關(guān)于面源污染減排研究綜述

李 亞 孔令為 梅榮武 于海瀛 王 震 蔣 濤 王曉敏

(1.浙江省環(huán)境保護(hù)科學(xué)設(shè)計(jì)研究院，杭州 310007；2.浙江師范大學(xué)地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，金華 321004)

關(guān)于面源污染減排研究綜述

李 亞1，2孔令為1梅榮武1于海瀛2王 震1蔣 濤1王曉敏1

(1.浙江省環(huán)境保護(hù)科學(xué)設(shè)計(jì)研究院，杭州 310007；2.浙江師范大學(xué)地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，金華 321004)

隨著污染控制技術(shù)的不斷成熟，點(diǎn)源污染已經(jīng)基本得到控制，面源污染引發(fā)的環(huán)境問題日益凸顯。引發(fā)面源污染因素眾多，難以控制，因此對(duì)環(huán)境造成的危害較大。系統(tǒng)綜述了國內(nèi)外面源污染的研究現(xiàn)狀、不同功能區(qū)常用面源污染防控對(duì)策及末端處理技術(shù)。

面源污染；研究現(xiàn)狀；防控對(duì)策；處理技術(shù)

面源污染是指溶解或者固體的污染物從非指定地點(diǎn)，隨降水或者融雪等降流的沖刷過程，進(jìn)入受納水體進(jìn)而造成的有機(jī)污染、水體富營養(yǎng)化或有毒有害等其他形式的污染[1]。國外早在30年前就已經(jīng)開展了面源污染研究工作，其內(nèi)容包括概念、理論、模型、管理，以及新技術(shù)應(yīng)用等多種手段[2]。在開展的關(guān)于，標(biāo)志著我國面源污染研究開始于80年代湖泊水體富營養(yǎng)化調(diào)查，隨后在北京、蘇州、杭州、南京等經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的城市開展了面源污染治理工作。近年來，有關(guān)研究人員開展了三大河流、三大湖泊流域的水體污染治理工作，證實(shí)了面源污染具有極大危害性[3]。本研究內(nèi)容將重點(diǎn)介紹面源污染問題、國內(nèi)外治理面源污染現(xiàn)狀、不同功能區(qū)常用面源污染防控對(duì)策及末端處理技術(shù)。

1 國內(nèi)外面源污染研究現(xiàn)狀

西方發(fā)達(dá)國家對(duì)面源污染研究較早，始于上個(gè)世紀(jì)70年代[4，5]。Viklander[6]等人分析了城市街道表面沉積物顆粒中重金屬的含量以及對(duì)顆粒進(jìn)行粒徑分級(jí)，以此研究了路面沉積物和環(huán)境以及該區(qū)域交通流量之間的關(guān)系。Characklis[7，8]等人通過對(duì)路面排水口的水質(zhì)狀況進(jìn)行連續(xù)性監(jiān)測分析，確定了在地表徑流過程中金屬存在狀態(tài)以及分布特征；GD.Saraterd等[9]的研究表明，清掃道路帶去的物質(zhì)以較大粒徑的顆粒物為主，路面清掃除去路面的沉積物，對(duì)于徑流污染的減排具有重要作用。

我國關(guān)于面源污染研究工作晚于發(fā)達(dá)國家，但發(fā)展較為迅速。李立青[10]等以漢陽十里鋪?zhàn)鳛檠芯繀^(qū)域，對(duì)城市徑流污染過程和排放特征進(jìn)行研究，表明城市降雨徑流濃度污染早于徑流的峰值，初期雨水的沖刷效應(yīng)較為明顯。葛釗宇[11]在分析了重慶市九龍坡農(nóng)村面源污染的基礎(chǔ)上，總結(jié)了農(nóng)村面源污染存在的問題和治理現(xiàn)狀，概述了農(nóng)村非點(diǎn)源污染治理減排措施和成效，從而提出了治理農(nóng)村非點(diǎn)源污染的有效建議。吳碧瓊[12]等人借助GIS平臺(tái)，運(yùn)用分布式模型SWAT于萊溪河流域農(nóng)村面源污染進(jìn)行模擬研究，進(jìn)行了適用性評(píng)價(jià)和模擬應(yīng)用分析，徑流和氨氮負(fù)荷模擬結(jié)果良好，表明SWAT模型在農(nóng)村面源污染負(fù)荷研究模擬方面具有適用性。清華大學(xué)課題組對(duì)云南滇池流域面源污染問題進(jìn)行長期研究，在面源污染防控技術(shù)和設(shè)備、工程施工、軟件開發(fā)和運(yùn)行管理維護(hù)等方面取得了眾多成果，對(duì)于將來我國治理面源污染問題上具有極大的幫助[13]。

