關(guān)鍵詞：高速公路服務(wù)區(qū)；徑流污染物排放特性；生物滯留池

中圖分類號：X506 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

前言

高速公路服務(wù)區(qū)是現(xiàn)代交通基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，為駕駛員和乘客提供了必要的支持和保障，確保在長途旅行中的舒適和安全。作為高速公路的重要組成部分，其環(huán)境質(zhì)量對交通安全和生態(tài)保護(hù)具有重要影響。然而，高速公路服務(wù)區(qū)在運營過程中會產(chǎn)生大量的徑流污染物，這些污染物主要來自于服務(wù)區(qū)的車輛清洗、衛(wèi)生間沖洗等，對周邊環(huán)境和地下水造成潛在威脅。因此，研究高速公路服務(wù)區(qū)徑流污染物的排放特性及去除方法具有重要意義。

文獻(xiàn)[1]基于收集的數(shù)據(jù)，建立污水處理站的碳排放模型，模擬不同條件下的碳排放情況。根據(jù)模型分析結(jié)果，評估不同碳減排策略的可行性，應(yīng)用于區(qū)域徑流污染物的排放特性分析，識別影響區(qū)域徑流污染物排放的關(guān)鍵因素。文獻(xiàn)[2]以長江經(jīng)濟(jì)帶為主要研究目的地，分析不同功能區(qū)的污染物指標(biāo)。根據(jù)分析結(jié)果，識別長江經(jīng)濟(jì)帶下墊面降雨徑流污染的主要來源，以及不同功能區(qū)的污染濃度差異。利用線性混合模型統(tǒng)計方法，分析污染物降雨徑流平均濃度與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的相關(guān)性，建立污染物濃度預(yù)測模型，實現(xiàn)污染預(yù)測。

綜上所述，開展高速公路服務(wù)區(qū)徑流污染物排放特性及去除方法的研究具有重要意義，也將為高速公路服務(wù)區(qū)的可持續(xù)發(fā)展提供有力支持。

1高速公路服務(wù)區(qū)徑流污染物排放特性研究

1.1研究區(qū)域概況

此次研究選取了位于南方某省的高速公路服務(wù)區(qū)作為研究區(qū)域。該服務(wù)區(qū)位于高速公路主線兩側(cè)，服務(wù)區(qū)周邊地形復(fù)雜，有山地、丘陵和平原等地貌類型。高速公路穿越多個生態(tài)敏感區(qū)域，如濕地、河流等。該服務(wù)區(qū)日均車流量約為4000輛次，主要車型為小型客車和貨車。車流量具有一定的季節(jié)性變化，節(jié)假日和春運期間車流量會增加。該服務(wù)區(qū)設(shè)施較為完善，設(shè)有加油站、餐廳、衛(wèi)生間等服務(wù)設(shè)施。此外，服務(wù)區(qū)還配備有污水處理設(shè)施和垃圾處理設(shè)施。服務(wù)區(qū)周邊環(huán)境較為復(fù)雜，與多個村落相鄰，距離最近的人口聚集區(qū)約為5公里。周邊有農(nóng)田、林地和河流等自然環(huán)境。

綜上所述，該研究區(qū)域具有一定的代表性，能夠為高速公路服務(wù)區(qū)徑流污染物排放特性及去除方法的研究提供實際案例和數(shù)據(jù)支持。同時，該區(qū)域也面臨著徑流污染物排放的環(huán)境問題，亟需采取有效的去除措施。

