（环境工程专业论文）重庆地区高速公路路面径流污染特征研究.pdf

西南人学硕士学位论文 摘要 重庆地区高速公路路面径流污染特征研究 摘要 伴随着高速公路的快速发展，高速公路周围的环境问题也不断凸现，特别是降雨径流的 非点源污染日趋严重。由于地理因素，重庆高速公路多建在山岭重丘地区，公路两旁的护坡 土壤多为风化程度较低的紫色七，且气候湿润，降雨量较大而集中，容易造成护坡水土流失； 同时，重庆酸雨频率较高、p h 值较低；加之，交通尾气排放、燃料及润滑油的泄漏和汽车轮 胎摩擦等原冈，可能使得重庆地区高速公路路面径流污染较为严重，但真实状况至今未有研 究报道。 本文以兰海高速( 渝武高速) g 7 5 、重庆绕城高速g 5 0 0 1 为研究对象，选择普通路面和 悬空桥面。在2 0 0 9 年1 9 月期间采集高速公路径流水样1 0 个批次、5 5 个径流样品，其中对 2 0 0 9 0 4 3 0 ( 春季) 、2 0 0 9 0 6 0 9 ( 夏季) 、2 0 0 9 0 8 2 9 ( 秋季) 等三次降雨事件进行了重点历 时采样，并通过同步采集灰尘、降水等样品，辅之以室内模拟的灰尘溶出试验，探讨路面径 流污染的排放特征和影响路面径流污染的内外冈素，针对性地提出重庆地区高速公路路面径 流污染控制的对策与措施，为相关部门行政决策提供科学依据。主要结论如下。 重庆地区高速公路径流样本监测表明，p h 、c o d 属于正态分布，其算术平均值分别为 7 6 3 和2 9 3 1 6 m g l ，而s s 、b o d 5 、 i n 、t p 、c u 、z n 、p b 、石油类更符合对数正态分布， 其几何平均浓度分别为1 7 4 3 9 、2 1 1 、3 1 7 、0 1 0 、0 0 8 、0 5 9 、0 3 4 、1 7 5 m g l 。以g b 8 9 7 8 1 9 9 6 为标准，采用n e m e r r o w 指数综合评价表明，重庆地区渝武高速、绕城高速分别达到了中度 污染、轻度污染，主要污染物依次是c o d 、s s 、p b 、石油类。对比重庆地区高速公路径流 污染与国内已有研究结果发现，重庆地区高速公路径流悬浮同体浓度总体上低于其它城市； c o d 浓度高而b o d 5 浓度低，可生化性更差。 重庆地区高速公路径流污染物的相关分析表明，除了c u 与其它指标的相关性稍差外， 其它各指标之间均有显著或极显著的相关关系。径流b o d 5 c o d 在0 0 0 2 - - 0 0 6 9 之间，远低 于生活污水，也比国内其它同类研究低，说明可生化性非常差。且b o d 5 c o d 随s s 浓度增 加有下降的趋势，间接说明路面灰尘量多少决定径流污水的控制措施。 重庆地区高速公路径流污染物的主成分分析表明，第一主成分中反映的是路面灰尘，第 二主成分反映的是交通尾气，第三主成分中反映的是降雨。方差分析表明，重庆地区高速公 路的普通路面与悬空桥面之间，径流各污染物浓度均没有达到显著性差异。但两条高速公路 之间，c o d 、b o d 5 、石油类等有机污染物达到显著差异，说明车流量对径流的影响可能与 车辆排放的有机废气沉降地面有关。春、夏、秋、冬四季之间比较表明，除了s s 外，各指 标在冬季均明显偏高，各季节的污染程度依次为春季 冬季 夏季 秋季。径流水质与降雨 t 西南大学硕士学位论文摘要 水质无明显相关关系。 重庆地区高速公路路面灰尘粒径越细，其所载污染物浓度就越高，污染也越重。载荷系 数和累积载荷系数表明，8 0 以上的污染物积聚在粒径2 0 m m 以下的灰尘中。模拟酸雨浸出 试验表明，各污染物的浸出率为0 7 6 0 o - - 1 5 9 4 ，进入径流的可溶态污染物并不是太多，更多 的是随雨水产生的颗粒态污染物。 通过建立高速公路路面径流初期效应的简易化、定量化模型与判定条件，确定研究区域 2 0 0 9 0 4 3 0 、2 0 0 9 0 8 2 9 降雨事件存在一定的初期效应，其初期效应大小分别为6 8 1 1 和 5 0 4 8 ，初期效应时段分别为1 5 m i n 和2 5 m i n 。而2 0 0 9 0 6 0 9 降雨事件无明显的初期效应。 采用拦截径流初期3 0 流量，可以综合去除6 9 3 7 0 o , - 0 2 2 1 的径流污染负荷。 受条件限制，本研究样点设置和采样次数不是太多，所得结果尚需进一步证实。路面径 流中主要污染源贡献的定量化，高速公路路面径流污染影响冈子的作用大小、作用方向和作 用方式等有待于进一步研究。 