流污染物浓度均呈抛物线型分布;在所监测的6场降雨中,盘溪河流域ρ(TSS)(TSS为总悬浮物)、ρ(COD_Cr)、ρ(TN)、ρ(TP)平均值分别为2 000、420、13.0、5.7 mg/L,虎溪流域ρ(TSS)、ρ(COD_Cr)、ρ(TN)、ρ(NH₃-N)、ρ(NO₃--N)、ρ(TP)、ρ(Fe)、ρ(Zn)、ρ(Pb)、ρ(Cd)的平均值分别为33、38、2.6、0.7、1.1、0.1、2.1、0.2、0.6、0.06 mg/L. 在盘溪河流域和虎溪流域降雨径流中,磷均以颗粒态为主(分别占56%和87%),氮均以无机氮为主(分别占72%和82%). 盘溪河流域未发现明显的初期冲刷现象,虎溪流域初期40%的径流携带了50%~80%的污染负荷. 降雨径流流量分析表明,单峰降雨事件的峰值流量取决于且滞后于峰值雨强,多峰降雨事则件往往导致多峰流量响应.      

沥青油毡屋面降雨径流污染物浓度历时变化研究

城市面源污染是我国水环境质量恶化的重要原因之一.屋面是城市下垫面的主要组成部分,因而屋面暴雨径流污染成为城市面源污染的重要来源.以北京市典型的文教区为例,在2004年对沥青油毡屋面径流水质进行了为期4个月的监测,指标包括pH、SS、COD、TN、TP、BOD5及Cu、Cr、Zn、Cd和Pb等重金属.监测结果表明,屋面径流水质污染比较严重,COD、TN和BOD5均值一般都超过地表水环境质量Ⅴ级标准;屋面初期径流污染物浓度大,随着降雨历时的延长,COD、TN、TP、BOD5及SS的浓度大幅度下降;污染物的起始浓度以及浓度达到稳定所需的时间随雨前晴天数的不同而有较大变化.屋面暴雨径流中的重金属浓度在整个降雨过程中均较低,而且随降雨历时的延长,其浓度变化较小.     

北方沿海城市屋面雨水径流水质及影响因素

选取天津市某小区3种材质的屋顶(瓦面、油毡屋面、沥青面)径流为研究对象,通过7场连续降雨监测,分析探讨了径流污染物平均浓度(EMC),屋面雨水径流水质特点,污染物出流规律以及径流水质影响因素。结果表明,天津市天然雨水中含氮量较高;通过计算3种屋面径流及路面径流EMC值,得出屋面径流中SS和COD严重超标,油毡面径流污染最重,天津市屋面径流污染水平比上海市高,也比美国、德国和法国等国家高;屋面雨水径流前期污染较高,存在一定的初使冲刷效应;晴天积累天数是影响屋面径流水质的重要因素,屋面初期径流污染物浓度与晴天累积天数成正相关;降雨强度对径流污染物具有分段影响,降雨强度6 mm/h时,径流污染物浓度随降雨强度的增大而增加,降雨强度6 mm/h时,径流污染物浓度随雨强的增大而降低。     

天津市居民区不同材质屋面降雨径流污染特征分析

选取天津市居民区典型材质(油毡、塑钢和水泥瓦)屋面下垫面,对其降雨径流污染特征和污染物初期冲刷效应进行了分析,并考察了不同类型材质屋面降雨径流中颗粒物分布及主要污染物赋存形式.场次降雨径流平均浓度分析结果表明:SS和COD是降雨径流中的主要污染物,降雨径流污染程度顺序为油毡屋面＞水泥瓦屋面＞塑钢屋面;颗粒物是降雨径流中...     

Pollutant concentrations and pollution loads in stormwater runoff from different land uses in Chongqing

To investigate the distribution of pollutant concentrations and pollution loads in stormwater runoff in Chongqing,six typical land use types were selected and studied from August 2009 to September 2011.Statistical analysis on the distribution of pollutant concentrations in all water samples shows that pollutant concentrations fluctuate greatly in rainfall-runoff,and the concentrations of the same pollutant also vary greatly in different rainfall events.In addition,it indicates that the event mean concentrations (EMCs) of total suspended solids (TSS) and chemical oxygen demand (COD) from urban traffic roads (UTR) are significantly higher than those from residential roads (RR),commercial areas (CA),concrete roofs (CR),tile roofs (TRoof),and campus catchment areas (CCA);and the EMCs of total phosphorus (TP) and NH3-N from UTR and CA are 2.35-5 and 3 times of the class-III standard values specified in the Environmental Quality Standards for Surface Water (GB 3838-2002).The EMCs of Fe,Pb and Cd are also much higher than the class-III standard values.The analysis of pollution load producing coefficients (PLPC) reveals that the main pollution source of TSS,COD and TP is UTR.The analysis of correlations between rainfall factors and EMCs/PLPC indicates that rainfall duration is correlated with EMCs/PLPC of TSS for TRoof and TP for UTR,while rainfall intensity is correlated with EMCs/PLPC of TP for both CR and CCA.The results of this study provide a reference for better management of non-point source pollution in urban regions.     

