陳步峰，肖以華，吳巧花

中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院熱帶林業(yè)研究所，廣東 廣州 510520

極端性暴雨引發(fā)的城市內(nèi)澇是近年頻發(fā)的災(zāi)害，城市地表多分布水泥、瀝青類(lèi)硬質(zhì)墊面，尤其是交通網(wǎng)的瀝青硬質(zhì)地表，在遭遇暴雨時(shí)地表產(chǎn)流大極易引發(fā)城市內(nèi)澇、匯流中對(duì)地表環(huán)境的沖刷，使水體中容有交通尾氣排放、滯塵、環(huán)境廢棄物等的化學(xué)物，極大地增加了水環(huán)境的質(zhì)毒性污染風(fēng)險(xiǎn)與危害，尤是暴雨徑流攜帶的多環(huán)芳烴（PAHs）為潛在的致癌物，對(duì)城市生態(tài)環(huán)境的影響及水環(huán)境的毒性危害脅迫等；故而針對(duì)城市硬質(zhì)地表遭遇暴雨徑流PAHs質(zhì)量負(fù)荷問(wèn)題，開(kāi)展了頗多的相關(guān)研究；在多城市尺度上，美國(guó)南卡羅來(lái)納州不同城市的暴雨徑流中PAHs研究（Ngabe et al.，2000）揭示，墨勒爾斯因萊特沿海社區(qū)的徑流（15測(cè)點(diǎn)）14種PAHs質(zhì)量濃度平均達(dá) 282 ng·L?1；新西蘭達(dá)尼丁城市暴雨徑流PAHs研究指出（Brown et al.，2006），道路垃圾及懸浮沉積是暴雨徑流中 PAHs含量的主要源。涉及城市水平尺度上多區(qū)位的研究：挪威卑爾根城港灣68個(gè)小暴雨徑流沉積PCBs、PAHs的研究揭示（Jartun et al.，2008），城市環(huán)境污染源多樣、暴雨徑流則是一個(gè)重要的毒性污染物的分散機(jī)制。墨西哥蒂華納城市8個(gè)點(diǎn)在7次暴雨的徑流PAHs含量檢測(cè)及來(lái)源判別（García-Flores et al.，2013），城市工業(yè)區(qū)含量未高于居民區(qū)；暴雨徑流中 PAHs主要來(lái)源于機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣、燃油及潤(rùn)滑油等。國(guó)內(nèi)的相關(guān)研究方面，上海市不同下墊面降雨徑流中16種PAH污染研究（武子瀾等，2014）結(jié)果：交通路面(瀝青)>小區(qū)路面 (水泥)>屋面 (塑料)>校園 (瀝青)，降雨徑流PAHs來(lái)自化石燃料的不完全燃燒、石油泄漏、煉焦等。上海市高架地表徑流PAHs源析出（邊璐等，2013），徑流中16種PAHs的質(zhì)量濃度在 1.585—7.523 μg·L?1間，交通、石油、燃?xì)馊紵侵饕獊?lái)源；城市降雨徑流中PAHs質(zhì)量濃度存在差異性，各類(lèi)有機(jī)物的燃燒是主要源。合肥市4次降雨不同地表墊面徑流PAHs污染分析（謝繼峰等，2015），屋面（水泥、瀝青）和交通路面（水泥）的PAHs污染負(fù)荷遠(yuǎn)大于廣場(chǎng)路面（水泥）和草地（植被）。北京市區(qū)城市路面徑流等水體中PAHs源析分析發(fā)現(xiàn)（張巍等，2008），支路和主干路機(jī)動(dòng)車(chē)道以機(jī)動(dòng)車(chē)排放源為主，雨水中的PAHs以燃煤/燃油源為主。哈爾濱市融雪徑流中多環(huán)芳烴污染生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指出（車(chē)麗娜等，2019），融雪徑流中PAHs主要來(lái)源于燃燒過(guò)程；其中，交通排放源顯著、尤其是汽油車(chē)輛尾氣排放；廣州市大氣中氣態(tài)和顆粒態(tài)（PAHs）連續(xù)一年觀(guān)測(cè).結(jié)果表明（李軍等，2004），多環(huán)芳烴主要存在于氣相中、占大氣總PAHs年平均的92.5%；相關(guān)水庫(kù)沉積物及區(qū)域水體表層沉積物PAHs的源析研究也較多（郭建陽(yáng)等，2010；羅孝俊等，2006）。

