城市非點(diǎn)源污染及其防治研究綜述

(重慶交通大學(xué)河海學(xué)院 重慶 400074)

一、引言

水環(huán)境污染已經(jīng)成為全球共同面臨的棘手問(wèn)題。對(duì)于我國(guó)來(lái)說(shuō)，近幾年隨著國(guó)家發(fā)展，科學(xué)技術(shù)提高以及對(duì)污染問(wèn)題的重視而制定的一系列相關(guān)措施，在點(diǎn)源污染處理方面取得較大進(jìn)步；但在非點(diǎn)源污染問(wèn)題方面形式仍然嚴(yán)峻，并且是研究難點(diǎn)之一，嚴(yán)重影響了城市水環(huán)境。而中國(guó)城市建設(shè)的飛快發(fā)展，城市化進(jìn)程中人類過(guò)度排放廢氣廢水以及不合理活動(dòng)使城市水體污染越來(lái)越嚴(yán)重，城市非點(diǎn)源污染日益突出，這一現(xiàn)象也受到了人們的高度關(guān)注。為了有效控制城市非點(diǎn)源污染，相關(guān)研究人員從城市非點(diǎn)源污染的性質(zhì)、特征、形成過(guò)程等方面著手，利用國(guó)外先進(jìn)模型技術(shù)，再根據(jù)我國(guó)城市特點(diǎn)，對(duì)城市非點(diǎn)源污染的控制提出了一些具有建設(shè)意義的措施。因此，防治城市非點(diǎn)源污染，保護(hù)城市水環(huán)境，有助于為居民提供一個(gè)健康綠色生活環(huán)境。

二、城市非點(diǎn)源污染概念

非點(diǎn)源污染源是水體污染根據(jù)污染源特性的不同而劃分出來(lái)的一部分水體污染，而另一部分就是點(diǎn)源污染。點(diǎn)源污染是指人類生產(chǎn)生活活動(dòng)中產(chǎn)生的污廢水等通過(guò)城市管網(wǎng)直接排放進(jìn)入江河等水環(huán)境所引起的污染，污染物定點(diǎn)、定量排放，可人為控制，能通過(guò)污水處理廠處理[1]。非點(diǎn)源污染與點(diǎn)污染源不同處是間接的，不固定的地點(diǎn)，即指溶解性或固體污染物，隨著降雨暴雨產(chǎn)生的徑流進(jìn)入受納水體所造成的污染。

在非點(diǎn)源污染中，城市非點(diǎn)源污染問(wèn)題日益突出，引起人們高度重視。城市非點(diǎn)源污染指在降雨過(guò)程，雨水中含有各種大氣污染物和匯集到地面后包含地面污染物最后進(jìn)入受納水體后引起城市水環(huán)境的污染[2]。城市上空中的大氣污染物、城市地面上的揚(yáng)塵以及城市中的廢氣廢水等都是城市非點(diǎn)源污染的來(lái)源，所以城市非點(diǎn)源污染的污染物分布廣、來(lái)源復(fù)雜、不可人為控制。

三、城市非點(diǎn)源污染的形成

改變土地利用方式是導(dǎo)致城市非點(diǎn)源污染的根本原因[3]。城市非點(diǎn)源污染的形成過(guò)程被認(rèn)為是由“源”處發(fā)散，經(jīng)過(guò)一個(gè)“過(guò)程”，最終“匯”合在一起[4]。隨著城市建設(shè)發(fā)展，城市土地由大部分滲水性良好土地變成水泥等透水性較差的面，這就從“源”上影響了污染的種類和分布；城市建設(shè)中產(chǎn)生的污染物隨水的陸地循環(huán)造成城市的非點(diǎn)源污染，所以這個(gè)“過(guò)程”主要是降雨—徑流，從而改變某一區(qū)域的水文過(guò)程；污染源和污染物運(yùn)送過(guò)程中任意一環(huán)節(jié)的變化都會(huì)引起最后污染物進(jìn)入受納水體時(shí)發(fā)生變化[5]。

