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天津城市雨水径流特征
2污染过程与环境标准教育部重点实验室（南开大学），中国天津
摘要：2009年雨季，天津市在商业，住宅，文化和教育区开展了城市雨水径流特征化研究，分析了雨水径流中的pH，DO，BOD5，COD，TOC，TSS，TN，TP，NH3-N，As，Pb，Zn，Cd，LAS和粪便大肠菌。 COD，TSS，TN，LAS和粪大肠菌群的算术平均浓度范围为67-331mg / L，134-480mg / L，4.00-4.69 mg / L，1.53-11.12 mg / L，3.03times;108-6.46times; 109 cfu / 100mL，具体取决于使用的土地类型。总之，COD，TSS，TN，LAS和粪便大肠菌是主要的径流污染物。地表径流污染的顺序是按照主要污染物的顺序排列：商业区gt;居民区gt;文教区。同时，通过对受纳水体水质变化的分析，发现城市非点源污染对水质下降起着重要作用。
关键词：城市面源污染主要污染物；土地利用和径流特征；接收水
一 引言
多年以来，城市雨水径流污染已被确定为世界地表水水质恶化的重要原因[1] [2]。这种污染的来源包括降水,土壤侵蚀，大气尘埃的积累和冲刷，街道污垢的冲刷等[3]。随着时间的流逝，发达国家的工程师已经研究了城市雨水径流的各个方面，例如，已经进行了许多研究以表征从不同城市表面类型的小流域排放的地表径流污染物，包括屋顶，高速公路和不同的土地利用流域[4] [5] [6] [7]。
近年来，通过在中国建立许多处理厂，人们已经非常重视控制城市和工业废水的污染。但是，尚未采取任何措施来控制城市地表径流的污染。另外，随着城市不透水面的增加，雨水径流污染的处理的相对重要性也在增加[8] [9]。因此，有必要首先确定城市的特征。在完成某些规划或采取任何实际步骤以控制城市径流质量之前，先进行雨水径流。但是到目前为止，关于中国城市集水环境中雨水径流特征的报道很少。
2009年6月至2009年9月，在天津不同土地利用类型的流域进行了5次风暴事件的调查。对水质参数进行了分析，例如化学需氧量（COD），生化需氧量（BOD5），总悬浮固体（TSS），氨氮（NH3-N），总氮（TN），总磷（TP），砷（As ），铅（Pb），镉（Cd），锌（Zn），阴离子表面活性剂（LAS）和粪便大肠菌群（FC）。本研究的目的是探讨降雨过程中不同区域暴雨径流的特征，分析降雨径流对受纳水体的影响，为建立合理的处理工艺提供基础认识。
二 实验方法
A 被研究流域的特征
在这项研究中，对住宅，商业，文化和教育区的地表径流特征进行了土地利用类型的调查。因此，选择了三个集水区作为采样点，命名为HLY，ENK和天津中部的FZJ（图1）。在选择采样地点的过程中考虑了下水道网络的状态和现场测量的难易程度。表一概述了商业，住宅，文化和教育区的抽样地点的特征。
图1.采样点地图
这项工作得到了中国水污染控制与管理项目（2008ZX07314-004-003-001）的支持。
表一 抽样地点特征汇总
|
场地 |
站点名称 |
土地利用类型 |
流域面积（m2） |
下水道类型 |
|
住宅 |
HLY |
家庭 |
62500 |
分离式下水道 |
|
商业 |
FZJ |
餐饮业和服装业 |
30000 |
合流下水道 |
|
文化和教育 |
ENK |
教育 |
42000 |
分离式下水道 |
B 监测降雨事件特征
天津年平均降水量533毫米，其中五分之四发生在7月和8月。对流域内5次降雨过程进行了采样，并用雨量计对其特征进行了监测，有关这些事件的详细信息见表二。
表二 降雨事件特征
|
降雨日期 |
降雨深度（mm） |
降雨持续时间（小时） |
平均强度（mm/hr） |
干燥天气期（天） |
|
6/16/2009 |
77.40mm |
7.5 |
10.32 |
7 |
|
6/18/2009 |
33.53mm |
8.4 |
3.99 |
1 |
|
7/6/2009 |
9.91mm |
1.6 |
6.19 |
17 |
|
7/12/2009 |
22.30mm |
20.2 |
1.10 |
9 |
|
7/23/2009 |
101.00mm |
12.8 |
7.89 |
6 |
C 样品收集和测量
在排水口收集地表径流样本，作为时间的函数，从降雨事件开始到流量减少为止。此外，还对降雨前后的金河上游河段进行了地表水采样。在采样点分析了需要进行现场研究的pH值和DO参数，将BOD5、COD、TOC、TSS、TN、TP、NH3-N、as、Pb、Cd、Zn、LAS和FC等其他参数立即移到实验室进行分析，根据标准方法使用试验技术[10]。
三、 结果和讨论
A 城市地表径流特征
表三给出了集水区城市雨水径流质量数据的统计汇总。即使降雨期间径流污染物的浓度变化了几倍，也可以使用一个称为算术平均浓度的单一指数来表征径流成分。pH、COD、TSS、TN、LAS、FC的算术平均浓度范围分别为7.01-7.39、67-331mg/L、134-480mg/L、4.00-4.69mg/L、1.53-11.12mg/L、3.03times;108-6.46times;109cfu/100mL。
表三 各用地平均污染物负荷
lt;
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|
土地利用构成 |
商业 |
住宅 |
文化和教育 |
中国标准 |
||||||
|
范围 |
算术平均数 |
标准差 |
范围 |
算术平均数 |
标准差 |
范围 |
算术平均数 |
标准差 |
||
|
pH |
7.61- 5.99 |
7.01 |
0.49 |
8.16- 6.78 |
7.60 |
0.36 |
6.80- 7.94 |
7.39 |
0.34 |
6-9 |
|
COD mg/L |
2266- 36 |
331 |
566 |
227- 14 |
89 |
65 |
268- 11 |
67 |
81 |
40 |
|
BOD5 mg/L |
2361.43- 0.25 |
267.86 |
267.38 |
52.32- 1.55 |
12.52 |
13.89 |
28.74- 0.29 |
8.89 |
10.91 |
10 |
|
TSS mg/L |
1947- 35 |
480 |
546 |
1198- 18 |
218 |
253 |
533- 11 |
134 |
139 |
|
|
TN mg/L |
6.01- 1.59 |
4.20 |
1.39 |
9.04- 1.63 |
4.00 |
2.15 |
9.42- 1.52 |
4.69 |
2.45 |
2.0 |
|
NH3-N mg/L |
0.45- 0.04 |
0.14 |
0.10 |
0.15- 0.04 |
0.09 |
0.35 |
0.32- 0.04 |
0.12 |
0.10 |
2.0 |
|
TP mg/L |
2.40- 0.03 |
0.63 |
0.86 |
0.37- 0.03 |
0.16 |
0.11 |
1.51- 0.03 |
0.23 |
0.46 |
0.4 |
|
As mg/L |
0.0031- 0.0004 |
0.0031 |
0.0027 |
0.0047- 0.0004 |
0.0020 |
0.0013 |
0.0031- 0.0002 |
0.0017 |
0.0011 |
0.1 |
|
Pb mg/L |
0.137- 0.001 |
0.032 |
||||||||
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