关键词：高速公路路面径流污染控制 i i 两南大学硕士学位论文 a b s t r a c t a b s t r a c t a st h er a p i dd e v e l o p m e n to fh i g h w a y , t h ee n v i r o n m e n t a li s s u e sa r o u n di tc o m ei n t ob e i n g c o n t i n u o u s l y , e s p e c i a l l yt h en o n - p o i n t s o u r c ep o l l u t i o nc a u s e db yr a i n f a l lr u n o f f d u et ot h e g e o g r a p h i c a lf a c t o r , t h eh i g h w a y si nc h o n g q i n gw e r em o s t l yc o n s t r u c t e di nm o u n t a i n o u sr e g i o n a n dt h es l o p ep r o t e c t i o ns o i lc l o s et ot h er o a d s i d e sw a sm a i n l yt h ep u r p l es o i lw i t hl o wd e g r e eo f w e a t h e r i n g ，a l o n gw i t ht h ew e tw e a t h e r , l a r g ea n dc o n c e n t r a t e dr a i n f a l l ，w h i c hc o u l de a s i l yc a u s e t h es o i le r o s i o n t h eo t h e rf a c t o r sm a yi n c r e a s et h ep o l l u t i o no fh i g h w a ys u r f a c er u n o f fi n c h o n g q i n gt h a ti n c l u d e dl o wp hv a l u eo fa c i dr a i n , t h et r a f f i ce m i s s i o n s ，t h el e a k a g eo ff u e la n d l u b r i c a n t sa n dt h et i r e sf r i c t i o n t h er e a ls i t u a t i o no ft h ep o l l u t i o no fh i g h w a ys u r f a c er u n o f fi n c h o n g q i n gw a s s t i l lu n k n o w n t h er e s e a r c ho b j e c t so ft h i st h e s i sw e r eg a t h e r e da tl a n h a ih i g h w a y ( y u w us e c t i o n ) g 7 5a n d c i r c l eh i g h w a yi nc h o n g q i n gg 5 0 01 ，a n dt h eo r d i n a r yr o a da n ds u s p e n s i o nb r i d g ew e r es t u d i e d d u r i n gt h ep e r i o do f j a n u a r yt os e p t e m b e ri n2 0 0 9 ，10b a t c h e si n c l u d i n g5 5h i g h w a ys u r f a c er u n o f f s a m p l e sw e r ec o l l e c t e d ，f u r t h e r m o r e ，d u r a t i o ns a m p l i n gw a sa p p l i e di nt h r e er a i n f a l l i n c i d e n t s h a p p e n e do na p r i l3 0 ，2 0 0 9 ( s p r i a g ) ，j u n e9 ，2 0 0 9 ( s u m m e r ) a n da u g u s t2 9 ，2 0 0 9 ( a u t u m n ) r e s p e c t i v e l y , a tt h es a m et i m e ，d u s ts a m p l e sa n dr a i n f a l ls a m p l e sh a db e e nc o l l e c t e db ym e a n so f d u s td i s s o l v i n gs i m u l a t i o ne x p e r i m e n t s o nt h e s ef o u n d a t i o n s ，p o l l u t i o ne m i s s i o nc h a r a c t e r i s t i c s a n dt h ei n f l u e n c i n gf a c t o r so fh i g h w a ys u r f a c er u n o f fw e r es t u d i e d 。