北京市中心城区屋面径流污染特征及来源分析

以北京市中心城区屋面径流为研究对象,对2019年6～9月期间7场降雨事件中屋面径流及附近降雨水质情况开展监测,分析了屋面径流及降雨水质特征、径流初始冲刷效应、径流污染物浓度影响因素及其来源特征.结果表明,北京市中心城区屋面径流中总氮、氨氮、化学需氧量和悬浮物污染较为严重,降雨事件径流平均浓度(EMC)均超过《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)Ⅴ类标准限值[悬浮物超过《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)二级排放标准];降雨水质相对较好,但氨氮和总氮也存在超标情况.屋面径流中各污染物初始冲刷强度以中等和微弱为主,由大到小排序依次为：氨氮>悬浮物>化学需氧量>总氮>汞>锌>总磷>铅.屋面径流中悬浮物、化学需氧量、总磷浓度水平与干燥期长度呈显著正相关,与降雨强度呈显著负相关.结合主成分分析结果可知,降雨中的主要污染物为交通运输来源的氮类污染物,屋面径流中的主要污染物则为屋面材料老化和金属雨落管锈蚀释放的悬浮物、有机物和磷类污染物.     

Characterization of surface runoff from a subtropics urban catchment

Characteristics of surface runoff from a 0.14-km^2 urban catchment with separated sewer in Macau was investigated. Water quality measurements of surface runoff were carried out on five rainfall events during the period of August to November, 2005. Water quality parameters such as pH, turbidity, TSS, COD, TN, Zn, Pb, and Cu were analyzed. The results show that TN and COD are the major pollutants from surface runoff with mean concentration of 8.5 and 201.4 mg/L, both over 4-fold higher compared to the Class V surface water quality standard developed by China SEPA. Event mean concentration （EMC） for major pollutants showed considerable variations between rainfall events. The largest rainfall event with the longest length of antecedent dry weather period （ADWP） produced the highest EMC of TN, TSS and COD. From the pollutographs analysis, the peak concentration of TN precedes the peak runoff flow rate for all three rainfall events. The tendency of the concentration of TSS, turbidity and COD changing with runoff flow varies between rainfall events. The relationship between TSS and other parameters were analyzed to evaluate the efficiency of the physical treatment process to control the surface runoff in the urban catchment. Based on the correlation of parameters with TSS, high treatment efficiency of TSS, TN and COD was expected. The most significant event in term of first flush is the one with the strongest rainfall intensity and longest length of ADWP. TN always showed first flush phenomenon in all three rainfall events, which suggested that the surface runoff in the early stage of surface runoff should be dealt with for controlling TN losses during rainfall events.     

西安市某文教区典型下垫面径流污染特征

在西安市某文教区路面、屋面和绿地设置径流采样点,采用人工时间间隔采样法对2016年8月~2017年2月的3场降雨径流和2场融雪径流全程采样,测试径流过程SS、COD、TN、TP、Pb、Zn、Cu、Cd、Ni、Cr、PAHs、溶解态COD、溶解态重金属和溶解态PAHs的浓度以及颗粒物粒径d₅₀,研究各下垫面降雨径流污染水平及出流规律,比较不同下垫面降雨径流和融雪径流污染特征.结果表明,各类下垫面降雨径流主要污染物均为SS、COD、TN、Pb、Cr,路面和绿地径流中SS的EMCs均超过《污水综合排放标准》二级标准,3类下垫面降雨径流COD、TN、Pb、Cr的EMCs均超出《地表水环境质量标准》Ⅲ类标准,PAHs与国内相关研究相比属于中等污染水平,路面、屋面和绿地径流的EMC分别为266.8~389.8ng/L、254.9~303.0ng/L和231.2ng/L.路面径流SS、COD、Zn、Pb、Cu、PAHs浓度高于屋面径流,而TN、TP、Cr等指标则相反,表明径流中TN、TP、Cr主要源于大气干湿沉降,而交通排污对SS、COD、Zn、Pb、Cu、PAHs等有较大输入贡献.3类下垫面降雨径流污染浓度输出规律差异显著,路面径流污染物初期浓度较大,受雨期交通排污影响中后段波动剧烈,屋面径流污染物浓度随径流历时持续降低且趋于稳定,绿地径流污染物浓度沿程变化相对较小.降雨强度对总量污染物浓度输出的影响大于溶解态污染物,表现为d₅₀与降雨强度呈现良好的相关性.因降雪期间污染物持续累积且径流量较小,路面融雪径流污染物浓度远大于降雨径流,而屋面融雪径流因流量较小导致携带污染物的能力较弱故水质优于降雨径流.     

