样品数量对径流事件平均浓度估算结果的影响--以时间间隔采样法为例

在西安市城市主干道南二环路太白立交高架段设置路面径流采样点,采用人工时间间隔采样法对2014年8月~2014年11月的3场径流事件全程采样,测试径流过程SS、COD、Pb、Zn、溶解态Pb、溶解态Zn的浓度变化及出流规律,基于随机抽样法编程研究时间间隔采样法样品数量对场次径流事件平均浓度(EMC)估算准确性的影响.结果表明,无论何种类型的降雨事件,径流初期污染物浓度较高、波动剧烈且受雨强影响较大,径流中后段浓度下降且逐渐趋于平稳,为提高EMC估算的准确性应对径流全程采样并在初期加密样品采集.时间间隔采样法样品数量对EMC估算结果产生显著影响.场次径流样品数量较少时,根据样品浓度结合相应时段径流量计算的EMC呈较大离散性,随着样品数量增加估算EMC值离散性逐渐减小并趋于稳定.不同场次径流各污染指标估算EMC值与EMC近似真值的最大相对误差随样品增多而降低的趋势不尽相同,其与径流水质水量波动程度有关.若场次径流样品数量小于10,各污染指标估算EMC值与EMC近似真值的最大相对误差接近40%,当样品数量增至13个或19个,其最大相对误差分别小于30%和20%.

警惕!地球越来越“暖” 世界气象组织公报显示:全球温室气体浓度再创新高

全球持续变暖带给人类的后果是灾难性的,然而,这个趋势在目前看来,似乎依然无法阻挡。 世界气象组织2015年11月9日发布最新一期的《温室气体公报》显示,全球大气中的温室气体浓度持续上升,加剧气候变化,2014年这一浓度再创新纪录,这意味着全球温度更高,极端事件更多,热浪和洪水、融冰、海平面上升以及海洋酸性加大,这些将使地球的未来变得危险,而且不适宜生存。

城市不同下垫面降雨径流水质监测及特征研究

城市面源污染是仅次于农业面源污染的第二大非点源污染,也是影响城市水生态系统健康的重要原因。随着城市化的快速发展,下垫面改变导致城市河流洪峰增大,河流污染加剧。基于沥青屋面、砖砌路面、油毡屋面和绿地四种典型城市下垫面的5场降雨径流监测试验资料,分析了不同下垫面条件下的降雨径流污染水平、径流水质变化特征和初始冲刷效应。结果表明:(1)4种下垫面的降雨径流总氮质量浓度均属于劣Ⅴ类水;四种下垫面的总磷污染程度相对较轻,沥青屋面、砖砌路面、油毡屋面和绿地的降雨径流总磷质量浓度优于Ⅳ类水的频率分别为80%、16%、88.46%和5.56%;沥青屋面、砖砌路面、油毡屋面和绿地的降雨径流总悬浮物质量浓度分布范围分别是7~798、15~569、10~871和44~378 mg/L。(2)总氮和总磷的径流污染水平排序为:砖砌路面>绿地>沥青屋面>油毡屋面;总悬浮物的径流污染水平排序为:绿地>砖砌路面>油毡屋面>沥青屋面。(3)中雨情景下各下垫面不同污染指标变化趋势差异较大,而小雨情景下受人为活动影响较大的下垫面的各污染指标浓度较高。(4)各下垫面污染物的初始冲刷强度排序均为:总悬浮物>总磷>总氮;各下垫面的初始冲刷强度排序为:沥青屋面>油毡屋面>砖砌路面>绿地。(5)沥青屋面和油毡屋面降雨径流中的总悬浮物和总磷具有较好的同源性,而砖砌路面降雨径流中的总磷与总氮和总悬浮物都具有较好的同源性。综合而言,各下垫面总氮和总悬浮物的场次降雨径流平均浓度远超于地表水Ⅴ类水质标准,会对城市水体造成污染,可根据不同下垫面的特点采取相应措施来降低污染物浓度。

