趙劍強¹，閆敏¹，劉珊¹，張志杰²
(1.西安公路交通大學環境工程研究所 2.西安建筑科技大學市政與環境工程學院)

　　摘要：報道了某城市道路路面徑流污染源的調查結果，分析了城 市道路路面徑流污染源的強度及其特性，并計算出單位長度路面的交通源強。
　　關鍵詞：面源污染；路面徑流污染；交通源強
　　中圖分類號：X508
　　文獻標識碼：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，我國水環境保護工作的重點仍然 是控制點源污染，面源污染問題尚未引起人們的足夠重視。但是，面污染源對水環境的危害 卻是相當嚴重的，1990年美國關于水體污染的調查表明，其30%地表水體的污染物超標是由 面污染源造成的［1］。可見要實現地表水環境質量的徹底改善，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、碳氫化合物等對環境危害性大的污染物質以外，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境中，所以研究路面 徑流污染具有重要的環保意義。在公路建設項目環境影響評價中，路面徑流通常被作為一項 可能影響地表水環境質量的帶狀污染源而進行預測評價，但由于缺乏實測資料以及科學的預 測計算方法，致使路面徑流污染評價說服力不強，因此開展路面污染源調查，對促進公路建 設 項目環境影響評價工作的進展具有積極的作用。鑒于以上原因，對某市作了實地采樣監測， 分析了城市道路路面徑流污染源的強度、特性及單位長度路面的交通源強，為研究及治理面 源污染提供一些基礎性資料。

　　1  試驗條件

　　1.1采樣地點
　　采樣地點為某市南二環路中段機動車道一側的雨水口處，該道路為雙向6車道，人車分流，單向機動車道路面寬12 m，中央分隔帶寬1 m，雨水口間距40 m，每個雨水口承雨面積為6 m ×40 m＝240 m²。
　　1.2  分析項目
　　分析項目：pH，CODCr,BOD5,SS，石油類，Pb及Zn。分析工作由該市環境監測站承擔。
　　1.3  采樣時間及降雨狀況
　　共進行了3次集中采樣，其先后跨越5場降雨，歷時25 d。第一場降雨始于1998年7月 28日17：00，15 min后開始產生地面徑流，歷時15 min后開始采樣(為第一次集中 采樣)，當日19：00停止降雨。第二場降雨始于1998年8月8日，強度大，降雨歷時短 。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)，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%(車輛分類依據文獻^［2］)。

　　2  結果及討論

　　第一次集中采樣的監測結果見表1，第二及第三次集中采樣的監測結果見表2。

　　2.1污染強度
　　監測結果表明，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75 min后，其CODCr濃度仍達295 mg/L。為說明其污染的嚴重性，將典型生活污水的相應指標值^［3］及適用于點源污染控制的《污水綜合排放標準》的相應指標值列入表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及石油類濃度遠高于《污水綜合排放標準》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論基本一致，他們認為每年由城市地表徑流造成的污染負荷相當于該城市污水處理廠排放的污染負荷，路面徑流中SS、重金屬及碳氫化合物的濃度與未經處理的城市污水基本屬同一數量級。
　　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業污染的第二大面污染源^［4］。路面徑流排污量及其污染物濃 度隨著降雨狀況及路面污染物累積狀況的不同而表現出隨機的變化，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：降雨強度、降雨量、降雨歷時；交通流量、車型構成 ；與道路周圍的土地利用及地理環境特征相關的非道路污染源；路面清掃、維護狀況等。其中降雨強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，降雨歷時決定著污染物在降雨期間累積于路面時間的長短；交通流量及車型構成決定著與汽車交通 相關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 利用及地理環境特征相關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在路面累積的污染物量。美國、英國、荷蘭等發達國家自70年代 初就致力于城市地表徑流污染的調查研究，但他們提出的一些描述徑流污染負荷的數學模型在對影響因素的認識方面存在著本質差別。以美國環保局SWMM為代表的一些模型將晴天累 計天數作為其模型中最主要的參數，而英國MOSQITO模型則認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。通常認為降雨初期的污染負荷要比中后期 的污染負荷大得多［稱之為初期淋洗效應(first-flush effect)］^［4、5］，但從我們的調查來看，即使在降雨過程中存在著初期淋洗效應，最終的測定結果還是污染物超標 需進行治理。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算一座城市的所有道路路面徑流的總污染負荷，則其排污量相當大，對地表水環境的危害也是相當嚴重的。
　　2.3  單位長度路面的交通源強
　　如前所述，影響路面徑流污染強度的因素很多，且多為隨機性因素。對任意一場降雨來說，由于其隨機性強，偶然性大，則測試結果的可比性差。但是當降雨頻繁，兩場降雨的間 隔時間很短或降雨歷時很長時，沉積于公路路面及漂浮于空氣中的污染物已經在降雨初期被 沖刷干凈，此時測試到的路面徑流污染物濃度可以近似認為其僅代表著公路交通本身同步于降雨過程產生的污染。由試驗條件可知，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，此時路面經長時間的淋洗已基本干凈，所以認為7＃和9＃試樣基本具有這種特性，根據其濃度值及同步測試到的降雨強度，按下式計算汽車交通在單位時間內、單位長度路面上產生的污染物量，即交通源強：

　　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——降雨強度，mm/h
　　　　Ψ——路面徑流系數，Ψ＝0.9
  　　　　qi——單位長度路面汽車排污晝間小時源強，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，kg/(d·km)
  　　　　Py ——夜間小時交通量，輛/h
  　　　　Pz ——晝間小時交通量，輛/h

　　將COD_Cr、SS及Pb的計算結果列入表4，并依據表1中測得BOD5與CODCr間的相關性(BOD5＝0.1618CODCr+ 3.89，r=0.984)計算得到的BOD5值也列入表4。由試驗條件可知，此計算值包括非降雨時沉積于路面的污染物和可能漂浮于空氣或擴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，使計算結果具有可比性，根據大、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)進行折算，得到小客車1×104 輛/d時對應的交通源強(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(碳氫化合物)，其日累計量見表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，本次調查道路路 面的污染物源強(日積累量)，當折算為對應小客車1×104 輛/d的可比值時，SS 值在表5的范圍之內，Pb的含量卻明顯低于表5的值，其原因有待進一步調查。

　　3  結論

　　①某城市道路路面徑流中的有機污染物及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準的限值。
　　②某城市道路路面的污染強度(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)。　　

　　參考文獻：
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　　［6］Shalizi z，等.公路與環境手冊［M］.天津：交通部水運環境保護科技情報網出版，1996.

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　　收稿日期：2000-09-20