城市非點源污染及其防治研究綜述

(重慶交通大學河海學院 重慶 400074)

一、引言

水環境污染已經成為全球共同面臨的棘手問題。對于我國來說，近幾年隨著國家發展，科學技術提高以及對污染問題的重視而制定的一系列相關措施，在點源污染處理方面取得較大進步；但在非點源污染問題方面形式仍然嚴峻，并且是研究難點之一，嚴重影響了城市水環境。而中國城市建設的飛快發展，城市化進程中人類過度排放廢氣廢水以及不合理活動使城市水體污染越來越嚴重，城市非點源污染日益突出，這一現象也受到了人們的高度關注。為了有效控制城市非點源污染，相關研究人員從城市非點源污染的性質、特征、形成過程等方面著手，利用國外先進模型技術，再根據我國城市特點，對城市非點源污染的控制提出了一些具有建設意義的措施。因此，防治城市非點源污染，保護城市水環境，有助于為居民提供一個健康綠色生活環境。

二、城市非點源污染概念

非點源污染源是水體污染根據污染源特性的不同而劃分出來的一部分水體污染，而另一部分就是點源污染。點源污染是指人類生產生活活動中產生的污廢水等通過城市管網直接排放進入江河等水環境所引起的污染，污染物定點、定量排放，可人為控制，能通過污水處理廠處理[1]。非點源污染與點污染源不同處是間接的，不固定的地點，即指溶解性或固體污染物，隨著降雨暴雨產生的徑流進入受納水體所造成的污染。

在非點源污染中，城市非點源污染問題日益突出，引起人們高度重視。城市非點源污染指在降雨過程，雨水中含有各種大氣污染物和匯集到地面后包含地面污染物最后進入受納水體后引起城市水環境的污染[2]。城市上空中的大氣污染物、城市地面上的揚塵以及城市中的廢氣廢水等都是城市非點源污染的來源，所以城市非點源污染的污染物分布廣、來源復雜、不可人為控制。

三、城市非點源污染的形成

改變土地利用方式是導致城市非點源污染的根本原因[3]。城市非點源污染的形成過程被認為是由“源”處發散，經過一個“過程”，最終“匯”合在一起[4]。隨著城市建設發展，城市土地由大部分滲水性良好土地變成水泥等透水性較差的面，這就從“源”上影響了污染的種類和分布；城市建設中產生的污染物隨水的陸地循環造成城市的非點源污染，所以這個“過程”主要是降雨—徑流，從而改變某一區域的水文過程；污染源和污染物運送過程中任意一環節的變化都會引起最后污染物進入受納水體時發生變化[5]。

四、城市非點源污染主要特征

從非點源污染的特點出發，得出城市非點源污染有以下主要特征。

(一)隨機性。城市非點源污染的來源眾多且最后排放地點不明確，也不固定。污染受外在因素影響大，一些水文區域活動往往都能成為非點源污染的引發原因，從而造成非點源污染的發生，因此非點源污染具有偶然性和隨機性。

(二)滯后性。非點源污染物在進入地表水體或下滲到地下水之前，主要產生在廣闊的地面上并在地面上遷移[6]。由于這種地面上污染物隨地表水流動運輸導致污染物逐漸累積增多，從而對城市水環境的影響表現出滯后性。

(三)復雜性。城市空氣中含有各種雜質廢物，它們會隨著降雨過程而降落到城市地面上，而地面上也會產生許多對人體有害而又污染城市水環境來自人類生產活動的污染物，這些都會隨地表徑流而污染其他水體[7]。城市非點源污染其污染物質來源復雜多樣，且在其污染源處不易監測。在分析城市非點源污染時，要充分考慮其復雜性。

(四)廣泛性。非點源污染的范圍廣，且不同城市間的氣候不同也會導致各個城市間污染物的不同。城市中大氣污染物會在降雨時隨地表徑流污染城市水環境，因此城市非點源污染在時間變化和空間跨度上大。