长江流域丘陵与平原城镇降雨径流污染特征对比分析

随着城市化进程的加速,长江流域降雨径流导致的城镇面源污染问题日益凸显。在长江流域丘陵城镇重庆永川区和平原城镇常州金坛区分别选取部分老城区和部分新城区作为研究区域,监测4个研究区域降雨径流的水质和水量,采用场次降雨径流平均浓度(EMC)和综合径流系数法计算各下垫面降雨径流污染物平均浓度和污染负荷,采用b(初期冲刷系数)参数法分析降雨径流初期冲刷效应。结果表明:1)SS、COD、TP、NH3-N和TN的EMC主要受地形、降雨特征及前期干旱天数影响,丘陵城镇中交通道路SS和COD的EMC分别是其他下垫面的1.10~7.05和0.86~8.98倍,平原城镇中交通道路SS和COD的EMC分别是其他下垫面的1.01~3.70和1.07~6.70倍;2)丘陵城镇降雨径流初期冲刷效应强于平原城镇,且SS和COD的初期冲刷强度较高,b的范围分别为0.25~1.20和0.50~1.28;3)丘陵城镇各下垫面污染负荷平均输出系数大于平原城镇,丘陵城镇老城区各指标污染负荷平均输出系数为平原城镇的0.37~16.13倍,丘陵城镇新城区各指标污染负荷平均输出系数为平原城镇新城区的0.38~7.11倍。研究揭示了长江流域丘陵和平原城镇降雨径流污染特征,可为这两类城镇降雨径流污染控制提供参考。

粤西典型村域次降雨条件下非点源氮素排放特征

粤西农业发达,施肥季降雨频繁,面源污染风险大。为研究粤西典型农业村镇不同土地利用类型在次降雨条件下的非点源氮素输出特征,采用降雨过程密集连续监测、雨后径流追踪监测的方法,结合降雨特征和土地利用类型分析降雨事件中氮素浓度及其形态的时空变化规律。结果表明:①监测点在降雨中总氮(TN)的事件平均浓度(EMC)为1.20~8.66 mg/L,其中溶解态氮(DN)占TN的比例最大,平均占比在43.23%~77.00%之间,DN又以溶解态氨氮(AN)为主,占比峰值达64.46%,氮素浓度表现为居民区>果园>农田。②结合氮浓度与径流量变化特征分析,发现氮素输出呈现两个峰值,其浓度随降雨时间的增加呈现先增后减的趋势,各形态氮素均存在初期冲刷效应,居民区最为显著,农田在整个降雨过程倾向于均匀输出。③降雨特征参数中,氮素浓度与前期干燥天数、降雨历时呈正相关,与最大降雨强度呈显著负相关,表明间隔多日的长时降雨会增加氮素输出风险,而雨强较大的降雨会起到稀释作用。氮素浓度受土地利用类型面积的影响,整体与农田、果园面积均呈显著负相关,与居民区面积呈显著正相关。④雨后氮素浓度在农田和果园呈先降后升的趋势,居民区则明显升高。农田沟渠对氮素存在消解作用,居民区是氮素的最大污染源。研究显示,粤西农业农村氮素面源污染要结合降雨和土地利用类型的污染特征对河道中(DN)进行精细化管控,同时要重视农村居民区的面源污染削减。

川中丘陵区村镇降雨特征与径流污染物的相关关系

以野外观测的12场降雨径流污染数据为基础,分析川中丘陵区村镇的降雨径流污染物之间及与降雨特征的相关关系.结果表明,村镇降雨径流中TN、TP、COD、SS的EMCs(事件平均浓度)分别为21.31,3.00,526,1941 mg/L.TN和TP的EMCs与降雨特征(最大雨强、降雨量、径流量、径流时间、降雨时间)存在负相关关系,氮和磷污染物因初期径流冲刷而具有较高的浓度,但随着雨量、径流量的增大而发生稀释或污染源耗竭效应;TN和TP二者的EMCs存在显著的正相关关系,说明氮和磷的主要污染源相同.COD和SS的EMCs与降雨特征无显著相关关系,且COD和SS的EMCs存在显著的正相关关系,说明COD和SS的污染源较均匀分布于集水区,来源充足,控制颗粒物污染,可以较好地控制村镇COD输出.TN、TP、COD、SS的EMCs和FF30(由占总径流量30%的初期径流所运移的负荷)之间存在显著的负相关关系,表明初期径流运移的负荷较大,有将近40%的污染负荷为占总径流量30%的初期径流所运移.村镇降雨径流污染普遍存在中等初期冲刷效应.

