雨水水质研究进展

来源：SCI期刊网分类：农业论文时间：2022-04-12 09:33 热度：

　　摘要介绍了国内外雨水水质研究进展以及雨水水质控制措施。

　　关键词水资源;雨水利用;径流;雨水水质;污染控制

雨水水质研究进展

　　目前我国水资源极度短缺很多城市都面临着水资源短缺问题而与此同时大量雨水资源却白白流失雨水利用率不足10%。日本和德国等发达国家自20世纪80年代初就掀起了利用雨水的热潮这是一种新的开源节流技术有利于改善城市的生态环境。

　　由于我国很多城市面临的是水质性缺水同时雨水径流水质状况直接影响雨水利用途径和成本因此很多学者对雨水径流水质能否满足使用要求进行了研究。笔者从雨水径流污染原因、雨水径流水质状况和降雨径流污染控制措施等方面介绍雨水水质研究进展。

　　1 雨水径流的污染原因

　　降雨径流污染是指降雨淋洗大气、冲刷地面与土壤中的污染物使其进入地表水和地下水而造成水环境污染。城市雨水水质情况比较复杂地域、汇水面、季节、降雨特征等的不同都会导致径流水质产生很大差别。按照降雨历程雨水径流污染原因主要有以下几个方面：

　　1.1 大气污染是指直接由降水带来的污染。这取决于城市的空气状况也可能由大气的迁移从外域带入。近年来生活、生产中的燃煤、燃气及燃油量不断增加工厂、汽车等排放的废气、粉尘等造成了严重的大气污染雨水在降落过程中对大气起到淋洗作用空气中的粉尘颗粒物、可溶性有害气体随雨水降落至地面对水质很好的雨水造成污染。

　　1.2 屋面材料的影响和非降雨期屋面大气沉降物积累屋面材料对雨水径流水质有非常明显的影响沥青油毡类屋面比水泥砖、瓦质类屋面的污染量高许多倍。房顶材料老化和夏季高温曝晒都会使径流中的污染物浓度显著升高色度变大。在非降雨期房屋面上会积累许多大气中的颗粒沉降物降雨时经雨水冲刷进入水体造成污染。

　　1.3 地表径流污染地表雨水径流水质及其影响因素更复杂。在农村降雨对裸露土壤的冲刷使附着在土壤颗粒上的污染物如化肥、农药、牲畜粪便等随着土壤颗粒被雨水径流携带至水体中;在城市由于城市化进程不断加快不透水下垫面的面积日益扩大峰现时间提前洪峰量提高很小雨量就会形成地表径流对地表污染物的冲刷更彻底。此外城市中的路面材料、汽车排泄物、生活垃圾等因素造成地表径流中污染物成分复杂随机性很大。

　　2 雨水的水质研究

　　2.1 天然降雨大气降水的水质组成在很大程度上取决于地域条件。在农村地区大气层中的污染物较少所以降雨杂质相对较少雨水的 pH 值为5.5～7.0;在城市地区城市上空的降水可能混入煤灰、工业粉尘受其影响城市雨水酸性成分增大。一般初次降雨和久旱不下雨的地区雨水中的杂质相对较多。总体来说天然降雨是轻污染水水中有机污染物较少、溶解氧接近饱和、钙含量低、总硬度小经简单处理便可作为生活杂用水和工业用水。