t h er e l a t e ds t r a t e g i e sa n d m e a s u r e so fp o l l u t i o nc o n t r o li nh i g h w a ys u r f a c er u n o f fw e r ep u tf o r w a r dt op r o v i d es c i e n t i f i c b a s e sf o re x e c u t i v ed e c i s i o n s 。t h em a i nc o n c l u s i o n sw e r el i s t e da sf o l l o w s ： t h er e s u l t so fs a m p l e sm o n i t o r i n gi nc h o n g q i n gh i g h w a ys u r f a c er u n o f fs h o w e dt h a tp hv a l u e a n dc o dm e tt h en o r m a ld i s t r i b u t i o na n dt h ea r i t h m e t i cm e a nw a s7 6 3 m g la n d2 9 3 16 m g l r e s p e c t i v e l y t h ei n d e x e so fs s ，b o d s ，t n ，t p , c u ，z n ，p ba n do i lw e r eb e t t e ri n l i n ew i t h l o g n o r m a ld i s t r i b u t i o na n dt h e i rg e o m e t r i cm e a nc o n c e n t r a t i o n sw e r e17 4 3 9 ，2 1 l ，3 17 ，0 10 ，0 0 8 ， 0 5 9 。0 3 4a n d1 7 5 m g lr e s p e c t i v e l y b a s e do nt h es t a n d a r do fg b 8 9 7 8 19 9 6 ，t h ec o m p r e h e n s i v e e v a l u a t i o nb yn e m e t l r o wi n d e xi n d i c a t e dt h a tt h ep o l l u t i o nd e g r e eo fy u w uh i g h w a ya n dc i r c l e h i g h w a yr e a c h e dm o d e r a t ep o l l u t i o na n ds l i g h tp o l l u t i o nr e s p e c t i v e l ya n dt h em a i np o l l u t a n t si n t u r nw e r ec o d ，s s ，p ba n do i l b yc o m p a r i s o nw i t ho t h e rd o m e s t i cr e s e a r c hr e s u l t s ，s s c o n c e n t r a t i o n si nc h o n g q i n gh i g h w a ys u r f a c er u n o f fw e r eg e n e r a l l yl o w e rt h a nt h o s ei no t h e rc i t i e s ， t h eb i o d e g r a d a b i l i t yw a sp o o r e rw i t hh i g h e rc o dc o n c e n t r a t i o n sa n dl o w e rb o d 5c o n c e n t r a t i o n s c o r r e l a t i o na n a l y s i so f t h ep o l l u t a n t si nc h o n g q i n gh i g h w a ys u r f a c er u n o f fi n d i c a t e dt h a tt h e r e e x i s t e ds i g n i f i c a n to re x t r e m e l ys i g n i f i c a n tc o r r e l a t i o nb e t w e e ni n d e x e se x c e p tt h ec o r r e l a t i o n b e t w e e nc ua n do t h e ri n d e x e s b o d s c o do ft h er u n o f rw a sb e t w e e n0 0 0 2a n d0 0 6 9 w h i c hi sf a r l e s st h a nt h a to ft h ed o m e s t i cs e w a g ea n dw a sa l s ol o w e rt h a nt h a ti no t h e rd o m e s t i cs t u d i e s t h e r e s u l tr e f l e c