國內(nèi)外工業(yè)區(qū)降雨徑流污染狀況初步分析

胡宇惠

(長江流域水資源保護局上海局，上海 200120)

國內(nèi)外工業(yè)區(qū)降雨徑流污染狀況初步分析

胡宇惠

(長江流域水資源保護局上海局，上海 200120)

根據(jù)對國內(nèi)外多個工業(yè)區(qū)降雨徑流中各污染物成分及其濃度、特性進行的分析，總結(jié)出了一些特點，提出了一些比較具有規(guī)律性的結(jié)論。這些結(jié)論對于研究工業(yè)區(qū)降雨徑流的污染狀況，特別是對初期雨水的處理、工業(yè)區(qū)水環(huán)境影響評價以及雨水排放口設置的理論等，具有參考及指導意義。

降雨;徑流;污染;初步分析;國內(nèi)外

隨著經(jīng)濟社會發(fā)展及人口激增，水的需求量日趨增加，水資源短缺問題越來越突出。節(jié)約用水，提高水資源利用率，減少水資源浪費是關(guān)鍵。工業(yè)企業(yè)是用水大戶，目前許多企業(yè)除了提高污水的處理能力，實現(xiàn)“中水”再利用外，同時也開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。

水行政主管部門在審批企業(yè)新建雨水排放口設置時應進行相關(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，國內(nèi)在降雨徑流的水質(zhì)研究方面針對城市市區(qū)、工業(yè)區(qū)的監(jiān)測及研究相對較少。筆者在查閱眾多國內(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)雨水排放口的設置論證提供參考依據(jù)。

1 國外降雨涇流污染狀況分析

1.1 廢品收購站和金屬回收場

據(jù)有關(guān)研究資料，美國一些廢品收購和金屬回收等場所降雨徑流中的金屬，尤其是Zn、Cu和Pb的濃度很高。廢品堆放場金屬濃度見表1。

表1 廢品堆放場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氫化合物、營養(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。

美國學者在工業(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;無論是第1次雨水沖刷還是經(jīng)過幾個小時的降雨，或是在整個降雨期間甚至很多年后都將有金屬滲出?？死说热?008年對傳統(tǒng)鍍鋅金屬嵌板開展了為期2 a的中試監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)屋頂徑流中鋅濃度在5～30 mg/L。同時還發(fā)現(xiàn)，開始幾個月屋頂中剛處理過的木材嵌片經(jīng)雨水淋溶作用，其產(chǎn)生的徑流中銅離子的含量超過5 mg/L，且濃度水平超過了水生生物標準。

1.3 某地工業(yè)區(qū)與其他土地利用類型狀況對比

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較高，對未利用地監(jiān)測的各組分濃度均較低。在所有監(jiān)測的土地利用類型中，徑流中的總氮濃度沒有明顯差異。表3為美國某地不同土地利用類型的降雨徑流污染狀況(數(shù)據(jù)摘錄自NSQD)。

表3 美國某地不同土地類型降雨徑流水質(zhì)中值

1.4 建筑場地

在美國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型都要大，比工業(yè)場地分別多8倍和18倍，是農(nóng)田的26倍。雖然建筑施工場地只占了整個水域土地總面積的一小部分，實際上建筑施工場地給梅諾摩尼水域帶來的沉積物和磷比其他土地利用類型多很多。

1.5 韓國清州市

對韓國清州市不同工業(yè)類型的降雨徑流水質(zhì)進行的調(diào)查表明，其相互間的差異并不明顯，調(diào)查結(jié)果見表4。

表4 韓國清州工業(yè)區(qū)路面降雨徑流污染物濃度 mg/L

2 國內(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管渠內(nèi)排除。

將廠區(qū)內(nèi)各生產(chǎn)車間處理后達標排放的生產(chǎn)廢水、生活污水以及雨水資源排入環(huán)繞廠區(qū)一周的護廠河，再通過泵站集中向外排放。在排水口采集的水樣的污染情況，能真實地反應鋼鐵企業(yè)合流制降雨徑流的污染狀況，見表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 5.7 km，寬20 m，瀝青混凝土路面，道路兩側(cè)設路基石，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、機械制造等企業(yè)。排水體制為分流制，管線總長為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2006年11月～2008年9月收集的該路段14場降雨徑流水樣進行分析。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，超過了《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB 3838－2002)的 V類水體標準;COD、SS、NH3－N、TN和 TP的污染負荷分別為846、1 337、16、45、6 kg/hm2·a，與國外工業(yè)區(qū)徑流水質(zhì)調(diào)查結(jié)果相比，該路段的TP負荷與韓國的相近，但COD和SS污染負荷分別是韓國的3倍和7倍;SS污染負荷約為美國的2倍，TN和TP污染負荷約為美國的3～5倍。說明該工業(yè)區(qū)的徑流水質(zhì)較差，土壤侵蝕問題比較嚴重。

2.3 廈門島工業(yè)區(qū)

廈門島面積約120 km2。受亞熱帶季風氣候影響，廈門溫和多雨，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月在廈門島某工業(yè)區(qū)采集了降雨徑流水樣并進行實驗室分析。本次降雨雨量12 mm，且降雨集中，歷時較短，比較有場次代表性，能真實反映廈門徑流氮磷污染的負荷產(chǎn)生量。監(jiān)測結(jié)果見表6。

表6 廈門島某工業(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，對天津市張家窩工業(yè)區(qū)的豐澤路路面雨水進行了監(jiān)測，共采集10場降雨，獲得7次有效數(shù)據(jù)。雨水監(jiān)測結(jié)果見表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)量標準》(GB3838－2002)，路面徑流中Cu和Hg的污染不嚴重，EMC中值低于Ⅴ類標準;Cr污染較重，EMC中值接近Ⅴ類標準;重金屬Fe、Cd污染最嚴重，Cd濃度高于Ⅴ類標準，是標準值的1～1.2倍。與再生水回用景觀水體的水質(zhì)標準對比，F(xiàn)e濃度的EMC中值是標準的1.35～1.47倍。監(jiān)測表明:天津市工業(yè)區(qū)路面降雨徑流重金屬污染嚴重，F(xiàn)e、Cr和Cd濃度較高，污染貢獻率大，是路面徑流的主要污染物。

2.5 揚州市某工業(yè)區(qū)

2004年2月21日至5月28日在揚州大學某校區(qū)宿舍樓屋頂采集了共10場降雨的樣品，分析測定了 pH、溫度(℃)、COD、SS、Mg、Pb、Cu、Zn、K、Ca、Na、離子態(tài)氨。采樣點靠近工業(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烈，因此監(jiān)測結(jié)果基本能反映工業(yè)區(qū)的徑流水質(zhì)狀況。監(jiān)測值見表8。

表8 揚州大學宿舍樓屋頂降雨徑流監(jiān)測值 mg/L

3 結(jié)論

對國內(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)類型的降雨徑流污染資料缺乏，因此在以后的研究工作中，應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，同時為企業(yè)雨水排放口的設置論證提供依據(jù)。

P333.1

A

1006-0081(2011)12-0024-03

2011-10-09

胡宇惠，女，長江流域水資源保護局上海局，工程師.