這些相關(guān)的研究多尺度地解析城市不同下墊面暴雨或降雨徑流PAHs的負(fù)荷及來(lái)源，以揭示城市不同區(qū)域環(huán)境、不同地表下墊面對(duì)暴雨徑流中PAHs質(zhì)量容量的影響，對(duì)于揭示城市區(qū)域在暴雨產(chǎn)流對(duì)區(qū)域水環(huán)境影響或污染脅迫等均具有重要的科學(xué)有價(jià)值。因此，針對(duì)華南珠三角腹地廣州市近年頻發(fā)暴雨易發(fā)城市內(nèi)澇，以及暴雨溢流水質(zhì)污染危害等問(wèn)題，依托廣東珠三角森林生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家定位觀(guān)測(cè)研究站平臺(tái)，開(kāi)展了城郊尺度上暴雨與硬質(zhì)地表徑流PAHs負(fù)荷的差異和環(huán)境影響的研究，旨在除去暴雨外、瀝青交通路面暴雨徑流中 PAHs質(zhì)量負(fù)荷受密集交通、環(huán)境的影響的差異，為城市暴雨產(chǎn)流的水質(zhì)毒性污染物的防治提供科學(xué)依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)區(qū)自然概況與試驗(yàn)觀(guān)測(cè)方法

1.1 城郊實(shí)驗(yàn)區(qū)自然概況

城郊兩實(shí)驗(yàn)區(qū)分別位于廣州市火爐山森林公園左側(cè)(市內(nèi))和近郊的帽峰山森林公園的天湖林區(qū)、水平距 25 km（圖1）；近 5年的平均氣溫在20.5—21.6 ℃，雨量在1560.0—1860.0 mm之間，年均相對(duì)濕度在65.0%—76.5%，旱季、雨季分明。市內(nèi)實(shí)驗(yàn)區(qū)的熱林所院內(nèi)設(shè)置降雨、水泥地表徑流場(chǎng)，并選廣汕公路（G324）瀝青路的斷面設(shè)置地表徑流場(chǎng)。近郊帽峰山林區(qū)以南亞熱帶季風(fēng)常綠闊葉次生林（46 a）為主，林分上層喬木平均高18.6 m、胸徑31.3 cm、郁閉度達(dá)0.92；在林區(qū)的太湖游憩區(qū)無(wú)林地設(shè)置降雨、水泥地表徑流場(chǎng)、緊鄰的瀝青公路斷面設(shè)置瀝青地表徑流場(chǎng)。兩個(gè)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)的降雨、水泥及瀝青地表徑流場(chǎng)的周邊20 m內(nèi)無(wú)林木且不受森林等對(duì)降雨、徑流的影響。

圖1 城郊兩個(gè)實(shí)驗(yàn)觀(guān)測(cè)場(chǎng)位置及實(shí)驗(yàn)觀(guān)測(cè)設(shè)置示意圖Fig. 1 The location and observation setup of two experimental area in the city and suburb forest area

1.2 實(shí)驗(yàn)觀(guān)測(cè)方法

采用降雨——地表徑流定位、對(duì)比實(shí)驗(yàn)觀(guān)測(cè)的研究方法。

1.2.1 暴雨觀(guān)測(cè)及水樣采集

市內(nèi)、近郊兩實(shí)驗(yàn)場(chǎng)均設(shè)置Data Logging RG3-M自動(dòng)雨量計(jì)，連續(xù)自動(dòng)觀(guān)測(cè)暴雨量，暴雨水樣收集均設(shè)置口徑0.8 m的雨量收集容器收集暴雨水樣（圖1）。

1.2.2 硬質(zhì)地表徑流觀(guān)測(cè)

水泥地表徑流觀(guān)測(cè)無(wú)交通干擾；市郊實(shí)驗(yàn)林區(qū)設(shè)置2個(gè)水泥地表徑流場(chǎng)（長(zhǎng)方形、S=10.5、6.8 m2），分流池法觀(guān)測(cè)及采集水樣；市內(nèi)實(shí)驗(yàn)區(qū)設(shè)置1個(gè)長(zhǎng)方形水泥地表場(chǎng)（S=12.0 m2）、匯流池收集水樣。瀝青路面觀(guān)測(cè)場(chǎng)：市郊實(shí)驗(yàn)林區(qū)選瀝青路斷面[長(zhǎng) 15 m×寬6 m (車(chē)流量平均每小時(shí)8輛)]、設(shè)置匯流池收集暴雨徑流水樣；市內(nèi)實(shí)驗(yàn)區(qū)選G324廣汕路瀝青路斷面長(zhǎng)12 m×寬12 m（車(chē)流量平均每分鐘46輛），設(shè)置匯流池收集暴雨地表徑流水樣（圖1）。

