臨安不同功能區道路降雨徑流重金屬污染負荷

潘雅甜 蔡成豪 許立宏 方曉波

摘?要：通過對臨安不同功能區的道路降雨徑流采集分析，并采用SCS模型法與濃度法估算臨安道路降雨徑流污染負荷。結果表明臨安不同功能區道路降雨徑流污染負荷不同，污染負荷總量大小依次為：工業區>交通區>商業區>居住區>文教區。

關鍵詞：路面徑流;重金屬;污染負荷

隨著點源污染治理技術日漸成熟，降雨徑流引起的非點源污染成為導致城市水環境污染的主要原因之一[1-3]。在道路降雨徑流污染的研究中，降雨徑流對受納水體的影響是一個重要的研究點[4]。降雨徑流對受納水體的影響受徑流的流量、污染物的濃度種類等因素決定，所以需要估算降雨徑流污染負荷，通過污染負荷來評價降雨徑流對受納水體的污染貢獻[5]。目前，國內外常用來估算污染負荷的方法有以下三種：濃度法、模型法、估算法[6-7]。

從已有的文獻研究中可知，污染負荷估算存在一定難度，但污染負荷研究十分必要，臨安主導工業為涉及Pb、Cu、Zn、Cd、Ni等重金屬的電線電纜產業、綠色照明、精密元器件等，所排放的重金屬容易隨降雨徑流進入且污染城市地表水體。所以有必要進行臨安地區道路降雨徑流污染負荷估算，以提出相應對策。

一、方法

（一）研究區概況

臨安地處浙江省西北部。中亞熱帶季風氣候區南緣，屬季風型氣候，溫暖濕潤，光照充足，雨量充沛，四季分明。年均降水量1613.9mm，降水日158d。

（二）樣品采集與分析

當降雨產生徑流時，及時到達預先設定好的采樣點，用預先準備好的采樣瓶采集徑流樣品，每次采集約1L，由于降雨徑流的污染物存在初期沖刷效應，所以采用“前密后疏”的采樣方式。開始30min內每隔10min采集1次徑流水樣，之后每隔30min采集1次徑流水樣，至降雨結束。

采集后的水樣立即送回實驗室進行處理，監測指標包括（Cu、Zn、Pb、Cr、Ni），水樣采用硝酸消解并ICP-MS法測定。

（三）污染負荷計算方法

EMC為：任意一場降雨所引起的地表徑流中排放的某污染物的質量除以總的徑流體積，其計算公式為[8]：

式中：M為污染物總量，g;V為總徑流量，m3;Ct為t時刻污染物濃度，mg·L-1;Qt為t時刻徑流量，m3·s-1。

SCS模型可以估算道路降雨徑流量，估算公式如下[9]：

Q=（P-0.2S）2P+0.8S

S=25400CN-254

式中：Q為降雨徑流量，mm;P為降雨量，mm;S為潛在入滲量，mm。

根據多次監測污染物平均濃度與地區年降雨量的來估算年徑流污染負荷。常采用以下公式計算[10]：

Ly=0.001·EMC·Q·A

式中：Ly為年徑流污染物負荷量，g·a-1;EMC為多場次降雨徑流污染物平均濃度，SymbolmA@

g·L-1;Q為降雨徑流量，mm;A為道路面積m2。

二、結果與討論

（一）基于SCS模型的臨安道路降雨徑流量估算

SCS模型法所需數據資料比較少，適用于缺少降雨資料的降雨徑流計算，只需要確定CN一個參數，就可以對降雨徑流量進行估算。SCS模型根據不同土地利用方式、不同土壤滲透性確定CN值，土地利用方式分為居住、商業、工業等，交通區和商業區CN為92，居住區和文教區CN為95，工業區為93。

由臨安近50年降雨量變化特征的分析可知，臨安多年平均降雨量1613.9mm。通過選取CN值，并運用公式計算可得臨安不同功能區道路徑流量Q，具體見表1。

（二）基于濃度法的臨安道路降雨徑流污染負荷估算

臨安不同功能區道路降雨徑流重金屬（Cu、Zn、Pb、Cr、Ni）EMC計算結果為交通區Cu、Zn、Pb、Cr、Ni分別為55.3、275.3、53.6、99.2、70.6SymbolmA@

g·L-1，商業區分別為47.8、225.7、52.9、794、67SymbolmA@

g·L-1，居住區區分別為28.5、137.8、32.4、48.7、41.9SymbolmA@

g·L-1，文教區分別為24.1、106.1、21.2、40.4、30.9SymbolmA@

g·L-1，工業區分別為77.7、326.6、56.8、54.9、42.2SymbolmA@

g·L-1。

采用年降雨徑流污染負荷計算方法，具體計算結果見表2。

從表中可以看出工業區重金屬年污染總負荷最高，其中Cu、Zn、Pb的污染負荷為各個功能區中最高;交通區重金屬年污染總負荷比工業區略低，其中Cr、Ni的污染負荷為各個功能區最高;居住區和文教區重金屬年污染總負荷與其他功能區相比較低。從不同功能區污染負荷總量的角度出發，認為臨安不同功能區降雨徑流污染對于地表水污染負荷的貢獻大小依次為：工業區>交通區>商業區>居住區>文教區。

三、結論

臨安不同功能區道路降雨徑流污染負荷不同。采用SCS模型法與濃度法估算了臨安不同功能區道路降雨徑流污染負荷。從不同功能區污染負荷量的角度出發，認為臨安不同功能區道路降雨徑流污染對于地表水污染負荷的貢獻大小依次為：工業區>交通區>商業區>居住區>文教區。

參考文獻：

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[10]王文舉.城市降雨徑流重金屬污染規律及其控制技術研究[D].河北工程大學，2018.

基金項目：2015年浙江省自然科學基金資助項目“臨安市不同功能區道路降雨徑流污染季節變異特征及源解析”（No.LY15D010005）

作者簡介：潘雅甜（1998-），女，漢族，浙江麗水人，本科，研究方向：環境評價。

*通訊作者：方曉波（1978-），男，漢族，浙江臨安人，博士，副教授，從事環境評價與管理工作。