城郊環境梯度下地表徑流污染特征研究

摘要采用事件平均濃度（EMC）和M（V）曲線初期沖刷效應判識方法，對2011年4月北京市中心城區和遠郊區縣降雨徑流污染特征進行分析。結果表明，受城郊環境差異影響，徑流污染物種類、濃度和初期沖刷效應存在明顯分異，城區COD、TP 、TN污染物濃度低于郊區，氨氮濃度高于郊區；城區徑流存在初期沖刷效應，郊區無明顯初期沖刷效應。

關鍵詞城郊環境梯度；城市地表徑流；非點源污染；初期沖刷效應

中圖分類號X143文獻標識碼A文章編號0517-6611（2014）24-08311-03

Study on the Surface Runoff Pollution Characteristic under the UrbanSuburb Gradient

YANG Long et al（National Urban Environmental Pollution Control Engineering Research Center， Beijing Municipal Research Academy of Environmental Protection， Beijing 100037）

AbstractThe event mean concentration （EMC） and M （V） curve method of judging first flush effect were used to analyze Beijing center city and remote suburb district runoff pollution characteristics on April， 2011. The results show that， under the urbansuburb environment difference effect， runoff pollutants， concentration and first flush effect have major personality differences. COD， TP， TN pollutant concentration of the urban runoff is lower than the suburb； ammonia concentration is higher than the suburb runoff. First flush effect exists in the urban runoff； the suburb has no obvious first flush effect.

Key wordsUrbansuburb gradient； Urban surface runoff； Nonpoint pollution； First flush effect

城市地表徑流包含許多污染物質，如固態廢物碎屑、化學藥品和空氣沉降物等，已成為水環境惡化的重要原因之一。城市化對水體非點源污染具有重要影響[1]。當前我國城市化快速發展，不同區域環境管理水平、環境衛生習慣、道路清掃方式、不透水地表比例、人口、交通流量以及能源利用方式等發生了巨大變化，形成新的城鄉環境梯度格局。這種新的城鄉環境梯度格局決定了一定空間內人類活動類型、污染源種類及強度、水文改變程度、環境管理水平等眾多因素，必然會對城鎮面源污染特征形成重大影響[2]。該研究選擇北京市中心城區和遠郊區縣交通道路徑流污染物為對象，通過對污染物濃度變化和初期沖刷效應的分析，揭示城郊環境梯度對徑流污染的影響，以期為降雨徑流污染的源頭控制和分區管理提供科學依據。

1材料與方法

1.1研究區域北京市近年來經濟增長快速，城市擴展現象明顯。西城區是北京市典型的城市核心功能區，人口密度大，以商業區和科教文化區為主，人員素質相對較高且流動性較強。位于北京市東北部的順義區屬于城市功能拓展區，區域內大部分地區為河流沖積平原，僅在東北部地區分布中低海拔山地和丘陵，近年來城市化進程迅速。該研究選取處于西城區北營房中路為城區采樣點，選取順義區濱河北路為郊區采樣點，城、郊采樣區環境狀況詳見表1。

圖5城區徑流初始沖刷分析圖6郊區徑流初始沖刷分析3結論與討論

北京市實行嚴格的大型車輛交通管理措施，城區渣土車、運貨車數量明顯少于郊區，道路遺撒現象也相對較少，道路無明顯油漬物，清潔度比郊區高，有機物、總磷等污染物累積量相比郊區較少。在道路清潔度較高的城區，COD、TP濃度相比郊區低。含氮物質濃度相對比較復雜，郊區大型車輛交通道路遺撒和油類泄漏，農田氮磷化肥過量使用[10-11]，都會造成有機物和TN、TP濃度比城區大。但從汽車尾氣排放角度分析，城區車流量比郊區大，城區汽車尾氣氮氧化物排放量大，地表累積的總氮濃度也相應較高。由《2011年北京市環境質量公報》可知，西城區二氧化氮平均濃度（0.065 mg/L）明顯高于順義區（0.049 mg/L）[12]。含氮物質通過“氣-陸”界面交換和轉化，可能是造成城區降雨徑流氨氮濃度高于郊區的重要原因。研究中城區TN濃度低于郊區，而氨氮濃度高于郊區。大氣中的含氮污染物隨降雨的沖刷形成徑流中高濃度的氮污染，說明改善空氣質量可有效控制降雨徑流的氮污染[13]。對郊區采取提高清掃方式和清掃頻率、嚴格管理大型車輛運輸、合理使用化肥都可以減少地表污染物累積量，進而降低降雨徑流污染物濃度。

降雨徑流初期沖刷效應受降雨特點、下墊面特征、雨前干期天數等多種因素影響[14]。城區城市化水平高，受“城市效應”影響[15-16]，更容易產生強降雨天氣，降雨歷時短，沖刷力強，加之透水下墊面比例低，更容易發生徑流沖刷效應。郊區較高的污染物累積量，由于稀釋效應，遇到較弱的降雨強度徑流過程，降低了初期沖刷效應的發生。

研究結果表明，城郊地表環境梯度下，污染物種類濃度發生明顯分異，2011年4月21日降雨徑流事件中，地表清潔度較高的城區，COD和TP濃度較郊區低，且呈明顯下降趨勢。城郊地表徑流含氮物質濃度變化復雜，研究中城區TN濃度較郊區低，而氨氮濃度較郊區高。由于城市效應作用，城區較郊區更容易發生徑流初期沖刷效應。應針對城郊環境差異和徑流污染特征，分區域、分層次采取城市面源污染防治措施。

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