四、城市非點(diǎn)源污染主要特征

從非點(diǎn)源污染的特點(diǎn)出發(fā)，得出城市非點(diǎn)源污染有以下主要特征。

(一)隨機(jī)性。城市非點(diǎn)源污染的來(lái)源眾多且最后排放地點(diǎn)不明確，也不固定。污染受外在因素影響大，一些水文區(qū)域活動(dòng)往往都能成為非點(diǎn)源污染的引發(fā)原因，從而造成非點(diǎn)源污染的發(fā)生，因此非點(diǎn)源污染具有偶然性和隨機(jī)性。

(二)滯后性。非點(diǎn)源污染物在進(jìn)入地表水體或下滲到地下水之前，主要產(chǎn)生在廣闊的地面上并在地面上遷移[6]。由于這種地面上污染物隨地表水流動(dòng)運(yùn)輸導(dǎo)致污染物逐漸累積增多，從而對(duì)城市水環(huán)境的影響表現(xiàn)出滯后性。

(三)復(fù)雜性。城市空氣中含有各種雜質(zhì)廢物，它們會(huì)隨著降雨過(guò)程而降落到城市地面上，而地面上也會(huì)產(chǎn)生許多對(duì)人體有害而又污染城市水環(huán)境來(lái)自人類生產(chǎn)活動(dòng)的污染物，這些都會(huì)隨地表徑流而污染其他水體[7]。城市非點(diǎn)源污染其污染物質(zhì)來(lái)源復(fù)雜多樣，且在其污染源處不易監(jiān)測(cè)。在分析城市非點(diǎn)源污染時(shí)，要充分考慮其復(fù)雜性。

(四)廣泛性。非點(diǎn)源污染的范圍廣，且不同城市間的氣候不同也會(huì)導(dǎo)致各個(gè)城市間污染物的不同。城市中大氣污染物會(huì)在降雨時(shí)隨地表徑流污染城市水環(huán)境，因此城市非點(diǎn)源污染在時(shí)間變化和空間跨度上大。

(五)空間性。非點(diǎn)源污染涉及大氣、水體土壤及地下水等多層空間，同時(shí)污染物來(lái)源分布范圍廣，某一層次發(fā)生污染都會(huì)影響其它層次，污染負(fù)荷的空間變幅大[8]。由于城市地面由混凝水泥土澆筑而成，地面硬度大，因而其產(chǎn)流、匯流、產(chǎn)污和集污歷時(shí)很短，降雨徑流隨時(shí)間變化過(guò)程幅度大，短時(shí)暴雨時(shí)沖刷及淋洗作用更強(qiáng)，剛開(kāi)始降雨時(shí)由于排水管道不能及時(shí)排放而產(chǎn)生大量積水，積水中攜帶大量污染物，所以危害最大的是降雨初期[9]。

(六)突發(fā)性。城市中人類生活生產(chǎn)活動(dòng)豐富，城市水泥地面等透水性差的土地占城市土地面積多，而且徑流來(lái)勢(shì)猛、水量大、水質(zhì)差、污染具有突發(fā)性[10]。

五、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

(一)國(guó)外研究進(jìn)展。發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)城市非點(diǎn)源污染的研究較早，在20世紀(jì)60年代，經(jīng)過(guò)50多年的研究發(fā)展，研究人員已經(jīng)對(duì)非點(diǎn)源污染的管理和控制的各個(gè)重要方面進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，包括污染源監(jiān)測(cè)，污染物遷移過(guò)程變化的模擬，非點(diǎn)源污染的原因和管理，制定了一套非點(diǎn)源污染控制監(jiān)測(cè)，模擬和管理系統(tǒng)[11]。利用實(shí)測(cè)所得數(shù)據(jù)建立模型模擬城市非點(diǎn)源污染負(fù)荷，是研究非點(diǎn)源污染效果明顯且方便直接的方法[12]。早期的模型研究主要集中在了解土地利用對(duì)河流水質(zhì)影響的基礎(chǔ)上，研究了降雨徑流污染的特征、影響因素、單場(chǎng)暴雨和長(zhǎng)期平均污染負(fù)荷的輸出；基于統(tǒng)計(jì)模型，建立了流域污染負(fù)荷與土地利用或徑流的統(tǒng)計(jì)關(guān)系的城市水管理模型(SWMM)、城市地表徑流數(shù)學(xué)模型(STORM)等[13]。80年代非點(diǎn)源污染更深入地分析了污染物遷移的因素和機(jī)制。20世紀(jì)90年代，在總結(jié)以往研究經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，堅(jiān)持城市徑流污染模型的持續(xù)改進(jìn)和新模型的引入。