1.2.3 水樣采集處理

每暴雨及徑流供測(cè)試樣品，采集暴雨及產(chǎn)流的開(kāi)始、中間及結(jié)束時(shí)段3個(gè)水樣樣品混合后取供試樣品，并實(shí)施兩個(gè)實(shí)驗(yàn)觀(guān)測(cè)區(qū)同步采集。采樣以洗凈的1 L棕色玻璃瓶收集；暴雨水樣采收集儀水面下 2 cm水體、地表徑流樣則采集匯流池水面下 3 cm的水樣；采集水量1000 mL置于棕色樣瓶后上蓋。樣品處理：采集的水樣樣品速放入冷凍樣品箱、3 h內(nèi)帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行處理檢測(cè)。

1.2.4 水樣PAHs濃度檢測(cè)方法

檢測(cè)水體中16種優(yōu)先控制的PAH組分溶解相含量（美國(guó)國(guó)家環(huán)保局列出），萘（NAP）、苊（ACE）、苊烯（ACY）、芴（FLU）、蒽（ANT）、菲（PHE）、熒蒽（FLA）、芘（PYR）、苯并[a]蒽（BaA）、?（CHR）、苯并[b]熒蒽（BbF）、苯并[k]熒蒽（BkF）、苯并[a]芘（BaP）、茚并[1, 2, 3-cd]芘（IcdP）、苯并[a, h]蒽（DahA）、苯并[g, h, i]苝（BghiP）。采用日本島津的氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀測(cè)試半揮發(fā)性有機(jī)化合物，按照EPA3540C—1996、EPA8270D—2007方法檢測(cè)。

1.3 部分資料來(lái)源及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法

（1）用以對(duì)比的廣州市天河區(qū)五山街暴雨資料源于“廣州市氣象信息服務(wù)網(wǎng)”實(shí)時(shí)資料；用作年序列分析的廣州市年暴雨日資料源于文獻(xiàn)（周小云，2010；蔡潔云等，2011）。

（2）統(tǒng)計(jì)采用了小波分析及主成分因子分析（唐啟義等，2017）；Excel軟件完成數(shù)據(jù)圖標(biāo)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 城市暴雨日年動(dòng)態(tài)特征及城市近郊暴雨差異比較

（1）廣州年暴雨日時(shí)序特征

宅基地“三權(quán)分置”改革助推鄉(xiāng)村振興 ............................................................................................................8-1

針對(duì)廣州近年來(lái)頻發(fā)極端暴雨的特征，參引了廣州市1951—2009年暴雨變化特征分析（周小云，2010；蔡潔云等，2011），并對(duì)這一逐年暴雨日時(shí)序試做了方根平穩(wěn)處理后，進(jìn)行小波統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果反映出（圖2）；當(dāng)取頻率間隔為2時(shí)、小波系數(shù)的時(shí)頻序列出現(xiàn)了較為顯著的規(guī)律性變化，再由時(shí)間頻率與方差的關(guān)系結(jié)果中得到，頻率在 6—7年時(shí)方差出現(xiàn)一個(gè)較顯著的峰值，由此可認(rèn)為廣州市連續(xù)59年暴雨日數(shù)存在著6—7年的周期性變化規(guī)律特征，而這一周期參數(shù)對(duì)于預(yù)判廣州市多暴雨年及少暴雨年是極其有益的；因?yàn)閺V州市多年來(lái)頻發(fā)極端性暴雨、且易引發(fā)城市內(nèi)澇等災(zāi)害，故了解掌握年暴雨日多、少的周期變化規(guī)律，更有利于針對(duì)頻發(fā)暴雨年的有效應(yīng)對(duì)、暴雨少發(fā)年的應(yīng)急防備。

圖2 廣州市59年暴雨日（c）的小波分析結(jié)果（a）及頻率方差結(jié)果（b）Fig. 2 Wavelet analysis (a) and frequency-variance (b) of for 59-year rainstorm day time series (c) in Guangzhou city