t e dt h ep o o rb i o d e g r a d a b i l i t y m o r e o v e r , w i t ht h ei n c r e a s eo ft h ec o n c e n t r a t i o no fs s ， i i i 西南大学硕士学位论文 a b s t r a c t t h er a t i oo fb o d sa n dc o dd e c l i n e d t h i si n d i r e c t l ys h o w e dt h a tt h ea m o u n to fr o a dd u s t d e t e r m i n e dt h ec o n t r o lm e a s u r e so ft h er u n o f fs e w a g e a n a l y s i so fm a i nc o m p o n e n t so fp o l l u t a n t si nc h o n g q i n gh i g h w a ys u r f a c er u n o f fs h o w e dt h a t t h ef i r s tc o m p o n e n tr e f l e c t e dr o a ds u r f a c ed u s t , t h es e c o n d ，t r a 币ce x h a u s ta n dt h et h i r d ，r a i n v a r i a n c ea n a l y s i se x h i b i t e dt h a ta l lc o n c e n t r a t i o n so fr u n o f fp o l l u t a n t sd i d n tr e a c ht h es i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e sb e t w e e nt h eo r d i n a r yr o a ds u r f a c ea n dt h es u s p e n s i o nb r i d g ei nt h ec h o n g q i n gh i g h w a y t h ec o n c e n 仃a t i o n so fc o d ，b o d 5 ，o i la n do t h e ro r g a n i cp o l l u t a n t sr e a c h e dt h es i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e sb e t w e e nt h e s et w oh i g h w a y s ，i tr e f l e c t e dt h a tt h ei m p a c to ft h et r a f f i cf l o wo nr u n o f f p e r h a p sr e l a t e dt ot h es e t t l e m e n to fo r g a n i ce x h a u s te m i t t e df r o mt h ev e h i c l e s t h ec o m p a r i s o n b e t w e e nt h ef o u rs e a s o n si n d i c a t e dt h a ta l li n d e x e sw e r er e l a t i v e l yh i g h e ri nw i n t e re x c e p tt h ei n d e x o fs s a n dt h ed e g r e eo fp o l l u t i o ni nf o u rs e a s o n sw a ss p r i n g w i n t e r s u m m e r a u t u m n t h e r e h a dn oo b v i o u sc o r r e l a t i o nb e t w e e nw a t e rq u a l i t yo fr u n o f fa n dt h a to fr a i n t h es m a l l e rt h ep a r t i c l ed i a m e t e ro fs u r f a c ed u s to nc h o n g q i n gh i g h w a yw a s ，t h eh i g h e rt h e p o l l u t a n t sc o n c e n t r a t i o nb e i n gl o a d e dw a s ，a n dm o r es e r i o u st h ep o l l u t i o nw a s l o a dc o e f f i c i e n t a n dc u m u l a t i v el o a dc o e f f i c i e n ts h o w e dt h a tm o r et h a