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重庆地区高速公路路面径流污染特征研究

毛彦景  
【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土,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、pH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因,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)G75、重庆绕城高速G5001为研究对象,选择普通路面和悬空桥面。在2009年1-9月期间采集高速公路径流水样10个批次、55个径流样品,其中对2009-04-30(春季)、2009-06-09(夏季)、2009-08-29(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因素,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,pH、COD属于正态分布,其算术平均值分别为7.63和293.16mg/L,而SS、BOD5、TN、TP、Cu、Zn、Pb、石油类更符合对数正态分布,其几何平均浓度分别为174.39、2.11、3.17、0.10、0.08、0.59、0.34、1.75mg/L。以GB8978-1996为标准,采用Nemerrow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COD、SS、Pb、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固体浓度总体上低于其它城市;COD浓度高而BOD5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Cu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BOD5/COD在0.002~0.069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BOD5/COD随SS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,COD、BOD_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SS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,80%以上的污染物积聚在粒径2.0mm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0.76%-15.94%,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2009-04-30、2009-08-29降雨事件存在一定的初期效应,其初期效应大小分别为68.11%和50.48%,初期效应时段分别为15min和25min。而2009-06-09降雨事件无明显的初期效应。采用拦截径流初期30%流量,可以综合去除69.37%92.21%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因子的作用大小、作用方向和作用方式等有待于进一步研究。


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