（2）廣州市內(nèi)與近郊林區(qū)暴雨的差異特征

廣州近郊的帽峰山林區(qū)（MF）與市內(nèi)五山街（WS）3年21次暴雨對(duì)比（圖3a）發(fā)現(xiàn)，市內(nèi)與近郊的暴雨量存在差異；近郊林區(qū)有 15次暴雨的雨量小于相應(yīng)市內(nèi)、總計(jì)小400.4 mm，而有6次暴雨的雨量大于市內(nèi)測(cè)區(qū)、總計(jì)大177.8 mm；21次合計(jì)近郊林區(qū)較市內(nèi)的暴雨量小222.6 mm。其中，15次暴雨的特征要素統(tǒng)計(jì)顯示（圖3b），近郊林區(qū)與市內(nèi)五山街在暴雨的最大、次大降雨強(qiáng)度（Max.RI、Sec.RI）的平均值間分別呈顯著、極顯著差異（P=0.05、0.0092）；市內(nèi)測(cè)區(qū)暴雨的降雨強(qiáng)度相對(duì)顯著的大。而近郊林區(qū)在6次暴雨的次大降雨強(qiáng)度（Sec.RI）的平均值極顯著大于相應(yīng)市內(nèi)（P=0.00398、圖3c）；形成林區(qū)與市內(nèi)暴雨的雨強(qiáng)差異的主影響要素地形，市內(nèi)五山街與近郊帽峰山林區(qū)的雨量測(cè)點(diǎn)水平距為25 km，后者的雨量測(cè)點(diǎn)位于南北向的帽峰山主峰（534.9 m）后，故而以背風(fēng)坡地形遭遇暴雨時(shí)，相對(duì)市內(nèi)五山街的暴雨量偏小，若以迎風(fēng)坡遭遇暴雨時(shí)，則暴雨量相對(duì)較大。

圖3 廣州帽峰山林區(qū)測(cè)點(diǎn)與市內(nèi)五山街暴雨量及暴雨雨強(qiáng)的對(duì)比Fig. 3 Contrast between rainstorm and rainfall intensity in Wushan street and Maofeng mountain forest area

2.2 城郊兩實(shí)驗(yàn)區(qū)暴雨及硬質(zhì)地表徑流 PAHs質(zhì)量濃度的差異

（1）兩實(shí)驗(yàn)區(qū)暴雨及硬質(zhì)地表徑流∑PAHs總的質(zhì)量濃度的比較

兩實(shí)驗(yàn)區(qū)暴雨中∑16PAHs總的質(zhì)量濃度平均分別為 (134.4±48.7)、(127.5±27.9) ng·L?1（圖4）、無(wú)顯著差異；市內(nèi)暴雨、水泥地表徑流與瀝青路面徑流中在∑16PAHs總質(zhì)量濃度的平均間均存在著極顯著差異（P=1.5E?08、3.2E?05），而暴雨與水泥地表徑流中相應(yīng)的質(zhì)量濃度間無(wú)顯著差異。市郊實(shí)驗(yàn)林區(qū)，暴雨與水泥地表、瀝青路面暴雨徑流中∑16PAHs總的質(zhì)量濃度間分別存在極顯著、顯著差異（P=3.1E?05、0.021），而水泥地表與瀝青路面的暴雨徑流相應(yīng)的呈極顯著差異（P=1.5E?07）。兩實(shí)驗(yàn)區(qū)相對(duì)應(yīng)的瀝青路面、水泥地表暴雨徑流中∑16PAHs總的質(zhì)量濃度均以市區(qū)測(cè)值為高（圖4b），且在水泥地表暴雨徑流中∑16PAHs總的質(zhì)量濃度間呈顯著差異（P=0.031）、而瀝青路面暴雨徑流中相應(yīng)的呈極顯著差異（P=3.6E?09），即市內(nèi)的暴雨水泥地表徑流、瀝青路面徑流中∑16PAHs總的質(zhì)量濃度均顯著、極顯著的高于相應(yīng)的林區(qū)。

圖4 兩實(shí)驗(yàn)區(qū)暴雨與水泥地表、瀝青交通路面徑流中PAHs總的質(zhì)量濃度比較Fig. 4 ∑16PAHs concentration between rainstorm and runoff on the cement and asphalt surface in two test areas