2 不同功能區(qū)常用面源污染防控對(duì)策

國內(nèi)外對(duì)面源污染的治理多從用工程和非工程措施兩個(gè)方面進(jìn)行考慮。非工程措施主要是發(fā)揮政府管理職能，加強(qiáng)城市管理，增加路面清掃頻率減少地表沉積物，從而減少地表徑流的污染。工程措施主要包括：(1)植被控制；(2)滲濾系統(tǒng)；(3)綠地；(4)透水鋪裝；(5)地表徑流旋流分離；(6)生態(tài)護(hù)坡；(7)人工濕地；(8)滯留塘或池等。

2.1 居民區(qū)

居民區(qū)所受污染較少，雨水徑流水質(zhì)污染較輕，常用的防控手段以植被綠地為主，在治理污染的同時(shí)還可以美化環(huán)境。雨水匯流入蓄水池，經(jīng)過沉淀處理后可回用于生活，如洗車，沖廁所等[14]。綠地區(qū)域可以改造為下凹式綠地，部分庭院、道路等硬化地面可以改造成透水鋪墊，屋頂徑流雨水可以就近排放到綠地內(nèi)或者透水地面進(jìn)入蓄水池或用于地下水回補(bǔ)。收集屋頂、地面徑流雨水進(jìn)入沉淀池，通過過濾和沉淀處理后可用于回補(bǔ)地下水[15]，并在沉淀池內(nèi)安裝水泵，經(jīng)沉淀后的雨水抽至人工湖進(jìn)行補(bǔ)水，也可用來澆灌綠地，洗車和沖廁所。

2.2 商業(yè)區(qū)

商業(yè)區(qū)人流量和車流量比較密集，由此產(chǎn)生的污染較重，隨雨水地表徑流產(chǎn)生產(chǎn)生的水質(zhì)較差，商業(yè)區(qū)地表徑流常用的防控技術(shù)如下：(1)部分人行道和非機(jī)動(dòng)車道，可以改造為透水路面；(2)因特殊要求不能改建為透水路面，同時(shí)只有人行道和非機(jī)動(dòng)車車道的路面，其雨水可通過環(huán)保型雨水口對(duì)污染物進(jìn)行初期徑流處理后，流入雨水收集管線，然后匯集到地下蓄水池，最后進(jìn)行處理后回用；(3)機(jī)動(dòng)車道路由于其特殊性可以建造成不透水路面，其雨水狀況一般污染較重，可以通過徑流排入市政管網(wǎng)輸送到污水廠處理后排放。

2.3 工業(yè)區(qū)

通過采樣調(diào)查，工業(yè)區(qū)污染嚴(yán)重，各種污染物的指標(biāo)都嚴(yán)重超標(biāo)，建議工業(yè)區(qū)的雨水就近排入附近的污水處理廠處理，經(jīng)達(dá)標(biāo)處理后，排入附近水體。

2.4 交通路面

部分人行道和非機(jī)動(dòng)車道路，可改造為透水路面，雨水收集后排入沉淀池，經(jīng)沉淀池處理后再排入周邊河流，道路邊入河口建生態(tài)護(hù)坡，對(duì)于機(jī)動(dòng)車道周邊綠化帶和馬路中間綠化帶，可改建為下凹式綠地。

2.5 綠地、公園

公園匯集的雨水通常用于水景湖補(bǔ)水、滲透回補(bǔ)地下、綠化用水和灌溉等，公園里不同區(qū)域的雨水利用情況可歸納如下：

公園一般以綠地為主，因地制宜，可以將道路、廣場兩側(cè)地勢較為平緩處的綠地改造為下凹式，雨水經(jīng)過綠地的攔截過濾作用，可有效的去除懸浮物質(zhì)和有機(jī)污染物質(zhì)[16]。公園的停車場地，公眾踩踏娛樂、休閑地塊，可鋪設(shè)透水磚或使用嵌草磚鋪裝。

