城市路面降雨径流污染特征及源解析的研究进展

张千千，李向全，王效科*，万五星,，欧阳志云

城市路面降雨径流污染特征及源解析的研究进展

张千千1,2，李向全1，王效科2*，万五星2,3，欧阳志云2

1. 中国地质科学院水文地质环境地质研究所，河北 石家庄 050061；2. 中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室，北京 100085；3. 河北师范大学生命科学学院，河北 石家庄 050016

城市路面径流是城市地表径流的重要组成部分，因其污染强度大、对地表水体的影响严重而被予以格外的关注。通过对国内外关于路面径流水质的研究进行总结发现：我国城市道路径流中COD、TP、TN和Pb的平均质量浓度分别为239.59、0.46、6.29和0.14 mg·L-1，超过了国家地表水环境质量Ⅴ类标准，TSS的质量浓度高达552.86 mg·L-1。因此，COD、TP、TN、Pb和TSS是我国路面径流的主要污染物。高速路径流污染物Pb、Cu和Zn的浓度明显高于普通道路，而普通道路径流污染物中COD和TSS要高于高速路。与其他国家相比，我国城市道路雨水径流污染物浓度偏高。多数研究表明：污染物的质量浓度与降雨量呈负相关关系，路面坡度增加了车辆与路面的摩擦力和燃料的消耗，进而导致路面径流污染物的浓度较高，路面清扫或许对污染物的浓度有不利的影响，主要由于道路清扫将路面中部分大颗粒破碎，释放出了细小的颗粒物（粒径＜43 μm）并且不能将其清除的缘故。但是，降雨强度、干期、降雨历时和车流量对径流水质的影响存在一定的争议。通过对现有的研究总结发现：车流量≥30 000的路面径流中COD、TSS、Pb和Cu的浓度是车流量＜30 000的路面径流中的2.5、4.3、1.4和5.1倍；路面径流中的重金属主要来源于车辆的交通损耗，有机污染物来源于车辆的交通活动和路面材质，营养污染物来源于大气干湿沉降。今后应从以下几方面开展研究：将多环芳烃、大肠杆菌等水质指标列入研究计划；深入分析影响降雨径流水质的因素及各影响因子间的交互作用；运用同位素溯源技术识别道路径流污染物来源。

道路径流；水质；影响因素；污染物来源

面源污染是指溶解的或固体污染物从非特定的地点，通过径流过程而汇入受纳水体，引起的水体污染（贺缠生等，1998；陈利顶和傅伯杰，2000）。近年来，随着科学技术的发展，点源污染已得到一定的控制，而非点源污染却因其分布范围广、潜伏周期长、不确定性、随机性、滞后性等特点而难以控制。从世界范围来看，非点源污染已成为影响水体的重要污染源（鲍全盛和王华东，1996；Loen等，2001）。在美国，60%的水资源污染起源于非点源污染，非点源污染已经成为环境污染的第一因素。在北美和西欧，非点源污染的研究和防治受到高度重视，为此已进行了多年的研究工作。荷兰农业非点源提供的总氮和总磷分别占水环境污染总量的60%和40%～50%（马立珊等，1997）。而我国也存在着严重的非点源污染（李俊然等，2000；刘瑞民等，2006；荚德安等，2007；赵俊丽等，2009），并呈现逐渐恶化的趋势。

城市路面径流是城市地表径流的重要组成部分。道路包括公路及城市道路，公路是指连接城市与城市的道路。路面径流因其污染强度大、对地表水体的影响严重而被予以格外的关注，近年来在国外已逐步发展成为一门独立的研究领域。

道路表面尤其是交通活动频繁的城市道路表面，能够通过汽车尾气排放、轮胎和路面磨损以及油脂的渗漏等累积大量的悬浮颗粒、营养盐、重金属和多环芳烃(PAHs)等污染物质（DEletic和Orr，2005）。由于城市道路的高度不透水性，这些污染物质在降雨期间会被道路表面产生的雨水径流溶解、冲刷并通过城市排水管网迁移进入水体，对受纳水体的水质造成明显的破坏（Perdikaki和Mason，1999）。

