胡宇惠

(長(zhǎng)江流域水資源保護(hù)局上海局，上海 200120)

國(guó)內(nèi)外工業(yè)區(qū)降雨徑流污染狀況初步分析

胡宇惠

(長(zhǎng)江流域水資源保護(hù)局上海局，上海 200120)

根據(jù)對(duì)國(guó)內(nèi)外多個(gè)工業(yè)區(qū)降雨徑流中各污染物成分及其濃度、特性進(jìn)行的分析，總結(jié)出了一些特點(diǎn)，提出了一些比較具有規(guī)律性的結(jié)論。這些結(jié)論對(duì)于研究工業(yè)區(qū)降雨徑流的污染狀況，特別是對(duì)初期雨水的處理、工業(yè)區(qū)水環(huán)境影響評(píng)價(jià)以及雨水排放口設(shè)置的理論等，具有參考及指導(dǎo)意義。

降雨;徑流;污染;初步分析;國(guó)內(nèi)外

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展及人口激增，水的需求量日趨增加，水資源短缺問(wèn)題越來(lái)越突出。節(jié)約用水，提高水資源利用率，減少水資源浪費(fèi)是關(guān)鍵。工業(yè)企業(yè)是用水大戶(hù)，目前許多企業(yè)除了提高污水的處理能力，實(shí)現(xiàn)“中水”再利用外，同時(shí)也開(kāi)展了降雨徑流回收利用方面的研究。由于降雨徑流受較多自然及人為因素的影響，污染物成分及濃度具有不確定性，給雨水資源的收集處理回用造成了困難。

水行政主管部門(mén)在審批企業(yè)新建雨水排放口設(shè)置時(shí)應(yīng)進(jìn)行相關(guān)的水資源分析論證。降雨徑流中的污染物成分及濃度資料的缺乏，給估算污染物排放量造成了一定的難度。

目前，國(guó)內(nèi)在降雨徑流的水質(zhì)研究方面針對(duì)城市市區(qū)、工業(yè)區(qū)的監(jiān)測(cè)及研究相對(duì)較少。筆者在查閱眾多國(guó)內(nèi)外工業(yè)區(qū)降雨徑流污染狀況資料的基礎(chǔ)上，總結(jié)了一些工業(yè)區(qū)降雨徑流的污染物類(lèi)型和特征，可為降雨的收集處理回用及企業(yè)雨水排放口的設(shè)置論證提供參考依據(jù)。

1 國(guó)外降雨涇流污染狀況分析

1.1 廢品收購(gòu)站和金屬回收?qǐng)?/h3>

據(jù)有關(guān)研究資料，美國(guó)一些廢品收購(gòu)和金屬回收等場(chǎng)所降雨徑流中的金屬，尤其是Zn、Cu和Pb的濃度很高。廢品堆放場(chǎng)金屬濃度見(jiàn)表1。

表1 廢品堆放場(chǎng)降雨徑流中金屬濃度范圍 mg/L

1.2 安大略省亨伯河流域工業(yè)區(qū)

皮特等人1986年第1次全面監(jiān)測(cè)了安大略省亨伯河流域工業(yè)區(qū)的降雨。該工業(yè)區(qū)的降雨徑流污染物年排放量見(jiàn)表2。

表2 多倫多區(qū)工業(yè)用地年降水污染物排放量

分析可知，工業(yè)區(qū)降雨中排放的重金屬、TP和COD的量是住宅和商業(yè)混合區(qū)的3～6倍，且降雨徑流中可能含有大量的碳?xì)浠衔?、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、微量金屬、病原體和其他有毒物質(zhì)，含量比"正常"徑流含量高。

美國(guó)學(xué)者在工業(yè)區(qū)降雨徑流研究中發(fā)現(xiàn):工業(yè)區(qū)降雨徑流污染物的重要來(lái)源為屋頂。傳統(tǒng)的鍍鋅金屬屋頂產(chǎn)生的徑流中，金屬和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度最高。從屋頂徑流收集的樣本中，發(fā)現(xiàn)溶解在溶液中的金屬含量和有毒殘留物非常高，尤其是那些生銹的鍍鋅金屬屋面;無(wú)論是第1次雨水沖刷還是經(jīng)過(guò)幾個(gè)小時(shí)的降雨，或是在整個(gè)降雨期間甚至很多年后都將有金屬滲出?？死说热?008年對(duì)傳統(tǒng)鍍鋅金屬嵌板開(kāi)展了為期2 a的中試監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)屋頂徑流中鋅濃度在5～30 mg/L。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)，開(kāi)始幾個(gè)月屋頂中剛處理過(guò)的木材嵌片經(jīng)雨水淋溶作用，其產(chǎn)生的徑流中銅離子的含量超過(guò)5 mg/L，且濃度水平超過(guò)了水生生物標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 某地工業(yè)區(qū)與其他土地利用類(lèi)型狀況對(duì)比