2.6 農(nóng)業(yè)區(qū)

因農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的普遍性，相比較其它種類的面源污染治理難度更大，是造成水體水質(zhì)惡化的主要原因之一[17]。有關(guān)農(nóng)業(yè)面源污染治理常用的技術(shù)措施有源頭控制和過程阻斷[18]。目前采取的治理措施如下：(一)轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)耕作方式，強(qiáng)調(diào)科學(xué)種植，減少農(nóng)藥、化肥的使用量。(二)污染物擴(kuò)散途徑進(jìn)行嚴(yán)格控制，運(yùn)用適當(dāng)?shù)拇胧?，如沉砂池、滲濾池、集水設(shè)施和水處理設(shè)施等工程手段，實(shí)現(xiàn)面源污染減排。(三)政府介入與管理，加強(qiáng)環(huán)境宣傳教育，改變?nèi)藗儌鹘y(tǒng)耕作觀念，調(diào)動(dòng)公眾參與的積極性，確保農(nóng)業(yè)面源污染得到有效控制。

3 面源污染末端處理技術(shù)

3.1 收集調(diào)蓄處理

3.1.1 雨水儲(chǔ)存罐/調(diào)蓄水池

房屋面的雨水相比較其它地方的雨水較為清潔，并且收集較為容易，適用于儲(chǔ)存罐收集。國外普遍使用的雨水儲(chǔ)蓄池為塑料制品，通常安置于室外，和屋面的雨水管相連。蓄水池的容積一般較大，可用不透水的材料制成，形狀多樣，可制成圓形或方形，亦可安置于地上或者地下[19]。雨水儲(chǔ)存罐/調(diào)蓄水池通常具有封蓋、出水管、閥門以及溢流管等。

3.1.2 雨水調(diào)蓄池

路面初期雨水通常含有大量污染物質(zhì)，直接排入水體會(huì)造成水質(zhì)污染，可以在截流雨水的過程中設(shè)置雨水調(diào)蓄池，通過調(diào)蓄池處理后的水排入附近水體。雨水調(diào)蓄池的設(shè)置，在對(duì)初期雨水調(diào)蓄的同時(shí)，還可以通過添加化學(xué)藥劑對(duì)雨水進(jìn)行混凝、沉淀等處理，對(duì)于雨水污染負(fù)荷的降低具有較好的效果[20]。因此可以利用天然地勢條件，將水渠或者池塘改造為雨水調(diào)蓄池。國內(nèi)外治理案例表明，在一些主要的雨水排放口或者支流口設(shè)置雨水調(diào)蓄池，經(jīng)其過濾沉淀處理后排放，從而控制初期雨水面源污染問題，是一項(xiàng)實(shí)際可行的治理措施。

3.2 生態(tài)浮床

生態(tài)浮床主要由人工浮體與水生植物和固定系統(tǒng)組成，以人工浮床為載體通過固定系統(tǒng)將水生植物固定于河面上，水生植物利用水中的營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行生命代謝活動(dòng)，將部分污染物質(zhì)去除，從而使水體水質(zhì)得以凈化[21]。

(1) 浮床上的水生植物利用水體中的氮、磷等水體富營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行光合作用，將其轉(zhuǎn)化成CO2、H2O或無機(jī)鹽，從而去除水中有機(jī)物質(zhì)。

(2)植物可以將氧氣輸送到根部區(qū)域，使根區(qū)的環(huán)境分為好氧、兼氧和厭氧三種狀態(tài)，為微生物生長繁殖提供了良好的環(huán)境，使得根區(qū)成為良好的微生物固著載體—“生物膜載體”，提高了凈化效率。

(3)部分水生植物在生長過程中由于植物的化感作用，能夠分泌藻類生長的化學(xué)物質(zhì)，具有防止和緩解水體富營養(yǎng)化功能的作用。

3.3 人工濕地

人工濕地系統(tǒng)是常用的面源污染末端治理技術(shù)，其凈化污水機(jī)理是在基質(zhì)、微生物和植物組成的生態(tài)系統(tǒng)中，通過物理、化學(xué)和生物的聯(lián)合過程，去除水中的污染物質(zhì)，從而使污水得以凈化[22]。人工濕地生態(tài)系統(tǒng)處理污水工藝流程圖見圖1。