按兩實(shí)驗(yàn)區(qū)的暴雨與硬質(zhì)地表徑流中∑16PAHs總的質(zhì)量濃度差計(jì)量；市內(nèi)水泥地表可平均去除暴雨中∑16PAHs總質(zhì)量濃度的 9.4%、瀝青路面則相對(duì)暴雨相應(yīng)的凈增136.4%；市郊實(shí)驗(yàn)林區(qū)水泥地表可平均去除暴雨中∑16PAHs總質(zhì)量濃度的29.2%、瀝青路面則相對(duì)暴雨相應(yīng)的凈增19.5%；市內(nèi)較市郊實(shí)驗(yàn)林區(qū)瀝青交通路面的暴雨徑流中∑16PAHs總質(zhì)量濃度相對(duì)凈高 108.5%、水泥地表產(chǎn)流凈高34.9%；反映出市內(nèi)交通尾氣、環(huán)境滯塵對(duì)硬質(zhì)地表暴雨徑流中PAHs質(zhì)量濃度顯著影響、較市郊實(shí)驗(yàn)林區(qū)的相應(yīng)大7.4倍。

（2）城郊兩實(shí)驗(yàn)區(qū)暴雨P(guān)AHs組分質(zhì)量濃度對(duì)比

城郊兩實(shí)驗(yàn)區(qū)暴雨中 PAHs質(zhì)量濃度的檢測(cè)（17、22次）結(jié)果見(jiàn)圖5；暴雨中PHE質(zhì)量濃度最高、均值大于 25.0 ng·L?1，占 PAHs總的濃度的22.3%；其次是NAP質(zhì)量濃度較高、占PAHs總濃度的 14.0%；兩實(shí)驗(yàn)測(cè)區(qū)暴雨中除了ANA質(zhì)量濃度間有顯著差異外（P=0.038）、其余組分質(zhì)量濃度間均無(wú)顯著差異；在市內(nèi)實(shí)驗(yàn)區(qū)暴雨中 2—3環(huán)PAHs組分及FLA、BbF的質(zhì)量濃度均大于相應(yīng)的市郊實(shí)驗(yàn)林區(qū)的暴雨中相應(yīng)濃度，參引文獻(xiàn)進(jìn)行解析（武子瀾等，2014），市內(nèi)實(shí)驗(yàn)區(qū)暴雨中PAHs質(zhì)量濃度受源于石油揮發(fā)物、以及燃油排放物的影響相對(duì)較大；而市郊實(shí)驗(yàn)林區(qū)暴雨中高環(huán)的 IcdP、BghiP、BkF及4環(huán)BaA、CHR的質(zhì)量濃度相對(duì)較高，則暴雨中PAHs質(zhì)量濃度受源于汽柴油引擎與燃燒、煤燃燒排放物的影響較大。

圖5 城郊兩實(shí)驗(yàn)區(qū)暴雨中PAHs組分質(zhì)量濃度的對(duì)比Fig. 5 The comparison of the mass concentration of PAHs components in the rainstorm of the two experimental areas

