域外雨水水質污染的源頭控制啟示

鄭康振

（廣州珠科院工程勘察設計有限公司，廣州 510611）

2018年，我國的城市化水平已經達到了59.58%，城鎮常住人口為8.31 億人，超出世界平均水平9.58 個百分點，而且城市化發展速度依然較快。隨著城市化進程的加快和城鎮人口的急劇增長，我國的城鎮水資源短缺和水環境污染矛盾日益突出。全國600 多個城市中，有400 多個存在資源性或水質性缺水問題，有108 個城市存在嚴重缺水，城市水環境污染已經成為當前制約城市可持續發展的一個普遍性的環境問題[1]。隨著城市規模的擴大、城市人口的急劇增加以及城市工業化加快，大量污水直接排入城市周邊河流，致使城市的水環境污染問題加重。

我國南部地區長期受到亞熱帶季風氣候的影響，全年降水量豐富，但由于城市道路的硬化、認識的短板以及技術條件等因素，寶貴的城市雨水資源沒有得到有效利用，同時雨水徑流攜帶大量地面污染物直接排入水體，進一步加重了城市接納水體的污染。因此，做好城市雨水水質污染源頭控制，實現城市可持續發展具有積極的現實意義。

1 城市雨水污染及特點

1.1 來源

當前，很多城市雨水污染嚴重，其主要原因是雨滴在空中降落過程中攜帶了城市上空空氣中的許多污染物，雨水降落至路面后，地表徑流會攜帶路面的各種污染物。另外，城市道路硬化、可透性不強、雨水沖刷路面以及管道中的沉積污染物也會加劇城市水體的污染，導致城市水質惡化。這些不同來源的污水會合流到城市的河道系統，初期降水會沖刷污水管內 前期沉積的污染物，所導致的城市水體污染往往比分流的雨水系統污染更為嚴重。

1.2 特點

初期雨水的污染十分明顯，初期的屋面降水和地表水徑流的COD 含量甚至可以達到3 000 mg/L。在一些城市雨水徑流中，河流至管道的溢流水質污染十分嚴重，為了保障城市水環境和經濟社會發展的可持續性，必須加強雨水水質污染的源頭控制，經預處理后降低其污染物含量或達標排入城市水體，也可以直接作為城市路面綠化用水加以利用，緩解城市用水壓力。部分國外城市雨水、徑流及溢流水質如表1所示。

表1 部分國外城市雨水、徑流及溢流水質

2 城市雨水污染現狀

以某城市為例，對該城市2015-2018年主城區雨水徑流的水質現狀進行詳細分析，結果發現，在雨水的初期階段，其徑流的主要污染物（SS、COD）等濃度要明顯高于場均雨水污染濃度（見表2、表3）。監測數據顯示，初期徑流或場均徑流的雨水污染濃度較大，各個匯水面也會加劇天然降雨的污染。從匯水面來看，屋面雨水的懸浮物濃度和有機物濃度要低于路面雨水。從污染物濃度影響看，屋面雨水的懸浮物濃度相對變化不大，但不同類型屋面對有機物濃度的影響較大：瀝青油氈類型的屋面雨水的有機物濃度高于瓦屋面雨水。

對比表1、表2和表3可知，該城市主城區的各個匯水面徑流的COD 和SS 要遠遠高于美國、日本和里昂等雨水污染物濃度，反映出該城市的非點源污染較為嚴重。近年來，該城市加大了排水管道、污水處理廠建設，城市污水處理的設施更加完善，但非點源污染依然嚴重，主要原因是城市主城區雨水徑流污染負荷上升，可見，城市雨水徑流污染治理已經刻不容緩。隨著工業化和城鎮化進程的加快、城市人口的增加以及城市機動車保有量的上升，這種污染問題會日益嚴峻。人們需要從可持續發展的角度，積極采取有效措施，吸取發達國家的先進雨水徑流污染防治經驗，從雨水水質源頭做好污染防控，以改善城市水 環境。

表2 某城市主城區不同匯水面初期徑流污染物濃度

表3 某城市主城區不同匯水面徑流污染物平均濃度

3 域外城市雨洪管理做法——以美國為例

3.1 主要做法

美國城市雨水污染防控主要采取控制流量和雨水流速方式，利用蓄洪的辦法實現防治水土流失和城市洪澇災害的預期效果，還結合“雨水排放許可證制度”和“最佳管理實踐”（BMPs），控制城市雨水污染物的產生和傳輸。其中，BMPs 又被分為結構性、非結構性兩種模式。

3.1.1 非結構性BMPs

在美國，為了做好城市雨水污染源頭控制，城市管理部門定期對城市的道路做好清掃和吸塵，嚴格做好垃圾回收，從源頭減少垃圾丟棄量和顆粒物的積累量；大力提升城市公共綠化面積，并嚴格控制綠化栽植和養護環節化肥的施用量，倡導綠色養護理念，從源頭減少氮、磷等污染物。另外，積極倡導“低影響發展”的理念和技術，這樣既改變了城市土地的應用性質，也可以保持城市土地開發利用后與開發前的水文特征一致，即減少雨水徑流的產生量。要做好城市的發展規劃，最大程度地減少城市發展對土地的侵占，從源頭降低土壤等細顆粒物經雨水沖刷而進入城市水體。此外，還采取合理綠化、高效灌溉等措施從源頭減少水質污染。

3.1.2 結構性BMPs

結構性BMPs 是指利用物理、化學和生物等辦法去除城市雨水徑流中的主要污染物。其中，物理法包括吸附、過濾和沉淀；化學法包括加入絮凝劑等，沉淀去除雨水中的細顆粒和金屬；生物法利用城市植物根系的吸收以及根系周圍土壤微生物達到降解雨水污染物的效果。目前，美國應用十分廣泛的BMPs 包括存蓄池、生態過濾帶、滲透池、沉淀池、人工濕地和固體顆粒截流器等。

3.2 去除效果

利用包含在BMP 數據庫中的固體、細菌、金屬和營養物評價污染物的指標，計算不同雨水水質控制措施的實際平均去除率，如表4所示[2]。

3.3 使用區域特征

面對具有不同結構、種類繁多的雨水水質控制措施，設計人員需要按照區域的場地條件、對徑流消減流量的要求和對非點源污染物的處理要求，綜合考慮區域位置特點、土地條件、地下水特點、地形、地勢和匯水區性質等因素，評估不同措施的實際徑流削減能力、非點源污染去除能力和空間需求，選擇適宜的控制措施[3]。不同控制措施的功能和使用區域特征如表5所示。

表4 不同控制措施對雨水污染物的去除效果

表5 不同控制措施的功能及使用區域特征

4 結論

通過研究域外雨水水質污染的源頭控制，筆者得到以下啟示。一是加快立法進程，制定包括城市雨水污染防控方面的法律法規，加強法律的執行力度。二是明確控制目標，根據城市雨水污染的現狀分析和城市發展規模等，制定出城市雨水污染近、中、長期的雨水污染防控目標。三是確定收集系統，根據城市所在區域的氣候、水文、雨量等，確定適合城市雨水污染防控的雨水收集系統，如雨污分流。四是加強技術應用，從源頭分散城市污染物，結合現代污水處理技術，做好末端集中處理，控制雨水中的污染物含量，提升雨水污染物治理效果。五是加強環保宣傳，利用廣播、電視、網絡等新聞宣傳渠道，加大環保知識宣傳力度，提升廣大群眾對雨水污染危害的認識，從源頭減少垃圾產生量。