1.2研究區(qū)域采樣

在研究區(qū)域通過人工方式實施取樣監(jiān)測。在排水立管位置，通過等時間間隔法采集路面徑流樣品。采用每日定期灑水的維護(hù)方式確保路面的清潔，同時也有助于準(zhǔn)確收集路面徑流樣品。具體采樣方法如下：在2022年7月至2022年10月期間，挑選了7場具有代表性的降雨事件，并對徑流實施全程的等時間間隔采樣。具體的采樣間隔如下：在徑流開始后，每隔5分鐘實施一次采樣。每次采集水樣500毫升，并確保每場降雨至少采集10個水樣。將采集的水樣仔細(xì)標(biāo)記和編號，在采樣期間，應(yīng)用JJFZ-01型數(shù)字雨量計來同步觀測降雨的特征，包括降雨量、降雨歷時、降雨強(qiáng)度。每一場降雨結(jié)束后，將采集的徑流樣品帶回實驗室實施分析，以確定其水質(zhì)。

使用清潔的聚乙烯瓶采集水樣，避免使用金屬或塑料管，以防止引入雜質(zhì)。同時確保水樣具有代表性，避免混入泥沙、懸浮物等雜質(zhì)。對于各種降雨事件，對其實施降雨類型的劃分，具體劃分結(jié)果如下：

（1）特大暴雨：以二十四小時內(nèi)降雨量超過200mm為劃分依據(jù)；

（2）大暴雨：以二十四小時內(nèi)降雨量在100～200mm范圍內(nèi)為劃分依據(jù)；

（3）暴雨：以二十四小時內(nèi)降雨量≥50 mm或一小時內(nèi)降雨量≥16mm為劃分依據(jù)；

（4）大雨：以二十四小時內(nèi)降雨量在25.0～49.9mm范圍內(nèi)或一小時內(nèi)降雨量在8.1～15.99mm范圍內(nèi)為劃分依據(jù)；

（5）中雨：以二十四小時內(nèi)降雨量在10.0～24.9mm范圍內(nèi)或一小時內(nèi)降雨量在2.6～8.0 mn范圍內(nèi)為劃分依據(jù)；

（6）小雨：以二十四小時內(nèi)降雨量小于10mm或一小時內(nèi)降雨量小于2.5mm為劃分依據(jù)。

挑選的具有代表性的7場降雨事件的降雨類型統(tǒng)計結(jié)果如下：

小雨：

①事件序號：1，降雨歷時：218 min；降雨日期：2022-07-25：

②事件序號：3，降雨歷時：412 min；降雨日期：2022-08-15。

中雨：

①事件序號：2，降雨歷時：388 min；降雨日期：2022-07-28：

②事件序號：4，降雨歷時：220 min；降雨日期：2022-08-15。

大雨：

事件序號：6，降雨歷時：150 min；降雨日期：2022-09-22。

暴雨：

事件序號：5，降雨歷時：82min；降雨日期：2022-09-12。

大暴雨：

事件序號：7，降雨歷時：62min；降雨日期：2022-10-14。

1.3污染指標(biāo)與測定方法

在研究中，結(jié)合相關(guān)研究，將徑流污染物測定類型定為重金屬離子、COD、防銹油、總氮、總磷。

其中，重金屬離子包括Cd、Ni、Cr、Cu、Zn、Pb，重金屬離子測定的流程如下：對采集的水樣實施過濾，以去除懸浮物和顆粒物。根據(jù)需要測定的重金屬元素種類和濃度，使用硝酸將樣品稀釋至5%的濃度，以便于ICP-MS的測定。將稀釋后的樣品引入ICP-MS儀器中，實施重金屬元素的測定。在測定過程中，應(yīng)遵循儀器操作規(guī)程，控制好儀器參數(shù)，以保證測定結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

COD的測定流程如下：準(zhǔn)備充足的催化劑（硫酸銅）和濃硫酸。對采集的樣品實施預(yù)處理，去除雜質(zhì)并進(jìn)行過濾，便于后續(xù)的消解過程。在處理后的樣品中加入濃硫酸和硫酸銅試劑，確保加入的試劑與樣品充分混合。將加入試劑的樣品放人密閉的消解管中實施消解，保持一定的溫度和壓力，確保樣品能夠完全消解。待樣品消解完成后，將消解管冷卻至室溫，然后打開管蓋，使用分光光度計對消解后的樣品實施測量，測定其COD值。