2.3 城郊兩實(shí)驗(yàn)區(qū)硬質(zhì)地表暴雨徑流中 PAHs組分質(zhì)量濃度負(fù)荷的對(duì)比

城郊兩實(shí)驗(yàn)區(qū)瀝交通青路面暴雨徑流中 PAHs質(zhì)量濃度見(jiàn)圖6；市內(nèi)實(shí)驗(yàn)區(qū)徑流中平均質(zhì)量濃度較高組分有 PYR（61.5 ng·L?1）、PHE（55.2 ng·L?1）、FLA（47.2 ng·L?1）、CHR（40.9 ng·L?1），分別占徑流中PAHs質(zhì)量總濃度的18.8%、14.7%；瀝青交通路面暴雨徑流中ANA、DahA平均質(zhì)量濃度分別占徑流中PAHs總質(zhì)量濃度的19.4%、17.4%、14.9%、12.8%，除了徑流中ANA平均質(zhì)量濃度極顯著小于對(duì)應(yīng)的市郊實(shí)驗(yàn)林區(qū)外（P=0.001）、其余組分的質(zhì)量濃度均大于市郊測(cè)區(qū)；其中，瀝青交通路面暴雨徑流中質(zhì)量濃度極顯著大于市郊實(shí)驗(yàn)林區(qū)的組分有：PYR、PHE、FLA、CHR、NAP、BghiP、BaA、BaP、ANT、ACE（P=3.5E?10、0.0004、2.0 E?06、3.5E E?09、0.002、0.0012、0.0011、0.0083、8E E?08、0.0039）、而顯著大的組分為BbF（P=0.502）、其余組分的濃度間則不顯著。相比市郊實(shí)驗(yàn)林區(qū)瀝青交通路面暴雨徑流中質(zhì)量濃度，市內(nèi)實(shí)驗(yàn)區(qū)相對(duì)成倍凈增的組分依次為：CHR（3.41倍）、PYR（2.67）、ANT（1.52）和 BaP（1.29）、BghiP（1.19）、FLA（1.11），前3種組分為4、3環(huán)PAHs，而后3種組分則為優(yōu)控的高環(huán)PAHs種類(lèi)，其次相對(duì)凈增大于80%的組分還有 PHE（93%）、BaA（95%）、ACE（84%）；說(shuō)明城市內(nèi)的密集交通尾氣、環(huán)境沉積塵埃等對(duì)瀝青交通路面暴雨徑流中PAHs質(zhì)量濃度負(fù)荷增加貢獻(xiàn)是極顯著高于相應(yīng)的市郊實(shí)驗(yàn)林區(qū)。

圖6 城郊兩實(shí)驗(yàn)區(qū)瀝青路面暴雨地表徑中PAHs組分質(zhì)量濃度的對(duì)比Fig. 6 The mass concentration of PAHs components in RS-runoff on asphalt pavement of the two experimental areas

（2）兩實(shí)驗(yàn)區(qū)瀝青交通路面暴雨徑流中 PAHs質(zhì)量濃度受影響效應(yīng)

依照各實(shí)驗(yàn)區(qū)瀝青路面徑流與暴雨中 PAHs各組分的平均質(zhì)量濃度差、占暴雨中相應(yīng)質(zhì)量濃度的比來(lái)計(jì)量解析（圖7），兩實(shí)驗(yàn)區(qū)的瀝青路面徑流中相對(duì)凈增高于1.1倍的PAHs組分有全部4環(huán)PAHs及3種高環(huán)PAHs組分（圖7a），而相對(duì)凈減的有4—5種2—3環(huán)PAHs（圖7b），說(shuō)明交通尾氣排放、煤制品及木料的燃燒物對(duì)瀝青路面暴雨徑流中PAHs的貢獻(xiàn)影響較大，而瀝青交通路面則有吸附減少暴雨中多數(shù)2—3環(huán)PAHs組分的質(zhì)量濃度的效應(yīng)。市內(nèi)瀝青交通路面暴雨徑流中 PAHs的凈增加效應(yīng)是極其顯著，如徑流中屈（CHR）等7種PAHs組分的平均質(zhì)量濃度相對(duì)凈增加在11.02倍至1.12倍，分別是市郊實(shí)驗(yàn)林區(qū)相應(yīng)的2.1—24.4倍；而兩實(shí)驗(yàn)林區(qū)瀝青交通路面對(duì)暴雨中3—5種2—3環(huán)PAHs組分的質(zhì)量濃度產(chǎn)生了吸附去除機(jī)制（圖7b）。

圖7 兩實(shí)驗(yàn)區(qū)瀝青路面徑流與暴雨中PAHs組分平均質(zhì)量濃度差占暴雨中相應(yīng)的質(zhì)量濃度比Fig. 7 Concentration difference between every PAHs in Asp.R and RS that divided by the concentration in the RS in two test areas

