广州城市森林及不同地表垫面对暴雨径流与PAHs、TOC的影响

为了系统地计量城市不同地表垫面暴雨产流及有机毒性物负荷,连续3年在广州市帽峰山林区开展了森林及不同地表垫面的暴雨径流及PAHs、TOC质量浓度和水文通量的定位对比观测研究。结果反映出:22次暴雨水泥地表的平均产流率达(90.0%±3.2%),分别是草被及针阔叶混交林、常绿阔叶林地表相应的13.9、24.5、27.2倍;年均90.8%的暴雨量在水泥地表形成为径流,草被、森林的年暴雨地表径流量则相对水泥地表相应平均减小分别为92.5%、95.8%。水泥地表应对暴雨的径流响应关系为极显著的线性关系(R^(2)=0.998),而草被及针阔混交林、常绿阔叶林地表相应的均呈极显著的对数关系(R2=0.90、0.94、0.93);草被覆盖度增长与其地表暴雨产流率负相关性显著。暴雨及各地表垫面径流PAHs质量浓度20次检测结果对比统计,相对于沥青地表暴雨径流Σ16PAHs总的质量浓度(154.4±52.2)ng·L^(−1),相应的草被、针阔混交林及常绿阔叶林的地表径流中净减少在42.0%—31.7%之间、地表径流6种PAHs(FLA、BbF、BkF、BaP、IcdP、BghiP)的每种质量浓度的减小率平均在55.9%—47.9%之间;相对暴雨中Σ16PAHs及6组代表物的质量浓度,草被及2类森林的地表径流相应减小分别在12.1%—23.5%和17.6%—6.2%之间,且对暴雨中10种PAHs组分中依次有7、6、6种组分的质量浓度均产生更显著的去除效应。暴雨—地表径流中TOC的质量浓度17次检测结果的对比,草被、2类森林相对水泥地表径流中TOC质量浓度的增加范围在61.9%—75.7%间,而相对于暴雨中TOC质量浓度则增加在1.58—1.80倍间。依据2年暴雨径流统计,草被及森林地表垫面净储存年暴雨中Σ16PAHs、TOC通量的平均范围分别在94.2%—97.0%和82.4%—90.2%间,而相对水泥地表则年径流中Σ16PAHs通量净减少范围在92.3%—96.4%间、TOC通量净减少在87.9%—93.3%间;同时,其相对于年暴雨、水泥地表径流中PAHs各组分通量的储滤率均值分别大于93.0%、95.0%、96.0%。由此解析出,草被及森林地表垫面应对暴雨可显著减小地表产流及有机污染物流失,尤其是森林的冠层截留及土壤水持续下渗生态性能,更有效地消减暴雨径流量、储滤PAHs及TOC,而相比于地表硬质垫面则消减储滤影响效应更为显著;这对于城市区域的极端暴雨水患及水质毒性物危害的防治具有不可替代的生态环境效益。

基于城市雨污污染成分动态识别的观测试验探析

以辽宁东部某城市为例,对三类主要下垫面(交通干道、园林、居民生活区)进行8场降水观测试验,综合分析城市雨污形成过程及其主要成分。试验结果表明:居民生活区域雨污中氨氮浓度最大,达到标准Ⅲ类水极限值的5.8倍,交通干道下BOD_5浓度最高,为标准Ⅲ类水极限值的4.5倍,园林下总磷浓度最大,为标准Ⅲ类水极限值的2.9倍;氨氮和BOD_5的Person系数达到0.85,属于主要污染成分,在暴雨初期,降水对城市不同下垫面的面源污染具有冲刷作用。