圖1 人工濕地系統(tǒng)一般工藝流程圖

3.3.1 復(fù)合型人工濕地技術(shù)

復(fù)合型人工濕地是利用天然土壤或者人工填料以及依靠其為載體生長在其上的水生植物、微生物和動(dòng)物組成的生態(tài)系統(tǒng)。具有投資少，在處理污水過程中易于管理，并且基本上不需要運(yùn)行費(fèi)用等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還可加大綠色面積，起到美化環(huán)境和凈化空氣的作用。

3.3.2 溝渠濕地技術(shù)

農(nóng)田灌溉過程中需使用農(nóng)田灌溉溝渠，其可作為農(nóng)田水徑流、河流、水庫等水體的緩沖帶[24]，根據(jù)農(nóng)業(yè)面源污染特點(diǎn)，將農(nóng)田水排入溝渠中并在其中停滯，形成溝渠濕地生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境，在濕地系統(tǒng)的凈化作用下，不僅可以去除農(nóng)業(yè)面源污染中的多種污染物，同時(shí)還能能調(diào)蓄雨水，調(diào)節(jié)降雨徑流的速度，從而緩解水土流失問題。

3.3.3 多水塘技術(shù)

多水塘技術(shù)是面源污染末端處理常用技術(shù)，在生態(tài)環(huán)境的治理方面具有一定作用[25]。其可利用自然地勢低洼處進(jìn)行筑壩或者采用人工方式開挖形成。研究表明多水塘技術(shù)可以有效的去除懸浮物，在降雨徑流過程中可以儲(chǔ)蓄雨水，減緩雨水徑流速度，從而在在塘中沉降大量懸浮物質(zhì)[26]。

3.3.4 緩沖帶技術(shù)

緩沖帶指靠近受納水體、其上覆蓋植被的地帶[27]。緩沖帶的植物對(duì)雨水中的污染物質(zhì)具有良好的吸收、沉淀效果，可以在其流入受納水體之前起到凈化、過濾的緩沖作用，從而改善水體水質(zhì)。

4 建 議

(1) 引發(fā)面源污染因素眾多，難以控制，因此對(duì)環(huán)境造成的危害較大。在面源污染的治理過程中要因地制宜，統(tǒng)籌規(guī)劃，充分利用地形優(yōu)勢并結(jié)合現(xiàn)有治理防治技術(shù)，雙管齊下。

(2) 加大對(duì)面源污染形成過程、機(jī)理以及影響因素的研究，進(jìn)而形成完整的面源污染控制減排體系。

(3)我國對(duì)面源污染治理的意識(shí)相對(duì)薄，應(yīng)加強(qiáng)政府引導(dǎo)作用，加強(qiáng)環(huán)境宣傳教育，推動(dòng)公眾積極參與。

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ReviewofResearchonEmissionReductionofNon-pointSourcePollution

LI Ya1，2KONG Lingwei1MEI Rongwu1YU Haiying2WANG Zhen1JIANG Tao1WANG Xiaomin1

(1.Environmental Science Research & Design Institute of Zhejiang Province，Hangzhou 310007；2.School of geography and environmental science，Zhejiang Normal University，Jinhua，321004)

With the development of pollution control technology，point source pollution has been basically controlled，and the environmental problems caused by non-point source pollution have become increasingly prominent.There are many factors causing non-point pollution，which are difficult to control，so the harm to environment is great.The research status of source pollution at home and abroad，the prevention and control measures of common non-point source pollution and end treatment technology in different functional areas are systematically reviewed.

non-point pollution；research status；non-point source pollution control；treatment technique

X21

A

1673-288X(2017)05-0050-03

項(xiàng)目資助：國家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)(No.2014ZX07101-012-04)

李亞，碩士，研究方向?yàn)樗廴痉揽?/p>

孔令為，高級(jí)工程師，博士后；研究方向?yàn)樗幚砑夹g(shù)，生態(tài)修復(fù)，環(huán)保新材料等

文獻(xiàn)格式：李 亞 等.關(guān)于面源污染減排研究綜述[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2017，42(5)：50-52.