（3）兩實(shí)驗(yàn)區(qū)暴雨水泥地表徑流PAHs質(zhì)量濃度的比較

盡管兩實(shí)驗(yàn)區(qū)地表暴雨徑流均無(wú)交通車(chē)輛影響，市內(nèi)實(shí)驗(yàn)區(qū)水泥地表暴雨徑流中5種2—3環(huán)、3種4環(huán)PAHs的質(zhì)量濃度均大于市郊實(shí)驗(yàn)林區(qū)相應(yīng)的濃度（圖8），而市郊實(shí)驗(yàn)林區(qū)的暴雨水泥地表徑流中5種高環(huán)PAHs組分的平均質(zhì)量濃度則大于相應(yīng)的市內(nèi)實(shí)驗(yàn)區(qū)。市內(nèi)實(shí)驗(yàn)區(qū)暴雨徑流中相對(duì)平均質(zhì)量濃度較高的PHE、NAP、FLA、PYR及CHR（32.8—8.11 ng·L?1），依次是相應(yīng)市郊實(shí)驗(yàn)林區(qū)相應(yīng)的1.2、1.5、1.1、1.3、1.7倍；而市郊測(cè)區(qū)水泥地表暴雨徑流中BaP、BkF、BbF及BghiP的平均質(zhì)量濃度則是相應(yīng)市內(nèi)測(cè)區(qū)的3.2、2.4、1.1、1.1倍，說(shuō)明兩實(shí)驗(yàn)區(qū)水泥地表滯塵等環(huán)境沉積物對(duì)暴雨徑流的PAHs組分濃度負(fù)荷貢獻(xiàn)的差別，即前者受石油類(lèi)揮發(fā)物及煤然品、木材燃后排放物對(duì)徑流PAHs濃度貢獻(xiàn)較大，后者則主要受燃油排放物的貢獻(xiàn)較大；如兩實(shí)驗(yàn)區(qū)水泥地表暴雨徑流中菲（PHE）的平均質(zhì)量濃度最大、且前者極顯著地高于后者（P=0.0029）。

圖8 城郊兩實(shí)驗(yàn)區(qū)水泥地表暴雨徑流中PAHs組分質(zhì)量濃度比較Fig. 8 Mass concentration of PAHs components of rainstorm-runoff on cement surface in two experimental areas

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

（1）兩實(shí)驗(yàn)區(qū)暴雨、瀝青路面地表徑流PAHs質(zhì)量濃度檢測(cè)結(jié)果，與美國(guó)南卡羅來(lái)納州不同城市暴雨徑流中PAHs較接近（Ngabe et al.，2000）；而瀝青路面暴雨徑流PAHs質(zhì)量濃度則較國(guó)內(nèi)上海等城市降雨徑流PAHs檢測(cè)濃度低（邊璐等，2013；武子瀾等，2014；謝繼峰等，2015）；其可能原因在于實(shí)驗(yàn)測(cè)區(qū)的環(huán)境及降雨等的差別；其一，市郊實(shí)驗(yàn)林區(qū)位于距市區(qū) 25 km的近郊森林公園內(nèi)（面積6600 hm2）、無(wú)石油類(lèi)廠(chǎng)礦且不受密集交通環(huán)境的影響；而市內(nèi)測(cè)區(qū)位于火爐山森林公園與天鹿湖森林公園中間的地帶，僅受G324公路交通及沿路居住區(qū)的環(huán)境影響；周邊無(wú)工業(yè)性或石油類(lèi)的環(huán)境影響，其二，兩測(cè)區(qū)的年雨量大、暴雨頻繁，尤是雨季降雨頻繁，多雨對(duì)近地表空氣及對(duì)測(cè)試環(huán)境的影響頻繁，如暴雨多發(fā)生在雨季、頻繁的降雨也對(duì)暴雨P(guān)AHs濃度有一定的影響。

（2）針對(duì)兩實(shí)驗(yàn)區(qū)瀝青交通路面暴雨徑流中PAHs質(zhì)量濃度的增加源，試以主成分及因子載荷法予以統(tǒng)計(jì)分析，統(tǒng)計(jì)結(jié)果表1顯示，市內(nèi)與市郊實(shí)驗(yàn)測(cè)區(qū)瀝青交通路面暴雨徑流中PAHs主成分1的差別在于：前者有4種高環(huán)PAHs組分、4環(huán)PAHs的和（∑4PAHs）的載荷高，方差貢獻(xiàn)達(dá)到61.6%；后者則有3種高環(huán)PAHs組分、2—3環(huán)PAHs的和，其方差貢獻(xiàn)僅為41.4%，若加上第二主成分的4環(huán)PAHs組分和，其累計(jì)方差貢獻(xiàn)才達(dá)63.7%，由此說(shuō)明前者瀝青交通路面的暴雨徑流PAHs濃度增加主要在于交通燃油的尾氣的貢獻(xiàn)顯著地大于相應(yīng)的后者。這個(gè)統(tǒng)計(jì)結(jié)果與結(jié)果分析中瀝青交通路面暴雨徑流中PAHs組分質(zhì)量濃度負(fù)荷增減差異，在影響或貢獻(xiàn)源上的分析相吻合。