幾乎在所有情況下，工業(yè)區(qū)降雨徑流中重金屬中值濃度是未利用地和住宅用地的3倍，且工業(yè)區(qū)徑流中的Pb和Zn濃度在其他土地利用類(lèi)型中最高(中值不一定最高)。但工業(yè)區(qū)TDS、糞大腸菌群和BOD5的濃度均較低。相比之下，住宅用地降雨徑流中的溶解態(tài)磷和總磷的濃度最高，住宅和混合住宅用地的糞大腸菌群濃度相對(duì)較高，對(duì)未利用地監(jiān)測(cè)的各組分濃度均較低。在所有監(jiān)測(cè)的土地利用類(lèi)型中，徑流中的總氮濃度沒(méi)有明顯差異。表3為美國(guó)某地不同土地利用類(lèi)型的降雨徑流污染狀況(數(shù)據(jù)摘錄自NSQD)。

表3 美國(guó)某地不同土地類(lèi)型降雨徑流水質(zhì)中值

1.4 建筑場(chǎng)地

在美國(guó)威斯康星的梅諾摩尼河水域，切斯特斯等人在1929年的研究表明:建筑施工場(chǎng)地徑流中產(chǎn)生沉積物和磷的潛在可能性比其他土地利用類(lèi)型都要大，比工業(yè)場(chǎng)地分別多8倍和18倍，是農(nóng)田的26倍。雖然建筑施工場(chǎng)地只占了整個(gè)水域土地總面積的一小部分，實(shí)際上建筑施工場(chǎng)地給梅諾摩尼水域帶來(lái)的沉積物和磷比其他土地利用類(lèi)型多很多。

1.5 韓國(guó)清州市

對(duì)韓國(guó)清州市不同工業(yè)類(lèi)型的降雨徑流水質(zhì)進(jìn)行的調(diào)查表明，其相互間的差異并不明顯，調(diào)查結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 韓國(guó)清州工業(yè)區(qū)路面降雨徑流污染物濃度 mg/L

2 國(guó)內(nèi)降雨徑流污染狀況分析

2.1 某大型鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)

該企業(yè)采用合流制排水系統(tǒng)，即將生活污水、工業(yè)廢水和雨水混合在一個(gè)管渠內(nèi)排除。

將廠區(qū)內(nèi)各生產(chǎn)車(chē)間處理后達(dá)標(biāo)排放的生產(chǎn)廢水、生活污水以及雨水資源排入環(huán)繞廠區(qū)一周的護(hù)廠河，再通過(guò)泵站集中向外排放。在排水口采集的水樣的污染情況，能真實(shí)地反應(yīng)鋼鐵企業(yè)合流制降雨徑流的污染狀況，見(jiàn)表5。

表5 某大型鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)降雨徑流污染物濃度 mg/L

2.2 蘇州楓橋工業(yè)園

蘇州市楓橋工業(yè)園湘江路段長(zhǎng) 5.7 km，寬20 m，瀝青混凝土路面，道路兩側(cè)設(shè)路基石，外側(cè)為高于地坪的綠化帶。工業(yè)區(qū)內(nèi)主要有醫(yī)療儀器、包裝加工、機(jī)械制造等企業(yè)。排水體制為分流制，管線總長(zhǎng)為585 m，管徑為400～800 mm，雨水按照就近入河的原則重力自流排入附近河道。匯水面積2.89 hm2，其中綠化面積占15% ，屋面占45%，路面占40% ，綜合徑流系數(shù)為0.79。

田永靜等人對(duì)2006年11月～2008年9月收集的該路段14場(chǎng)降雨徑流水樣進(jìn)行分析。結(jié)果表明:該工業(yè)區(qū)降雨徑流水質(zhì)較差，COD、SS、NH3－N、TN和TP的事件平均濃度(EMC)中值分別為119、188、2.30、6.35、0.80 mg/L，超過(guò)了《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838－2002)的 V類(lèi)水體標(biāo)準(zhǔn);COD、SS、NH3－N、TN和 TP的污染負(fù)荷分別為846、1 337、16、45、6 kg/hm2·a，與國(guó)外工業(yè)區(qū)徑流水質(zhì)調(diào)查結(jié)果相比，該路段的TP負(fù)荷與韓國(guó)的相近，但COD和SS污染負(fù)荷分別是韓國(guó)的3倍和7倍;SS污染負(fù)荷約為美國(guó)的2倍，TN和TP污染負(fù)荷約為美國(guó)的3～5倍。說(shuō)明該工業(yè)區(qū)的徑流水質(zhì)較差，土壤侵蝕問(wèn)題比較嚴(yán)重。