北京城区不同下垫面降雨径流产污特征分析

通过对北京城区3类不同下垫面的降雨径流水质进行监测以及对实验数据进行皮尔森(Pearson)统计分析,探讨了沥青路面、硬质屋顶及草地屋顶的雨水径流污染物历时变化规律,计算了各场次降雨径流污染物的事件平均浓度(EMCs),分析了径流水质的主要影响因素.结果表明,相对于沥青路面与硬质屋顶,草地屋顶对除磷外的其他径流污染物浓度有明显削减作用;初期降雨径流中CODcr、NH3-N、NO3-N、TP、Pb、Cu、Zn的EMC值大多超出V类国家地表水标准,3类重金属污染物监测结果也表明城区暴雨径流污染明显;统计分析结果表明污染物质与前期晴天数、降雨历时呈现正相关关系,与降雨量、降雨强度呈现负相关关系,通过控制初期径流污染、加强清扫及屋顶绿化可以从源头减少城市降雨径流污染.

澳门城市路面地表径流特征分析

对澳门半岛孙逸仙大马路两场降雨时段的地表径流进行采样监测,项目包括浊度、CODCr、Pb、Zn、Cu.结果表明,初期径流水质中浊度和CODCr极高,但随着降雨冲刷强度的增大,SS和Pb的监测浓度增加.路面径流水质参数随降雨径流历时变化的过程曲线,很大程度上取决于降雨特征、路面车流量和路面垃圾清扫状况.2场降雨路面径流初始冲刷现象定量分析结果正好相反,反映了路面径流特征的不确定性和复杂性,因此,需对路面径流冲刷、累积过程的影响因素进行综合考虑.

重庆市不同材质屋面径流水质特性

2010年雨季对重庆市6场降雨时段的屋面径流进行采样监测,分析了水泥屋面和瓦屋面径流污染物的出流过程和初始冲刷现象,并且运用多元统计方法分析了降雨特征对径流水质的影响.结果表明:2种材质屋面径流水质参数中CODCr和TN的次降雨平均浓度(EMC,以ρ计)均超出GB 3838—2002《地表水环境质量标准》的Ⅴ类标准,为屋面径流主要污染物.水泥屋面的CODCr、TN、NO3--N、TSS、Cu和Zn的EMC明显高于瓦屋面,分别高出1.63、1.57、1.15、1.70、1.50和1.88倍.在水泥屋面上,ρ(CODCr)、ρ(TN)、ρ(TP)和ρ(TSS)变化幅度大于瓦屋面,并且其峰值滞后或同步于最大雨强;在瓦屋面上,ρ(CODCr)、ρ(TN)、ρ(TP)和ρ(TSS)的峰值提前或同步于最大雨强.瓦屋面各污染物FF30(初期30%径流携带的污染负荷)的平均值均高于水泥屋面;水泥屋面各污染物(除Zn和Cd外)FF30的标准差均高于瓦屋面.各污染物的EMC与降雨量、平均雨强、径流量和最大雨强呈负相关;溶解态重金属的EMC与前期晴天数呈负相关,其余指标均与前期晴天数呈正相关.

高速公路路面雨水径流污染特征分析

在对南京机场高速公路禄口高架桥降雨径流水质进行监测的基础上,探讨了高速公路路面雨水径流污染物的出流规律、径流中污染物的事件平均浓度(EMC)及其影响因素.结果表明,对于降雨量大、初期降雨强度大的降雨事件,初期径流污染物浓度较高,初期效应显著,整个污染物的出流浓度随降雨历时呈前高后低的变化趋势;对于降雨量小、降雨强度小的降雨事件污染物浓度没有明显的降低趋势;SS、COD、BOD5、NH3-N、TN和TP的EMC中值浓度分别为126,127,19.50,1.59,4.44,0.28mg/L.SS与COD为主要污染物.高速公路路面降雨径流中污染物受前期晴天数影响最大,SS、COD、TP受降雨强度的影响显著,而降雨量对BOD5、NH3-N、TN影响仅次于前期晴天数.

高速公路雨水径流重金属出流特性

对南京机场高速公路路面径流中Cd,Pb,Cu和Zn四种重金属进行了24次现场取样检测的基础上,重点探讨了重金属污染的出流特性与事件平均浓度（EMC）.结果表明不同类型降雨事件重金属污染出流特性不同：降雨历时短、降雨量小、降雨强度小的降雨事件重金属浓度在一定范围内波动,在整个径流过程中始终维持在较高水平;降雨历时长、降雨量大、前期强度大的单峰、多峰降雨事件初期污染物浓度高、污染重,初期效应显著;降雨历时短、降雨量较大具有双峰雨型的降雨事件中重金属出流存在＂二次冲刷＂现象.Cd,Pb,Cu和Zn的EMC变化范围较大,分别为0.09-2.18,6.4-120.6μg/L和0.024-0.197,0.1-1.03mg/L.Pb总体污染程度较严重.与国外同类研究相比,本研究Pb和Cd污染程度较低,Cu和Zn则较为接近.