表1 城郊兩實(shí)驗(yàn)區(qū)瀝青交通路面暴雨徑流PAHs（溶解相）旋轉(zhuǎn)后主因子載荷Table 1 Main factor load after rotation of sample PAHs (dissolved phase)in RS-Asp.R for the two test area

3.2 結(jié)論

（1）廣州市 1951—2009年的逐年發(fā)暴雨日數(shù)存在著 6—7年的周期性變化特征；市郊帽峰山林區(qū)與近鄰的五山街在 21次暴雨量對(duì)比顯示，林區(qū)因地形影響使7呈暴雨日雨量小于市內(nèi)測(cè)點(diǎn)；其主要差別在于暴雨的最大、次大降雨強(qiáng)度上顯著差異，林區(qū)地形的暴雨影響與降雨來(lái)向密切相關(guān)。

（2）城郊兩實(shí)驗(yàn)區(qū)的暴雨中∑16PAHs總的質(zhì)量濃度間無(wú)顯著差異、市內(nèi)高于市郊實(shí)驗(yàn)林區(qū)，市內(nèi)實(shí)驗(yàn)區(qū)暴雨中2—3環(huán)PAHs組分及FLA、BbF的平均質(zhì)量濃度均大于相應(yīng)的市郊實(shí)驗(yàn)林區(qū)，表明市內(nèi)測(cè)區(qū)暴雨中PAHs質(zhì)量濃度受源于石油類(lèi)揮發(fā)物、以及燃油排放物的影響較大；而市郊實(shí)驗(yàn)區(qū)暴雨中則以高環(huán)的IcdP、BghiP、BkF及4環(huán)BaA、CHR的平均質(zhì)量濃度相對(duì)較高，其受源于汽柴油引擎與燃燒、煤燃品及木材燃燒排放物的影響相對(duì)較大。

（3）兩實(shí)驗(yàn)區(qū)瀝青交通路面暴雨徑流∑16PAHs總質(zhì)量濃度的平均值間呈極顯著的差異、市內(nèi)是市郊實(shí)驗(yàn)林區(qū)的2.1倍；其中，相對(duì)后者凈增效率成倍的組分有：CHR（3.41倍）、PYR（2.67）、ANT（1.52）和 BaP（1.29）、BghiP（1.19）、FLA（1.11），而相對(duì)凈增效率大于80%的組分還有PHE（93%）、BaA（95%）、ACE（84%）；反映出城市內(nèi)的密集交通車(chē)尾氣、路面塵埃、沉降物等對(duì)瀝青交通路面暴雨徑流中PAHs質(zhì)量濃度影響效應(yīng)極顯著的大于相應(yīng)的市郊實(shí)驗(yàn)林區(qū)。

（4）通過(guò)徑流與暴雨中PAHs組分平均質(zhì)量濃度差占相應(yīng)暴雨中質(zhì)量濃度的比值來(lái)計(jì)量，兩實(shí)驗(yàn)區(qū)的瀝青路面徑流中高倍凈增的PAHs組分有全部4環(huán)PAHs和3種高環(huán)PAHs組分，而相對(duì)凈減均有4種2—3環(huán)PAHs組分，說(shuō)明交通尾氣排放、煤制品及木料燃燒物是瀝青交通路面暴雨徑流中 PAHs增加的主要貢獻(xiàn)源，而瀝青交通路面則能吸附暴雨中的低環(huán)PAHs組分。市內(nèi)實(shí)驗(yàn)區(qū)瀝青路面暴雨徑流的屈（CHR）等7種PAHs組分質(zhì)量濃度相對(duì)凈增加在11.02倍至1.12倍，分別是市郊實(shí)驗(yàn)林區(qū)相應(yīng)的2.1—24.4倍。

（5）城郊兩實(shí)驗(yàn)區(qū)水泥地表的暴雨徑流∑16PAHs總濃度的平均間無(wú)顯著差異、市內(nèi)是市郊的1.14倍，市內(nèi)實(shí)驗(yàn)區(qū)水泥地表徑流中PAHs質(zhì)量濃度受主要源于石油類(lèi)揮發(fā)物及煤燃品、木材燃燒排放物的貢獻(xiàn)相對(duì)較大，而市郊實(shí)驗(yàn)林區(qū)則主要受燃油排放物的貢獻(xiàn)則相對(duì)較大。