2.3 廈門(mén)島工業(yè)區(qū)

廈門(mén)島面積約120 km2。受亞熱帶季風(fēng)氣候影響，廈門(mén)溫和多雨，多年平均降雨量1 100 mm左右，其中4～10月雨量約占全年雨量的70%。2005年4月在廈門(mén)島某工業(yè)區(qū)采集了降雨徑流水樣并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室分析。本次降雨雨量12 mm，且降雨集中，歷時(shí)較短，比較有場(chǎng)次代表性，能真實(shí)反映廈門(mén)徑流氮磷污染的負(fù)荷產(chǎn)生量。監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 廈門(mén)島某工業(yè)區(qū)降雨徑流平均TN和TP濃度 mg/L

2.4 天津市張家窩工業(yè)區(qū)

2009～2010年雨季，對(duì)天津市張家窩工業(yè)區(qū)的豐澤路路面雨水進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，共采集10場(chǎng)降雨，獲得7次有效數(shù)據(jù)。雨水監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表7。

表7 天津市張家窩工業(yè)區(qū)降雨徑流污染物范圍 mg/L

根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838－2002)，路面徑流中Cu和Hg的污染不嚴(yán)重，EMC中值低于Ⅴ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn);Cr污染較重，EMC中值接近Ⅴ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn);重金屬Fe、Cd污染最嚴(yán)重，Cd濃度高于Ⅴ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，是標(biāo)準(zhǔn)值的1～1.2倍。與再生水回用景觀水體的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比，F(xiàn)e濃度的EMC中值是標(biāo)準(zhǔn)的1.35～1.47倍。監(jiān)測(cè)表明:天津市工業(yè)區(qū)路面降雨徑流重金屬污染嚴(yán)重，F(xiàn)e、Cr和Cd濃度較高，污染貢獻(xiàn)率大，是路面徑流的主要污染物。

2.5 揚(yáng)州市某工業(yè)區(qū)

2004年2月21日至5月28日在揚(yáng)州大學(xué)某校區(qū)宿舍樓屋頂采集了共10場(chǎng)降雨的樣品，分析測(cè)定了 pH、溫度(℃)、COD、SS、Mg、Pb、Cu、Zn、K、Ca、Na、離子態(tài)氨。采樣點(diǎn)靠近工業(yè)企業(yè)較為集中的區(qū)域，受到工業(yè)生產(chǎn)中污染物的影響較為強(qiáng)烈，因此監(jiān)測(cè)結(jié)果基本能反映工業(yè)區(qū)的徑流水質(zhì)狀況。監(jiān)測(cè)值見(jiàn)表8。

表8 揚(yáng)州大學(xué)宿舍樓屋頂降雨徑流監(jiān)測(cè)值 mg/L

3 結(jié)論

對(duì)國(guó)內(nèi)外工業(yè)區(qū)降雨徑流污染相關(guān)資料的分析，可以初步了解工業(yè)區(qū)的降雨徑流中污染物成分及濃度。

(1)大部分工業(yè)區(qū)降雨徑流中都存在重金屬污染，且濃度較高，普遍含有 Fe、Cr、Cd、Zn和 Pb等金屬元素;

(2)大部分工業(yè)區(qū)降雨徑流中含有氮磷污染物，尤其是總氮含量較高;

(3)不同類(lèi)型的工業(yè)區(qū)，降雨徑流中的SS和COD的濃度也不同，且差別較大;

(4)鑒于目前大部分特定工業(yè)類(lèi)型的降雨徑流污染資料缺乏，因此在以后的研究工作中，應(yīng)重視降雨徑流的污染狀況研究，為雨水資源的再利用提供幫助，同時(shí)為企業(yè)雨水排放口的設(shè)置論證提供依據(jù)。

P333.1

A

1006-0081(2011)12-0024-03

2011-10-09

胡宇惠，女，長(zhǎng)江流域水資源保護(hù)局上海局，工程師.