n8 0 p o l l u t a n t sa c c u m u l a t e di nd u s tp a r t i c l e w h o s ed i a m e t e rw a ss m a l l e rt h a n2 0m m t h es i m u l a t i o ne x p e r i m e n t so fa c i d r a i nl e a c h i n g e x h i b i t e dt h a tt h el e a c h i n gr a t i oo ft h ep o l l u t a n t sw a sb e t w e e n0 7 6 a n d15 9 4 t h ep a r t i c u l a t e p o l l u t a n t ：；p r o d u c e da l o n gw i t ht h er a i nh a dh i g h e rl e a c h i n gr a t i o l h r o u g he s t a b l i s h m e n to ft h es i m p l i f i e da n dq u a n t i t a t i v em o d e lo ff i r s t f l u s he f f e c t so ft h e h i g h w a ys u r f a c er u n o f f , t h ef i r s tf l u s he f f e c t so fr a i n f a l li n c i d e n t sh a p p e n e do nt h ea p r i l3 0 ，2 0 0 9 a n da u g u s t2 9 2 0 0 9 w e r ed e t e r m i n e da s6 8 1 1 a n d5 0 4 8 r e s p e c t i v e l ya n dt h ed u r a t i o no ft h e f i r s tf l u s he f f e c t sw a s15 m i na n d2 5 m i nr e s p e c t i v e l y t h er a i n f a l li n c i d e n th a p p e n e da tj u n e9 ，2 0 0 9 i n d i c a t e dn oo b v i o u sf i r s tf l u s he f f e c t s 6 9 3 7 t o9 2 21 r u n o f fp o l l u t i o nl o a d i n gc o u l db e r e m o v e db yi n t e r c e p t i n g3 0 i n i t i a lr u n o f ff l o w o na c c o u n to ft h el i m i t e dc o n d i t i o n ，t h es a m p l i n gf r e q u e n c i e sa n dt h es a m p l i n gs i t e sw i t h i n t h es t u d yw e r en o t t o om u c h ，s ot h ef i n a lr e s u l t sn e e df u r t h e rc o n f i r m a t i o n q u a n t i f y i n gt h e c o n t r i b u t i o no ft h em a i np o l l u t i o ns o u r c e se f f e c ts i z ea n dt h ed i r e c t i o na n dm o d eo fa c t i o no f p o l l u t a n tf a c t o r si nh i g h w a ys u r f a c er u n o f fa n de t cn e e dt ob es t u d i e di nf u t u r e k e y w o r d s ：h i g h w a y , s u r f a c er u n o f f , p o l l u t i o n ，c o n t r o l i v 独创性声明 学位论文题目：重麽丝匡直逵垒照路亘径速透鎏挂延巫究 本人提交的学位论文是在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。论文中引用他人已经发表或出版过的研究成果，文中已加 了特别标注。对本研究及学位论文撰写曾做出贡献的老师、朋友、同 仁在文中作了明确说明并表示衷心感谢。 厶 访 学位论文作者：毛侈青、签字日期： 2 0f o 年 钐月黟日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解西南大学有关保留、使用学位论文的规 定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许论文被查阅和借阅。