重庆市路面降雨径流特征及污染源解析

2010年雨季对重庆市3场降雨时段的地表径流进行采样监测,分析了重庆市路面降雨径流过程特征与降雨强度和降雨间隔时间对不同水质参数初始冲刷的影响,运用多元统计技术区分出路面径流的潜在污染源.结果表明,3场降雨径流的COD、TP和TN的次降雨平均浓度(EMC)分别为60.83～208.03、0.47～1.01和2.07～5.00 mg.L-1,超出了国家地表水环境质量V类标准,是主要污染物;3次降雨事件中,污染物浓度的峰值均提前或同步于径流量的峰值,并且污染物浓度的峰值多数出现在产流10 min内;重金属Zn、Cu、Pb和Cd浓度随降雨径流过程呈锯齿状变化;运用主成分分析区分出路面径流水质的2种潜在污染源:①机动车交通损耗和大气干湿沉降;②城市垃圾.     

高速公路路面雨水径流污染物排放特征研究

为了深入了解高速公路面源污染特征,本文对高速公路路面径流进行了监测分析.尽管径流过程中总悬浮物（TSS）、总化学需氧量（TCOD_Cr）、总氮（TN）和总磷（TP）的浓度以及颗粒物的丰度具有较大的变化幅度,但这些污染物的峰值浓度和颗粒物的峰值丰度基本上出现在径流开始后的10~30 min以内.TSS与TCOD_Cr、TN和TP的浓度之间存在着明显的相关性（r=0.444~0.955;p< 0.005）,意味着有相当数量的有机物和营养盐以颗粒物结合态存在.生化需氧量（BOD₅）与TCODcr的关系表明径流中的有机污染物可生化性较差.当降雨量和降雨强度在不同的范围变化时,其对径流污染物事件平均浓度的影响不同.绝大多数情况下,所研究的高速公路都会发生污染物的初期冲刷效应.前30%的径流可以携带46%±15%的TSS、54%±17%的TCOD_Cr、47%±13%的氮、52%±12%的磷以及在数量上占比为51%±12%的颗粒物.按照面源管理实践中80%的悬浮物的削减量的要求,应截留70%的径流,同时可以减少84%的有机物、78%的氮和81%的磷排放负荷.     

天津某住宅区降雨径流颗粒粒径分布及污染物赋存形态

为考察城市不同下垫面降雨径流中颗粒粒径分布及与污染物的关系,2020年7—8月在相同降雨条件下对天津市某居民区油毡屋面、塑钢屋面、水泥瓦屋面和沥青路面的6场降雨事件进行采样,分析降雨径流污染特征及颗粒物分布. 结果表明:①沥青路面降雨径流中悬浮颗粒物（suspended solids, SS）浓度最高,与油毡屋面、塑钢屋面和水泥瓦屋面径流SS浓度在统计上有显著差异(P<0.05);②不同下垫面降雨径流中颗粒物粒径主要分布在10~200 μm之间,4种下垫面中值粒径（D₅₀）浓度在计量上均有显著差异(P<0.05);③粒径在10~50 μm的颗粒物占比最大,在油毡屋面、塑钢屋面、水泥瓦屋面和沥青路面径流中占比分别为30.95%、25.53%、30.41%和50.47%,粒径大于300 μm的颗粒物体积分数占比最小;④降雨径流中颗粒物是污染物的主要载体,径流中化学需氧量（COD）和总磷（TP）主要以颗粒态形式存在,而总氮（TN）主要以溶解态形式存在. 通过对降雨径流中颗粒物粒径分布和污染物赋存形态的研究,以期为城市径流污染控制及雨水净化方法的选取提供数据支撑.