(五)空間性。非點源污染涉及大氣、水體土壤及地下水等多層空間，同時污染物來源分布范圍廣，某一層次發生污染都會影響其它層次，污染負荷的空間變幅大[8]。由于城市地面由混凝水泥土澆筑而成，地面硬度大，因而其產流、匯流、產污和集污歷時很短，降雨徑流隨時間變化過程幅度大，短時暴雨時沖刷及淋洗作用更強，剛開始降雨時由于排水管道不能及時排放而產生大量積水，積水中攜帶大量污染物，所以危害最大的是降雨初期[9]。

(六)突發性。城市中人類生活生產活動豐富，城市水泥地面等透水性差的土地占城市土地面積多，而且徑流來勢猛、水量大、水質差、污染具有突發性[10]。

五、國內外研究現狀

(一)國外研究進展。發達國家對城市非點源污染的研究較早，在20世紀60年代，經過50多年的研究發展，研究人員已經對非點源污染的管理和控制的各個重要方面進行了監測，包括污染源監測，污染物遷移過程變化的模擬，非點源污染的原因和管理，制定了一套非點源污染控制監測，模擬和管理系統[11]。利用實測所得數據建立模型模擬城市非點源污染負荷，是研究非點源污染效果明顯且方便直接的方法[12]。早期的模型研究主要集中在了解土地利用對河流水質影響的基礎上，研究了降雨徑流污染的特征、影響因素、單場暴雨和長期平均污染負荷的輸出；基于統計模型，建立了流域污染負荷與土地利用或徑流的統計關系的城市水管理模型(SWMM)、城市地表徑流數學模型(STORM)等[13]。80年代非點源污染更深入地分析了污染物遷移的因素和機制。20世紀90年代，在總結以往研究經驗的基礎上，堅持城市徑流污染模型的持續改進和新模型的引入。

近些年來，國外對非點源污染研究上不僅僅局限于以往模型，他們不斷加強改進已有模型的缺陷，大量檢驗其模型和研究發展新模型。 M.Nouh和N.Al-Noan在干旱流域城市暴雨水水質預測的回歸模型一文中，采用兩組回歸模型來預測干旱地區城市非點源污染物中重金屬濃度[14]。

(二)國內研究進展。我國意識到非點源污染危害較西方國家遲，對其研究起步較晚。從1985后才開始進行非點源污染研究工作，研究主要針對城市中瀝青、水泥、道路地面和草地、城市排水管網以及較小的的集水流域開展，在大范圍區域中的研究應用還比較少[15-19]。在西方非點源污染研究的影響下，后來我國也開始了較深入研究。首先，我們國家的研究員從西方發達國家研究出的成熟模型中吸取經驗，再根據我國城市非點源污染特性進行相應的參數修正，然后投入特定城市中試行檢驗。近年來，我國對城市非點源污染的研究較過去相比進展大，在對城市下墊面性質、降雨徑流特性、地下管網鋪設等方面對城市非點源污染的影響研究，從而更有效控制污染。不過，總體上來看，我國對城市非點源污染的研究還不夠系統深入，研究成果有待提高[20]。

六、城市非點源污染的控制

城市非點源污染同點源污染相比，從源頭上處理復雜，外在因素對其影響大，且具有不確定性；在“過程”中，污染物遷移過程復雜，不易控制，調控難度大；在“匯”方面，尚未確定有效性高的方案[21]。控制城市非點源污染主要分為以下途徑：

(一)工程措施。工程性方法即在非點源污染的形成時進行控制。針對性的采取措施來減少非點源污染，增加城市綠化草地，增加城市透水面積[22]。城市地表水環境容易受到排水系統的污染，而我國大多城市排水系統雨水和污水沒有采取分來分別排放。為了降低污染，可以修建雨水截流井、溢流井等[23]?？梢酝ㄟ^修建滲坑、滲井等滲濾系統去除可溶解的污染物[24]；構建濕地滯留系統，有效地減少徑流，從“源”上降低污染[25]。

