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对南京市三种典型屋面类型的屋面径流中SS、COD、TP、TN、NH4+-N、Cu、Zn、Pb、Cd、PAHs和微生物进行了21次降雨事件的现场取样监测,考查了屋面径流污染物出流规律,估算了事件平均浓度EMC值,分析了屋面径流污染物的赋存状态,并探讨了屋面径流污染物的初期冲刷效应和径流污染的影响因素。
出流规律分析表明:当降雨量和降雨强度较大时,初期浓度较高,并随着降雨历时的延续显著降低,最终达到某一稳定值;当降雨量小、降雨强度小时,降雨对污染物的冲刷不彻底,污染物呈现出持续缓慢释放的特征,且污染物浓度会随着降雨强度的变化而发生变化;瓦屋面由于具有一定的坡度,初期冲刷作用比平顶屋面更大,其产流时间较短,达到稳定浓度所需时间较短,但总体来说三种不同类型屋面污染物出流变化过程大致相同。
屋面雨水径流水质分析表明:①SS、COD、TP、TN和NH4+-N的EMC总平均浓度分别为62.6mg·L-1、51.1 mg·L-1、0.26mg·L-1、9.27mg·L-1和2.71 mg·L-1,径流污染严重;②Cu、Zn、Pb、Cd的EMC平均浓度分别为21.1μg·L-1、150.0μg·L-1、20.8μg·L-1和0.43μ·L-1,Zn污染相对较严重;③沥青屋面径流PAHs污染较严重,其平均浓度为4261.7 ng·L-1,瓦屋面径流PAHs平均浓度为351.2 ng·L-1,两种屋面径流中PAHs均以4环组分为主,沥青屋面中3环组分也占相当含量,而瓦屋面中5~6环PAHs含量仅次于4环PAHs;④沥青屋面和瓦屋面径流中细菌总数大致相同,约为8×103~18×103个·mL-1;瓦屋面总大肠菌群数比沥青屋面稍大,两场降雨事件中总大肠菌群数为1440个·100mL-1、2210个·100mL-1,而沥青屋面径流分别为1250个·100mL-1、1560个·100mL-1;径流初期2mm径流混合样中细菌总数和总大肠菌群数含量较高,分别为总混合样浓度的1.8-5.0倍和2.5-4.2倍。
赋存比例计算结果表明:COD、TN主要以溶解态形式存在,Cu、Zn、Cd主要以颗粒态形式存在,TP、Pb则绝大部分以颗粒态形式存在。
初期效应分析表明:①大部分降雨事件各污染物均存在一定的初期效应,瓦屋面由于具有的坡度,其初期效应相对于沥青屋面和混凝土屋面更为显著;②拦截并处理沥青屋面、瓦屋面和混凝土屋面雨水径流初期25%流量分别可去除整个事件中所排放的约44.5%、53.5%和46.8%的总常规污染物污染负荷;③拦截并处理沥青屋面、瓦屋面和混凝土屋面雨水径流初期25%流量分别可去除整个事件中所排放的约41.6%、44.7%和44.1%的总重金属污染负荷;④拦截并处理沥青屋面、瓦屋面径流初期25%的流量分别可去除整个事件中所排放的约36.0%、47.0%的总PAHs污染负荷。
屋面径流影响因素分析表明:1)屋面雨水径流污染受屋面材料的影响,就EMC平均值来说,SS、TP、NH4+-N、Zn、Pb的EMC值大小排序为:瓦屋面>沥青屋面>混凝土尾面;COD和TN的EMC值大小排序为:沥青屋面>混凝土>瓦屋面;Cu、Cd的EMC值大小顺序为:沥青屋面>瓦屋面>混凝土屋面;2)前期晴天数对屋面雨水径流水质影响较大,径流水质受大气沉降等污染物累积效应的影响最大,而受雨水冲刷作用的影响则次之;3)屋面雨水径流污染与雨前大气污染状况密切相关,常规污染物与PM10的相关性大小为:NH4+-N>SS>TN>COD>TP;4种重金属与PM10的相关性大小顺序为:Cd>Pb>Zn>Cu。