　　2.2 农村蓄集雨水我国广大农村地区尤其是西北缺水农村通过收集集雨面雨水径流储存到地下水窖用于农作物的灌溉和家庭饮用蓄集雨水的水质直接影响人们的生产和生活。农村蓄集雨水工程主要有甘肃实施的“121雨水集流工程”、“母亲水窖工程”、“万眼爱心水窖工程”和宁夏实施的“窖水蓄流工程”以及陕西实施的“甘露工程”等。刘洪亮等对地窖水的水质研究发现由于储存期过长地窖水中色度和浊度较大氨氮和微生物等指标往往超标[1]。杨瑞强等对甘肃榆中和定西地区的水窖水质研究发现一般土窖及普通庭院水窖水的水质基本符合国家饮用水水质要求但大肠杆菌数量往往超标;公路边水窖所蓄雨水的水质较差其部分有机污染物含量超标不宜长期饮用[2]。安熙兰等对甘肃通渭县部分的水窖中的水体研究指出布局不合理及窖藏时间过长的水窖中的氨氮、亚硝酸盐氮平均值分别超标7倍和 34倍水体氧化能力弱失去自净能力;细菌指标监测表明污染物主要来自人畜粪便、生活污物、杂草残体等[3]。武福学等指出采用新建混凝土集流面和水窖集蓄的雨水在半年之内 pH 值偏高但其平均值在允许的范围内;监测的20种卫生指标除细菌总数和总大肠菌群超标外其余18种指标完全达到了农村生活饮用水卫生标准其中15种指标达到了二级水质标准[4]。可见我国的水窖蓄水水质总体较好但仍需加强管理并且不宜储存过久。

　　2.3 城市路面径流很多研究者着眼于确定污染物成分、含量和影响因素等方面。最具代表性的是1981～1983年美国 EPA 投入1.5亿美元进行的“全美城市雨水径流项目”研究[5-6]在许多城市大规模地收集分析雨水径流水质数据研究污染情况及控制对策。Sansalone 认为城市路面径流中的污染物通常有固体物质、营养物质、重金属、油脂、细菌等[7]。Viklander 测试了瑞典街道上沉积物的颗粒级配及重金属含量并分析了其与交通流量及周围区域环境的关系[8]。Drapper 等对澳大利亚布里斯班市12场降雨的路面径流进行了研究分析了径流中 SS、凯氏氮(TNK)、总磷、重金属等污染物的浓度并研究了径流中污染物浓度与交通量、路面类型、测点特征之间的关系[9]。

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　　国内许多学者也对城市路面径流水质进行了深入研究。施为光[10]研究了成都市街道地表物中的重金属含量状况着重对重金属污染、重金属粒径分级含量及重金属累积情况进行了较为详细的探讨得出大部分金属分布在粒径较小颗粒上的结论。张思聪等对北京市2场降雨的研究指出降雨产流中污染物的含量超过地表水环境质量标准(GB3838- 2002)的主要有3类污染物分别是 NH4-N、CODMn和重金属;各污染物浓度随着降雨产流历程变化趋势是降雨初期污染物浓度高降雨后期污染物浓度低[11]。张亚东等对北京城区道路雨水径流水质进行监测指出城市道路雨水径流以 COD 和SS 污染为主路面雨水中氨氮和金属离子浓度较低但一些有机物指标如石油类、挥发酚及表面活性剂含量较高;同一场降雨路面径流中COD/SSTN/SSTP/SS 之间存在较好的线性关系并且相关的2种污染物变化系数都在一定范围内波动[12]。

　　3 降雨径流污染控制措

　　施国外雨水水质控制与管理可分为2个方面：技术性措施和非技术性措施。通过技术性措施即工程方法来控制污染可分为3个方面[13]：①源头控制。从源头上将雨水径流污染物控制在最低水平;②污染物扩散途径控制。研究雨水径流污染物输送和扩散机理采取适当的措施减少污染物排入地下或地表水体的数量;③终端治理。采用净化技术处理带入水体的径流污染物。采用非技术性措施即非工程方法是指通过各种非技术性的管理措施指导和配合技术性措施以达到控制雨水径流水质的目的。

　　3.1 控制雨水水质源头这是控制雨水水质最有效、最经济的方法。

　　目前我国不少地区的空气状况很差导致雨水水质下降如酸雨的出现不仅影响渗透设施的利用而且也会影响当地生态环境和水环境质量。因此控制大气污染不仅可以改善空气质量美化环境还能够降低雨水水质污染节约雨水利用成本。

　　3.2 加强农村蓄水设施的管理许多农村地区的水窖布局不合理直接设置在庭院内或者路边有些甚至距离厕所、畜舍不远而且禽畜放养混乱杂草丛生对窖水水质产生了严重的影响。因此在进行水窖建设时应选择距离道路、厕所、畜舍较远的位置并对水窖加盖。窖藏水也不宜储存时间过长应定期清洗水窖对其进行消毒处理。