(二)非工程措施。當地政府制定相關規章制度，宣傳城市水環境保護，加強居民環保意識，從而減少污染物來源。在養護城市綠地時，盡量減少傳統化學農藥的使用，避免污染城市地表水[26]。經常清洗街道，減少污染物匯入城市地下管道。嚴禁工業區隨意排放廢氣廢水，做好城市廢棄物的收集與管理等工作。

【參考文獻】

[1]張瑜英，孫麗云，李占斌.城市非點源污染研究進展與展望[J]. 人民黃河，2006,28(3): 42-43.

[2]林積泉，馬俊杰，王伯鐸，等. 城市非點源污染及其防治研究[J]. 環境科學與技術，2004，(S1):63-65.

[3]龍劍波，何強，司馬衛平，等.城市規劃與城市面源污染調控協同研究[J].中國給排水，2013,29(14).

[4]李春林，胡達滿，劉淼，等.城市非點源污染研究進展[J].環境科學，2004,25(6):32-39.

[5]楊柳，馬克朋，郭青海，等.城市化對水體非點源污染的影響[J].環境科學，2004,25(6):32-39.

[6]謝雨杉，劉敏. 城市非點源污染特性及控制管理[J].環境保護，2008(22).

[7]徐曉輝，齊苑儒，陳會萍.城市非點源污染研究進展[J].電網與清潔能源，2009(9):49-53.

[8]向毓.城市非點源污染及其防治[J].城市規劃，2016,8(6).

[9]王敏爾，董志勇.城市非點源污染的初步探討[J].浙江工業大學報，2003,31(5):575-579.

[10]Berlin, Roger. Methods and Compositions for treating or preventing macular-degeneration related disorders[P]. US Patent, 2006002004.

[11]李春林，胡遠滿，劉淼，等.城市非點源污染進展[J].生態學雜志，2013,32(3)：492-500.

[12]王越興，楊亞靜.城市排水系統非點源污染負荷研究[J].給水排水，2011,47(S1):463-465.

[13]葛永學.城市非點源污染研究進展[J].中山大學研究生學刊，2010,31(01):16-21.

[14]M.Nouh, N.AL-Noman. Regression model for the prediction of water quality in the stormwater of urban arid catchments[J]. NRC Research Pres, 2009, 36: 331-344.

[15]車武，劉燕，李俊奇.北京城區面源污染特征及控制對策[J].北京建筑工程學院學報，2002，18(4):5-9.

[16]韓冰，王效科，歐陽志云.北京市城市非點源污染特征的研究[J].中國環境監測，2005，21(6):63-65.

[17]任玉芬，王效科，韓冰，等.城市不同下墊面的降雨徑流污染[J].生態學報，2005，25(12):3225-3230.

[18]王曉燕，王曉峰，汪清平，等.北京密云水庫小流域非點源污染負荷估算[J].地理科學，2004,24(2):227-231.

[19]李俊燕，陳利頂，傅伯杰，等.于橋水庫流域地表水非點源N時空變化特征[J].地理科學，2002,22(2):238-242.

[20]孫恩呈，周國明，張慧.國內外城市非點源污染研究進展[J].天津化工，2012,26(1):10-13.

[21]呂永鵬.城市集水區非點源污染的系統調控方法初探[J].城市道橋與防洪，2013，

[22]史貴濤，陳振樓，李海雯，等.上海城市水環境非點源污染及其控制對策[J].人民長江，2007(38).

[23]沈晶.城市地表水環境非點源污染的研究探討[J].科學論壇,2016(49):153.

[24]向毓.城市非點源污染及其防治[J].chengshi guihua ,2016, 8(6).

[25]毛戰坡，單寶慶.研究濕地有效面積對暴雨徑流調控作用的多因子模型[J].水利學報，2002，(7):57-62.

[26]王杰.城市水體非點源污染及其防治措施[J].江西建材，2016,(14):69.