本人授权西南大学研究生院( 筹) 可以将学位 论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩 印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书，本论文：娇保密，口 保密期限至年月止) 。 学位论文作者签名：互磊景 签字日期：2 d f o 年占月g 日 i i 导师签名： 陈办a 签字日期：矗o ，d 年易月艿日 西南大学硕士学位论文第1 章文献综述 第1 章文献综述 随着高速公路的快速发展和交通活动的日趋频繁，路面积聚物在降雨冲涮和重力作用下 的径流污染将十分严重。高速公路车流量大，路线长，晴天时污染物在路面累积，降雨时随 路面径流而排放。径流污染发生的随机性及其污染物排放量的不确定性，越来越引起人们的 高度重视。国外学者先后开展了路面径流污染及其影响因素等方面的深入研究，而国内同类 研究起步较晚。 1 1 高速公路路面径流污染物与污染源 1 1 1 高速公路路面径流主要污染源 高速公路路面径流通常主要来源于降雨本身和雨水对路面累积物的冲刷。降雨本身对路 面径流污染物负荷的贡献包括降水中的背景值和降水淋洗空气中污染物引起的大气湿沉降。 除非在空气质量较差的区域，降雨本身对路面径流污染物负荷一般比较稳定，在径流污染中 权重较小。路面污染物的累积是雨水径流污染的主要来源。当降雨发生时，由于降雨的溶解 和冲刷等作用将路面累积的污染物载入雨水径流之中带来污染。 高速公路路面累积污染物的种类和来源比较复杂，包括机动车辆的运行( 包括轮胎磨损 颗粒、筑路材料磨损颗粒、运输物品的泄漏、车体部件产生的颗粒物质及除冰剂) 、雨水本身 的污染和大气降尘等等。其中由于高速公路交通活动而形成的路面沉积物是径流最重要的污 染源，沉积物的组成决定着径流污染物的性质【1 1 。高速公路路面径流污染物与污染源如表 1 1 1 2 j o 表1 1 高速公路路面径流污染物与污染源 t a b l e1 1p o l l u t a n t sa n di t ss o u r c e so fs u r f a c er u n o f fi nh i g h w a y 污染物污染源 固体物质 莲耋产羹誓纛篡嘉翥冀笏霎? 颗粒，筑路材料磨损颗粒，运输物品的泄漏，刹车，大气 重金属汽车尾气的排放，燃料或润滑油的泄漏，除冰剂的撒播，轮胎的磨损，制动器，杂物等。 油、脂燃料及润滑油的泄漏，废油的抛弃等。 有机毒物汽油的不完全燃烧产物和润滑油的泄漏等。 n 、p 营养物晴天降尘，雨天降水，公路两边植物施肥等。 1 1 2 高速公路路面径流主要污染物负荷 高速公路路面径流中污染物种类繁多、成分复杂，主要为s s 、c o d 、b o d 5 、t n 、t p 、 重金属、多环芳烃( p a h s ) 和油等( 表1 2 ) 。 在西临高速公路混合径流中所测得b o d 5 c o d 比值为o 2 ，其中溶解态c o d 含量仅为 2 8 4 m p j l ，表明高速公路径流中c o d 主要赋存状态为颗粒态，而且高速公路径流雨水的可 生化性较型3 1 。k a y h a n i a n 等利用统计学原理对高速公路路面径流的重金属存在方式进行的研 1 两南大学硕十学位论文第1 章文献综述 究表明，在径流中有8 3 的p b 、6 0 - - 6 5 的z n 、5 0 0 p 5 5 的c u 、n i 以颗粒态形式存在于 径流中；5 0 左右的重金属可以通过颗粒物的方式得以去除1 4 1 。 表1 2 我国几条高速公路污染物负荷( m g l ) t a b l e1 2t h ep o l l u t a n t sl o a do fs o m eh i g h w a y si nc h i n a 1 2 高速公路路面径流排污规律与影响因素 1 2 1 高速公路路面径流的排污规律 e l l i sj b 和r e v i t td m 研究表明1 ，径流中s s 污染对受纳水体的贡献率为5 0 。降雨初 期s s 浓度很高，可达到2 0 0 0 3 0 0 0 m ? j l ，但随着降雨历时的延续，s s 浓度迅速降低，具有 明显的初期效应。李贺在对南京机场高速公路渌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e m c 及其影响冈索【6 】。结 果表明，对于降雨量大、初期降雨强度人的降雨事件，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。赵剑强发现路面降雨径流中主要污染指标s s 与c o d 、p b 、z n 之间存在较好的线性关系1 3 i 。 总之，高速公路雨水径流的水质特征：污染物浓度高，并随降雨历时呈波浪式降低：s s 浓度较高；其它污染指标与s s 具有较强的相关性；路面污染物出流具有显著的初期效应。 1 2 2 高速公路路面径流污染的影响因素 影响高速公路径流污染物浓度的因素众多而且作用机理复杂，主要有降雨特征( 如降雨 量、降雨强度、降雨历时) 、降雨前期晴天数、大气沉降、平均日交通量、路面材料、汇水面 积等，其中降雨前期晴天数和大气沉降对路面降雨径流的影响较大1 1 2 】。