　　3.3 控制屋面雨水水质屋顶的设计及材料选择对于控制屋面雨水径流水质有很大影响。应该对油毡类屋面材料的使用加以限制逐步淘汰污染严重的种类这样做不仅可以美化市容还能解决材料老化漏水、保温抗寒效果差等问题既改善了居民的居住条件又很好地控制了屋面污染源。

　　3.4 控制路面雨水水质进行路面雨水水质控制可从2个方面着手：①改善路面污染状况。这是控制路面雨水污染源的最有效方法。我国很多城区地面污染严重随意倾倒污水和垃圾现象非常普遍施工工地、裸露地面的泥沙侵蚀严重等这都造成了雨水径流对水体的污染。改善路面污染状况的措施有合理规划城市用地、减少城区土壤侵蚀、加强对建筑工地的管理、制定严格的法规和管理措施、减少污水和垃圾随意倾倒、保持市区地面清洁等。②设置路面雨水截污装置和初期雨水弃流装置。设置绿地缓冲带在雨水口和雨水井设置截污挂篮和专用编织袋等或设计专门的浮渣隔离、沉淀截污井以控制路面带来的树叶、垃圾、油类和悬浮固体等污染物。初期雨水弃流装置是一种非常有效的雨水水质控制方法可去除径流中大部分污染物包括细小的或溶解性污染物。弃流装置有多种设计形式有容积法弃流池、切换式或小管弃流井等。

　　3.5 进行雨水技术处理根据雨水的水质特性如颗粒分布与沉淀性能、水质与流量的变化、污染物种类和含量等可在雨水径流的输送途中或终端采用雨水滞留沉淀、吸附、过滤、稳定塘及人工湿地等技术进行处理降低雨水径流对水体的污染实现雨水的资源化。

　　4 结语

　　目前我国在雨水利用方面还与国外有一定差距对城市雨水水质特性和相应的处理技术研究尚处于初级阶段。但随着人们雨水资源化意识的提高和政府投入力度的加大在借鉴国外雨水利用经验教训的基础上我国在雨水利用研究与应用方面必将取得长足进展进而能促进雨水资源化进程缓解水资源短缺的现状。——论文作者：陈炬锋刘磊磊

　　参考文献

　　[1] 刘洪亮.简易持续饮水消毒器处理地窖饮用水的试验研究[J].中国公共卫生200016(10)：927-928.

　　[2] 杨瑞强朱琨金星龙等.窖水的水质分析及水质特点[J].甘肃环境研究与监测200114(2)：70-71.

　　[3] 安熙兰张小惠.“121”雨水集流工程水质状况分析[J].中国初级卫生保健200116(3)：49.

　　[4] 武福学党主民.庭院雨水集流工程的水质评价[J].甘肃水利水电技术1999(2)：53-56.

　　[5] RICHARDMARIE.Integrated storm water management[M].Boca Raton：Lewis Publishers1993.

　　[6] THOMAS N D.Municipal storm water management [M].Boca Raton：Lewis Publishers1995.

　　[7] SANSALONE J JBUCHBERGER S G.Partitioning and first flush of metals in urban roadway storm water[J].J of Envir Engrg ASCE1997123(2)：134- 143.

　　[8] VIKLANDER M.Particle size distribution and metal content in street sediments [J].J of Envir Engrg ASCE1998124(8)：761-766.

　　[9] DRAPPER DTOMLINSON RWILAMS P.Pollutant concentration in road runoff：southeast queensland case study[J].J of Envir Engrg ASCE2000126 (4)：313-320.

　　[10] 施为光.成都市街道地表物中的重金属[J].城市环境与城市生态 19958(3)：25-29.

　　[11] 张思聪惠士博谢森传等.北京市雨水利用[J].北京水利2003(4)： 20-22.

　　[12] 张亚东车伍刘燕等.北京城区道路雨水径流污染指标相关性分析[J].城市环境与城市生态200316(6)：182-184.

　　[13] 车伍刘燕李俊奇.国内外城市雨水水质及污染控制[J].给水排水 200329(10)：38-42.

文章名称：雨水水质研究进展

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