近些年來(lái)，國(guó)外對(duì)非點(diǎn)源污染研究上不僅僅局限于以往模型，他們不斷加強(qiáng)改進(jìn)已有模型的缺陷，大量檢驗(yàn)其模型和研究發(fā)展新模型。 M.Nouh和N.Al-Noan在干旱流域城市暴雨水水質(zhì)預(yù)測(cè)的回歸模型一文中，采用兩組回歸模型來(lái)預(yù)測(cè)干旱地區(qū)城市非點(diǎn)源污染物中重金屬濃度[14]。

(二)國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展。我國(guó)意識(shí)到非點(diǎn)源污染危害較西方國(guó)家遲，對(duì)其研究起步較晚。從1985后才開(kāi)始進(jìn)行非點(diǎn)源污染研究工作，研究主要針對(duì)城市中瀝青、水泥、道路地面和草地、城市排水管網(wǎng)以及較小的的集水流域開(kāi)展，在大范圍區(qū)域中的研究應(yīng)用還比較少[15-19]。在西方非點(diǎn)源污染研究的影響下，后來(lái)我國(guó)也開(kāi)始了較深入研究。首先，我們國(guó)家的研究員從西方發(fā)達(dá)國(guó)家研究出的成熟模型中吸取經(jīng)驗(yàn)，再根據(jù)我國(guó)城市非點(diǎn)源污染特性進(jìn)行相應(yīng)的參數(shù)修正，然后投入特定城市中試行檢驗(yàn)。近年來(lái)，我國(guó)對(duì)城市非點(diǎn)源污染的研究較過(guò)去相比進(jìn)展大，在對(duì)城市下墊面性質(zhì)、降雨徑流特性、地下管網(wǎng)鋪設(shè)等方面對(duì)城市非點(diǎn)源污染的影響研究，從而更有效控制污染。不過(guò)，總體上來(lái)看，我國(guó)對(duì)城市非點(diǎn)源污染的研究還不夠系統(tǒng)深入，研究成果有待提高[20]。

六、城市非點(diǎn)源污染的控制

城市非點(diǎn)源污染同點(diǎn)源污染相比，從源頭上處理復(fù)雜，外在因素對(duì)其影響大，且具有不確定性；在“過(guò)程”中，污染物遷移過(guò)程復(fù)雜，不易控制，調(diào)控難度大；在“匯”方面，尚未確定有效性高的方案[21]?？刂瞥鞘蟹屈c(diǎn)源污染主要分為以下途徑：

(一)工程措施。工程性方法即在非點(diǎn)源污染的形成時(shí)進(jìn)行控制。針對(duì)性的采取措施來(lái)減少非點(diǎn)源污染，增加城市綠化草地，增加城市透水面積[22]。城市地表水環(huán)境容易受到排水系統(tǒng)的污染，而我國(guó)大多城市排水系統(tǒng)雨水和污水沒(méi)有采取分來(lái)分別排放。為了降低污染，可以修建雨水截流井、溢流井等[23]?？梢酝ㄟ^(guò)修建滲坑、滲井等滲濾系統(tǒng)去除可溶解的污染物[24]；構(gòu)建濕地滯留系統(tǒng)，有效地減少?gòu)搅鳎瑥摹霸础鄙辖档臀廴綶25]。

(二)非工程措施。當(dāng)?shù)卣贫ㄏ嚓P(guān)規(guī)章制度，宣傳城市水環(huán)境保護(hù)，加強(qiáng)居民環(huán)保意識(shí)，從而減少污染物來(lái)源。在養(yǎng)護(hù)城市綠地時(shí)，盡量減少傳統(tǒng)化學(xué)農(nóng)藥的使用，避免污染城市地表水[26]。經(jīng)常清洗街道，減少污染物匯入城市地下管道。嚴(yán)禁工業(yè)區(qū)隨意排放廢氣廢水，做好城市廢棄物的收集與管理等工作。

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