德国学者k r e i n 等研 究了公路路面沉积物的累积过程，某些污染物( 如p b 、z n 、p a h s 等) 的累积与晴天累积天 数存在较好的对数关系，c u 则呈较好的指数关系【1 3 i 。由于各地气候条件、交通量等因素的 差异，径流污染物成分及含量差异较大。李贺指出，高速公路路面降雨径流中污染物受前期 晴天数影响最大，s s 、c o d 、t p 受降雨强度的影响显著，而降雨量对b o d 5 、n h 3 - n 、t n 影响仅次于前期晴天数【6 】。由此可见，不同地区或同一地区不同降雨所产生的路面径流水质 差异较大，要想有效控制高速公路径流污染，必须对当地进行充分的调研和采样分析。 2 西南人学硕+ 学位论文第1 章文献综述 影响路面径流雨水污染物浓度变化的因素可分为两个方面：一是直接影响汽车排放污染 源人小的冈素，其包括汽车交通量、各类车辆构成比、燃料的类型、车况、路况、载货状况 等：二是影响路面污染物积累的因素，这些因素人部分为随机性因素，其包括两场降雨之间 的间隔时间、风速、风向、大气稳定度、降雨强度、降雨历时等。具体地，污染源的强度正 比丁汽车交通量。各类车辆构成比：由于路面磨损、轮胎磨损及汽车耗油量随小、中、大型 车依次增大，其污染亦依次增大。不同的燃料类型主要影响汽车排气中污染物的排放量。路 面粗糙度和坡度对径流强度的影响较为明显。从材料方面看，沥青路面的透水率要比水泥混 凝土路面低，因此一般沥青路面的径流洪峰值要比混凝土路面大，但径流受降雨特征的影响 更为强烈。高速公路的横坡影响相对较大，且多数路面采用沥青铺设，所以高速公路的径流 量变化相对比较明显。载货状况影响着路面散失产生的污染。两场降雨之间的间隔时间反映 了路面积累的污染物量的大小，时间越长，则累积的量越大。风速增大，则沉积于路面的污 染物相对减少；风向、大气稳定度也直接影响污染物沉积于路面的量。降雨强度( g ) 增人， 则雨水对地面的冲刷能力增强，排污速率增大，总排污量也增大。降雨历时( 丁) 增大，总 排污量增大，排污速率可能减少。降雨量q ：叼t 是降雨强度及降雨历时的综合表征，q 增大， 则总排污= 晕= 增大( q 与排污速率之间则无相关关系) 。所以全年中，降雨量的变化即可直观反 映出路面排污量的相列变化。 1 3 高速公路路面径流的环境效应 1 3 1 对受纳水体的影响 高速公路路面径流向地表水体输入大量的泥沙污染物，泥沙汇入水体形成了水体悬浮物， 导致水体悬浮物含量增加，水体浊度增加。高速公路径流对受纳水体的另一个重要影响是由 于大量耗氧有机物的排入所造成的d o 的损耗。在地表径流排入受纳水体后，其中的耗氧有 机物在微生物的作用下被还原成为简单的无机物，这其间需要消耗大量的d o ，氨的硝化作 用也会消耗水中的d o ，从而造成受纳水体d o 的降低；重金属、油、脂及毒性有机物等随 着地表径流进入江河、湖库，引起水体有毒有害物质含量增加，d o 减少，水体酸化。 降雨径流携带可溶性污染物下渗还会导致地下水污染。某些地区高速公路冈地下水文网 发育，含水介质的不均一性等，容易产生环境地质问题。当受污染的地表水体入渗到地下水 时，其携带的污染物质将对地下水造成污染。 目前，路面径流污染物对受纳水体水质的影响的研究方法多采用污染负荷法，通常用径 流平均浓度( e v e n t sm e a nc o n c e n t r a t i o n ，e m c ) 及面源污染负荷来表征，此外，也可通过相 应的数学模型建立输入、输出之间的数学模型来进行研究，也可通过相应的数学模型建立输 入、输出之间的数学模型来进行研刭1 4 j 。 j b e l l i s 发现受纳水体中金属含量的3 5 7 5 来自于公路路面径流，其中来自公路路 3 两南大学硕士学位论文第1 章文献综述 面径流的c d 、c u 、p b 、z n 的含量分别占水体总含量的4 6 、7 8 、4 7 、4 3 1 1 5 j 。德国学 者s t o t z 认为公路路面径流中p a h s 的含量是未受污染的河水或湖泊水的5 0 - - 6 0 倍【1 6 l 。 高速公路仅占城市积水面积的2 0 左右，但其径流对受纳水体却产生了约5 0 的s s 、 3 0 的总碳氢化合物。赵剑强对西临高速公路路面径流进行了监测，发现高速公路雨水径流 对周同自然水体的污染= f 常严重1 3 1 。 1 3 2 对周边土壤的影响 高速公路路面径流也污染周边土壤，影响土壤营养物质和能量的转化，从而使生物生产 量受到影响，严重者会使士壤丧失生产力。江苏宁连高速公路部分路段的十壤p b 、c u 、n i 的最大累积系数达到1 9 4 、1 8 2 及1 6 9 1 7 】。沪宁高速公路土壤p b 与农作物p b 污染也非常严 重，这些重金属污染很大程度上归功于路面径流1 1 8 j 。 1 4 高速公路路面径流污染的控制 影响高速公路路面径流污染的因素很多，包括气象因素( 如降雨量、降雨时间、降雨强 度、两场降雨间隔时间等) 、下垫面因素( 如路面材质、路面宽度、路面清扫、公路周围土 地利用等) 、交通冈素( 如车流量、车况等) 以及大气污染因素等，这些因素的作用时间不 尽相同，相应的控制措施也不相同，大体上可分为产前、产中和产后等三个环节。 