上海市文教区屋面径流水质特性研究

在对2003-2006年上海市文教区屋面径流进行监测的基础上，分析了屋面径流污染物的出流过程，并应用统计分析方法对屋面径流水质及其影响因素进行了探讨.结果表明，屋面径流污染物EMC的对数正态概率分布均呈现出良好的线性分布，说明污染物EMC具有较好的正态分布性；上海市文教区屋面径流污染物COD、SS、BOD5、NH4^＋-N、TP和TN的EMC中值浓度分别为42.6、76.9、15.2、1.61、0.14和4.8 mg/L；通过聚类分析可知，屋面径流水质整体上受大气沉降等污染物累积效应的影响最大，而受雨水冲刷作用的影响次之.

广州番禺区不同地类的非点源污染排放特征

在广州番禺区建设代表城市、农田、村镇、园地4类典型集水区的径流试验小区,对每个径流小区采集3场有效降雨径流以研究不同土地利用类型的非点源污染负荷输出特征。结果表明,不同土地利用类型的污染物输出浓度差别较大,TSS和COD输出浓度(EMC值)的大小排列顺序为园地>农田>村镇>城市;NH3--N为农田>城市>园地>村镇;NO3--N为城市>农田>村镇>园地;TN为农田>城市>园地>村镇;TP为农田>园地>城市>村镇。对于农田集水区,TSS和COD的输出明显受降雨的影响,而N、P污染物的输出受施肥的影响更为显著;对于城市集水区,晴天累积污染物的数量和降雨情况是决定初期径流中污染负荷的主要因素。污染负荷与径流量之间相关性显著,且颗粒物是携带污染物的重要载体。各径流小区的初始冲刷效应分析结果显示,不透水地面更易发生降雨初期冲刷;降雨强度是影响降雨径流初始冲刷的关键因素。

西安市城市主干道路面径流污染特征研究

在西安市城市主干道南二环路建立路面径流原位采样站,利用自制流量等比例采样装置,全程收集2009年3月～2010年2月的32场降雨产生的路面径流,测试径流SS、COD、溶解性COD、NH3-N、Pb、溶解性Pb、Zn和溶解性Zn的事件平均浓度(EMC),研究路面径流污染强度、污染物赋存状态、相关关系、浓度影响因素以及季节变化规律.结果表明,城市主干道路面径流污染物EMC变异大且污染严重,SS、COD、溶解性COD、NH3-N、Pb、Zn、溶解性Zn的EMC中值分别为1543,574,129,1.86,0.042,0.219,0.111mg/L,变异系数0.41～0.8,其中SS、COD的EMC中值远大于《污水综合排放标准》三级标准,是主要污染物.路面径流中Pb主要以颗粒态存在,而47.4%的Zn、25.1%的COD呈溶解态.径流中颗粒物是许多其他污染物的载体,COD、Pb、Zn均与SS在显著性水平0.01时显著相关,相关系数分别为0.845,0.807和0.903.表征降雨特征的各因子中,降雨量、最大降雨强度与污染物浓度呈负相关,降雨历时与除NH3-N之外的其他污染物呈负相关,相关性依次为降雨量>最大降雨强度>降雨历时,前期晴天时间与溶解性Zn和溶解性COD浓度正相关,但与其它污染指标不相关.方差分析结果表明,SS、COD和NH3-N浓度随季节明显变化,而溶解态COD、重金属Pb、Zn和溶解态Zn的浓度季节差异不大.

苏州市枫桥工业园区非点源污染特性研究

对苏州市枫桥工业园区湘江路段的14场有效降雨事件径流污染特性进行了研究。结果表明,该工业区降雨径流水质较差,COD、SS、NH3-N、TN和TP的事件平均浓度(EMC)中值分别达到了119、188、2.30、6.35、0.80mg/L,超过了《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)的Ⅴ类水体标准;COD、SS、NH3-N、TN和TP的污染负荷分别为846、1337、16、45、6kg/(hm2.a),是国外工业用地的2～7倍,与我国其他类型用地相比,SS负荷高是其主要特点;该工业区雨水径流的初期效应不明显,且主要污染物指标之间具有较好的相关性,可通过减少SS污染源来削减其他污染负荷。