防銹油的測定流程如下：對采集的水樣實施預(yù)處理：采用離心分離法去除其中的懸浮物、泥沙等雜質(zhì)。在預(yù)處理后的水樣中加入適量的石油醚作為有機(jī)溶劑實施萃取。萃取過程中使用真空泵以提高萃取效率。使用抽濾機(jī)對萃取后的水樣實施分離，使有機(jī)相與水相分離。使用烘箱對分離后的有機(jī)相實施濃縮，去除多余的溶劑。對濃縮后的有機(jī)相實施稱重，測量防銹油的重量。

總氮、總磷的測定流程如下：將預(yù)處理后的水樣調(diào)節(jié)至pH 6.0～8.5，以便于后續(xù)的離子交換分離。通過離子交換柱對水樣實施分離，使總氮、總磷與其他離子分開。根據(jù)總氮、總磷的性質(zhì)，選擇的分離柱為陰離子交換柱。通過電導(dǎo)檢測器實施總氮、總磷含量檢測，并設(shè)置215nm的檢測波長。

針對每條徑流實施了污染指標(biāo)的測試，結(jié)合降雨的特性，對污染物變化的規(guī)律和特點實施了深入分析。

1.4徑流污染物排放特性分析

1.4.1重金屬離子排放特性分析

由于小雨與中雨這四個降雨事件具有降雨歷時較長，強(qiáng)度較低的共同點，因此對這四個降雨事件實施綜合性分析。由于暴雨與大暴雨這兩個降雨事件具有降雨歷時較短，強(qiáng)度較高的共同點，因此對這兩個降雨事件實施綜合性分析。重金屬離子的測試結(jié)果見圖1。

根據(jù)圖1測試結(jié)果可知，重金屬離子在徑流初期迅速達(dá)到峰值，不受徑流沖刷作用的影響。在整場徑流過程中，濃度隨著降雨量的增大而減小，并不斷波動。在徑流末期重金屬離子的濃度依然較高?？梢钥闯?，降雨過程中，重金屬離子的出流受徑流沖刷作用的影響較小。污染物濃度的變化主要與雨強(qiáng)變化導(dǎo)致的徑流量變化的稀釋作用有關(guān)。具體來說，重金屬離子總量與雨量呈正相關(guān)關(guān)系，與降雨強(qiáng)度則呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。

1.4.2 COD排放特性分析

對于各類型降雨，COD的測試結(jié)果見圖2。

根據(jù)圖2可知，COD濃度在徑流初期達(dá)到峰值，隨后迅速下降。在整個徑流過程中，濃度隨著徑流量的變化而波動。降雨強(qiáng)度越大，徑流量越大，污染物濃度越低。簡而言之，COD的濃度變化與徑流量和降雨強(qiáng)度密切相關(guān)。

1.4.3防銹油排放特性分析

對于各類型降雨，防銹油的測試結(jié)果見圖3。

根據(jù)圖3顯示，防銹油濃度在徑流初期達(dá)到峰值，隨后緩慢下降，這是由于油類受雨水沖刷的作用相對較小。并且降雨強(qiáng)度越大，防銹油濃度越低。整體來說，防銹油濃度變化與徑流量和降雨強(qiáng)度相關(guān)，其中與降雨強(qiáng)度關(guān)聯(lián)性更強(qiáng)。

1.4.4總氮、總磷排放特性分析

對于各類型降雨，總氮、總磷的測試結(jié)果見圖4。

當(dāng)降雨量增大，徑流量增大時，總氮、總磷的排放量也隨之增加。這是因為更大的徑流量更容易將總氮、總磷沖刷人排水系統(tǒng)中，從而導(dǎo)致排放量的增加。由于多種因素的影響，如不同時間點的車輛流量、降雨強(qiáng)度和地表覆蓋狀況等，總氮、總磷的排放量會呈現(xiàn)一定的波動性。同時總氮、總磷的排放不隨著降雨徑流量的立即增加而增加，而是存在一定的滯后效應(yīng)。這可能與地表吸收、化學(xué)反應(yīng)速率和排水系統(tǒng)的響應(yīng)時間有關(guān)，以及總氮、總磷在徑流中會與其他污染物相互作用，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)或轉(zhuǎn)化，這種相互作用使總氮、總磷在后期濃度變低。