1 4 1 产前控制 1 4 1 1 选址期环境管理 加强环境管理，在高速公路建设环境评价阶段，充分考虑路面径流污染问题，尽量避开 水源保护区等敏感保护目标，并提出必要的控制措施。要严格执行“同时设计、同时施工、同 时投入运行”，即与公路建设同步实施污染控制丁程设施建设。 1 4 1 2 建设期环保措施 在高速公路施工过程中，路基施工和两边削坡形成的土质裸露面，很容易造成水土流失， 对周围水体造成污梨1 9 1 ，因此，应及时采取有效措施，凡是大面积切, * , j j d j 坡，应在其i - _ 2 m 以 外设截水沟，挖方超高路段( 高度超过8 m ) 应采用复式断面，并设相应的绿化及排水设施【2 0 】。 对路基施工和两侧的取士场形成的土质裸露面采用塑料薄膜临时覆甜2 1 1 。采用播草籽防 护的坡面，播种后，应覆盖无纺布等作为临时防冲刷措施。对于临时堆料场和堆渣场地应加 强管理，应有防止水土流失措施。施工营地及堆料场在使用完后应及时进行土地整治、尽快 恢复原有植被。 1 4 1 3 设置绿化带 绿化、植被控制主要去除径流中的重金属、油类、s s 及吸附在s s 上的其它污染物。按照 4 西南大学硕士学位论文第l 章文献综述 水的不同流态，植被控制可以分成为地表漫流和植草渠道两种形式。地表漫流是过滤理论的 应用，它是在坡度较小的带状地面密植草皮，使水流发散成为面流，从而过滤污染物质、并 提高- 十壤渗透性能的一种方法。澳大利弧d e l e t i c 和f i e t c h e 对植草过滤污染物的能力研究表明 r 1 2 舶，植草对污染物的去除效率主要跟径流的流速有关，当径流速度越小时，s s 的去除效率越 高。b a r e t t 等和l i t t l e 等研究表明，植草渠道对t s s 、油脂、n 0 3 n 、z n 、p b 的去除效率分别为 6 7 、6 7 9 3 、7 4 、7 3 和8 3 。由此可见，在高速公路两侧设置绿化缓冲带和植草渠道 是一种有效的控制措施【2 3 2 4 1 。 1 4 2 产中控制 1 4 2 1 路面交通管理 交通量是影响路面径流污染的主要影响因素2 5 1 。交通管理部门应控制车流有适当的流量 和速度，尽可能减少因加速、减速、刹车、起动等带来的污染，严禁抛洒、尾气排放超标、 漏油的车辆行驶等。改进机动车设备，提高燃烧效率，降低尾气排放污染物量。改进汽车废 气净化装置，推广清洁能源，采用电子汽车和推j 液化天然气、乙醇汽油等燃料。 1 4 2 2 路面清扫 路面清扫是控制路面径流污染物的有效措施之一。路面清扫能够有效去除粒径 2 5 0 9 m 的 颗粒物，普通路面清扫能去酷：2 0 以上路面颗粒物，真空清扫装置可以去除7 0 以上。严格的 路面清扫程序能够去除3 3 。3 7 的p m l o 【2 6 】。 1 4 3 产后控制 1 4 3 1 湿式滞留池 滞留池是一种经济有效的控制路面径流污染的措施，常见的有湿式、干式和双重滞留池 几种形式【2 7 1 ，在几种形式中，湿式滞留池由于去除t s s 效果明显，是一种更广泛接受的形式2 引。 滞留池去除颗粒状污染物的基本机理是沉淀，但滞留池对一些可溶性营养物质也有很好的去 除效率，如可溶性磷酸盐、硝酸盐和亚硝酸盐，其机理是湿式池中的生物降解作用。h o s s a i n 对华盛顿s p o k a n e 地区一个湿式截留池的研究表明其对t s s 去除率为6 8 1 - - 9 9 4 ，平均达 8 3 9 ，对金属的去除率为5 4 7 - - 6 4 6 【2 9 1 。英国的h a r e su 和w a r d ，对伦敦m 2 5 高速公路路边 一个干式滞留池的重金属去除效果进行了研究，结果表明，干式滞留池对重金属的去除效果 较好，去除率均在8 5 9 5 之间3 0 1 。实践证明，湿式滞留池可以有效地去除s s 、重金属、t n 、 t p 、b o d 5 等污染物质。 1 4 3 2 湿地缓冲带 湿地缓冲带是在路面径流汇集进入水体之前通过湿地进行处理是一种有效控制径流污染 5 两南大学硕十学位论文 第1 章文献综述 的方法，它可以同化入流中大量的悬浮物或溶解态物质。主要通过沉淀、植物吸收、生物降 解、吸附、过滤等作用来去除悬浮态或溶解态的污染物质，是一种高效的径流污染控制措施。 包括天然湿地、人工湿地。有研究表明，暴雨径流在人j r 湿地中停留7 2 h ，s s 的去除率可达9 5 。 赵剑强总结了美国佛罗里达州数十年暴雨径流控制的经验，认为一般情况下，湿地对t s s 、 b o d 5 及t n 的去除效率可达到较好的效果( 6 0 。o - - 8 5 ) ，磷的去除率变化很大，难以确趔3 1 。3 2 1 。 1 4 3 3 氧化塘 氧化塘是在人工适当修整( 设围堤和防渗层) 的污水池塘，通过生物自净作用，使污水 得到净化的一种污水处理技术。根据出水方式的不同，可将氧化塘分为连续出水塘、控制出 水塘和贮存塘三类。氧化塘处理降雨径流可以调节雨洪峰量、工程简单、造价低廉、雨水处 理能耗较低、处理效果好，同时易实现雨水资源化。但处理效率随季节性变化明显，处理效 果不够稳定，防渗要求较高，同时占