城市合流制管网降雨径流污染特征分析

对北京市老城区合流制管网排除系统下游干管进行降雨径流监测,分析降雨径流和生活污水混合后的水质变化特征,以便为合流制管网污染控制提供数据依据。结果表明北京市合流制管网污染程度较高,其污染过程受降雨过程、管道汇流过程、地表径流污染特征和管道沉积物冲刷等综合影响。

太滆运河流域水稻田径流污染试验研究

选择太滆运河流域水稻田开展非点源类型源试验,监测水稻生长期田间水深和水质,以及降雨-径流-产污过程,并调查水田灌溉及施肥等农田管理措施.基于观测的降雨量、水田出流流量及水质数据,计算次降雨平均质量浓度(EMCs),并结合田间水深和水质变化规律及农田管理措施,分析水稻田径流污染特征及其影响因素.结果表明,降雨量、降雨强度与EMCs之间没有明显的相关关系,EMCs与稻田中污染物质的质量存在正相关关系.在水稻生长期,水稻田水质变化较大的时间点主要发生在施肥后.水稻田田埂最低出口高度在水稻生长期存在变化,增加了水稻田非点源污染流失的复杂性,模拟水稻田的产流和非点源流出过程不能忽略这一重要因素.

苏州市工业用地地表径流污染特性研究

对苏州新区枫桥工业园湘江路段的10场有效降雨事件的地表径流污染特性进行了研究。研究表明,地表径流水质参数COD、SS、NH3-N、TN、TP均服从对数正态分布,在95%置信水平下,SS与COD、TP、TN之间存在线性相关性(R=0.45～0.72)。统计了污染物事件平均浓度(EMC),COD、SS、NH3-N、TN、TP的EMC中值分别为213、491、2.65、5.19、1.07mg/L,相对应的单位面积污染物负荷分别为1898、4375、24、46、10kg/(hm2.a)。与韩国Chongju工业区和上海市相比,SS负荷高是苏州新区枫桥工业园地表径流水质的主要特点,削减SS负荷对控制其非点源污染具有重要意义。

不同屋面雨水径流中PAHs污染特性对比分析

对南京市典型沥青屋面、瓦屋面径流中PAHs含量进行了9场降雨事件的现场取样监测,对比分析了2种不同屋面径流中PAHs的EMC值及其各组分的浓度,并对其初期效应及影响因素进行了分析和探讨.结果表明,沥青屋面径流PAHs污染较严重,其平均浓度为4 261.7 ng/L,而瓦屋面径流PAHs平均浓度仅为351.2 ng/L.沥青屋面、瓦屋面径流中PAHs均以4环组分为主,沥青屋面径流中3环组分占较大含量,而瓦屋面径流中5环和6环PAHs浓度仅次于4环PAHs.大多数降雨事件中总PAHs及各组分均存在较显著的初期效应;前期晴天数对PAHs在屋面的累积影响最大,瓦屋面径流PAHs含量受降雨强度影响较大,而沥青屋面径流PAHs含量受降雨量影响较大.

天津市不同土地利用类型雨水径流污染特征

在对天津市不同土地利用类型地表径流水质进行监测的基础上,探讨了地表雨水径流污染物的出流规律、污染物的事件平均浓度（EMC）以及污染物负荷量。结果表明,地表径流污染物浓度大多在径流初期10~20 min达到最高值,之后随着降雨历时的延续,污染物浓度呈波浪性锯齿状降低,至降雨结束,污染物浓度最终趋于稳定,在整个径流污染过程中整体表现为初期径流污染物浓度高于后期径流,具有明显的初期冲刷效应。地表雨水径流污染物SS、COD、BOD5平均质量浓度分别为153.15~676.21、70~3141、0.27~80.65 mg/L,污染负荷量分别为793~3 369、349~1 564、51~402 kg/（hm2.a）,径流水质劣于《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）Ⅴ类标准,50%以上的污染物浓度测定值超过《污水综合排放标准》（GB 8978—1996）一级标准;污染物平均浓度和负荷量与广州市监测结果相近,比北京、上海市偏高,远大于美国、法国等发达国家城市的监测值。在不同土地利用类型中,工业区地表径流污染物浓度和污染物负荷量最高,其次是商业区、居民区。研究得出,天津市地表雨水径流污染严重,实施污染控制具有十分重要的意义。