2高速公路服務(wù)區(qū)徑流污染物去除方法研究

2.1雙層生物滯留池設(shè)計

設(shè)計兩種雙層生物滯留池，每層的滲透率不同。測試兩種雙層生物滯留池的徑流污染物去除能力。

第一種雙層生物滯留池的填料鋪設(shè)狀況如下：

上層填料：

（1）鋪設(shè)厚度：400mm；

（2）填料及配比：砂土（70%）+煤渣（10%）+石英砂（20%）。

下層填料：

（1）鋪設(shè)厚度：800 mm；

（2）填料及配比：砂土（65%）+粉煤灰（30%）+發(fā)酵報紙（5%）。

碎石過渡層：

（1）鋪設(shè)厚度：200 mm；

（2）填料及配比：粒徑8～10 mm碎石。

卵石承托層：

（1）鋪設(shè)厚度：150 mm；

（2）填料及配比：粒徑10～20卵石。

第二種雙層生物滯留池的填料鋪設(shè)狀況如下：

上層填料：

（1）鋪設(shè)厚度：400 mm；

（2）填料及配比：砂土（60%）+煤渣（20%）+石英砂（20%）；

下層填料：

（1）鋪設(shè)厚度：800mm；

（2）填料及配比：砂土（65%）+鋁污泥（30%）+發(fā)酵報紙（5%）。

碎石過渡層：

（1）鋪設(shè)厚度：200 mm；

（2）填料及配比：粒徑8～10 mm碎石。

卵石承托層：

（1）鋪設(shè)厚度：150mm；

（2）填料及配比：粒徑10～20卵石。

其中卵石承托層位于最底層，接著鋪設(shè)下層，將碎石過渡層作為下層與上層的過渡層，最后鋪設(shè)上層。為了促使微生物系統(tǒng)快速形成并發(fā)揮穩(wěn)定的去除效果，采用周圍地區(qū)的混合雨水來澆灌雙層生物滯留池，共持續(xù)一個半月。在接種微生物期間，按照布水與落千周期比為1：3的比例實施操作，確保每個周期內(nèi)系統(tǒng)的滲透率和含氧率得到恢復(fù)。

2.2徑流污染物去除效果比較

兩種雙層生物滯留池對于重金屬離子、COD、防銹油、總氮、總磷的去除效果見表1。

兩種雙層生物滯留池對于幾種徑流污染物的去除效果均較好，然而對比可見第二種雙層生物滯留池對于重金屬離子、COD、防銹油、總氮、總磷的去除效果更好，特別是對總氮、總磷的去除效果明顯更佳。

3結(jié)束語

在高速公路服務(wù)區(qū)的運營過程中，徑流污染物的排放是一個不可忽視的環(huán)境問題。此研究通過實地測定，深入分析了服務(wù)區(qū)徑流污染物的主要成分與排放規(guī)律，并探究了影響因素，提出并驗證了針對性的徑流污染物去除方法。實驗結(jié)果表明，重金屬離子在徑流初期迅速達(dá)到峰值，在徑流過程中，濃度隨著降雨量的增大而減小。COD濃度在徑流初期達(dá)到峰值，隨后迅速下降。防銹油濃度在徑流初期達(dá)到峰值，隨后緩慢下降。當(dāng)降雨量增大，徑流量增大時，總氮、總磷的排放量也隨之增加。第二種雙層生物滯留池對于徑流污染物的去除效果更好。通過此研究期望能夠?qū)崿F(xiàn)高速公路服務(wù)區(qū)徑流污染物的有效控制，降低對環(huán)境和生態(tài)的負(fù)面影響。