因此，20世纪70年代以来，许多国家相继开展了城市路面暴雨径流测，Butcher（2003）研究了场次降雨路面径流的污染物平均浓度(EMC)。Taeb和Droste（2004）和Lee等（2002）研究了路面径流污染物的初始冲刷现象，分析了初始冲刷与降雨强度和2次降雨间隔之间关系。Shinya等（2003）探讨了路面径流水质与交通强度、暴雨强度、干期长度等的关系。我国在面源污染监测方面起步相对较晚，近年来，在北京、西安、武汉，上海，重庆等城市相继开展了路面径流水质的监测分析（赵剑强和孙奇溥，2002；韩冰等，2005；黄金良等，2006；李立青等，2007；林莉峰等，2007；Ren等，2008；Wang和Xie，2009；张千千等，2012）。并取得了大量的研究成果。

我国的城市路面径流污染问题应比发达国家更为突出。随着城市化进程的加快，以及汽车拥有量的迅速增大，路面径流污染问题必将更为突出。所以，通过对路面径流污染物的调查研究，了解路面径流雨水的污染状况及水质特性，分析影响路面径流水质的因素，探讨路面径流中污染物排放规律及来源，研究路面径流污染防治措施，对防止水污染、保护水资源、保护人类健康生存具有重要的社会意义。

笔者在查阅国内外大量文献的基础上，综述了当前城市路面降雨径流污染的研究进展。主要包括以下几方面：1）路面径流水质的污染特征；2）影响路面径流水质的因素；3）路面径流污染物来源解析；4）研究展望。

1 路面径流水质的污染特征

国内外对路面雨水径流进行了大量研究，主要监测水质指标有：pH、EC、TN、TP、NH4+-N、NO3--N、TSS、COD、BOD5和重金属(Cu、Zn和Pb)等污染物。侯培强等（2012）研究发现城市道路径流中主要的污染物为TN和NH4+-N。张千千等（2012）研究发现城市道路径流中主要的污染物是：COD、TP和TN。Lee等（2011）对韩国城市高速路的降雨径流特征进行研究，发现城市高速路径流主要污染物是TSS和COD。Zhang等（2013）对山地城市降雨径流特征进行研究，发现山地城市道路径流中主要污染物是：COD、TN和TP。

笔者通过对国内外近年来关于道路径流水质的一些研究进行归纳总结（表1）发现：我国城市道路径流中COD、TP、TN和Pb的平均质量浓度分别为239.59、0.46、6.29和0.14 mg·L-1，超过了国家地表水环境质量Ⅴ类标准（GB 3838—2002），TSS的质量浓度达到552.86 mg·L-1，它们是道路雨水径流的主要污染物。与其他国家相比，我国城市道路雨水径流污染物浓度偏高，这可能由于我国大气质量和路面卫生情况比国外差的缘故（Ren等，2008；Zhang等，2013）。高速路径流水质与普通道路径流水质相比，高速路径流污染物Pb、Cu和Zn的浓度明显高于普通道路（Göbel等，2007），这主要因为重金属主要来源于车辆的交通耗损（Sansalone和Buchberger，1997；Ball等，1998；Huang等，2007；Mangani等，2005），而高速路的车速快，车辆的磨损大于普通道路，所以，在高速路径流污染物中Pb，Cu和Zn的浓度要高于普通道路。而普通道路径流污染物中COD和TSS要高于高速路，这主要由于普通道路受人类活动影响较大缘故。

表1 国内外城市道路雨水径流污染物质量浓度值EMCTable 1 pollutants concentration of urban road rainfall runoff in the worldwide mg·L-1

2 影响路面径流水质的因素

影响路面雨水径流的因素主要包括降雨特征（降雨量，降雨历时，径流量，降雨强度和2次降雨间隔时间（干期）等），路面情况（路面的交通情况，路面材质，路面的清扫情况和周围土地使用类型等）和气候因素（风向、风速、季节降雨的特点和温度等）。本研究重点探讨了降雨特征和交通量对路面径流水质的影响。

2.1 降雨特征对路面径流水质的影响

2.1.1 降雨量对路面径流水质的影响

降雨量决定着稀释污染物的水量。通常情况，污染物的浓度与降雨量呈负相关关系，即降雨量越大，污染物的浓度越低。这主要是因为一场降雨事件中，道路累计的污染物的量是固定的，由于雨水的稀释作用，所以降雨量越大，污染物的浓度就越低。多数学者研究发现污染物的浓度与降雨量呈负相关关系，如Gan等（2008）在广州市区和农村地区高速公路径流的研究中发现，公路径流中的污染物浓度与降雨量呈负相关关系。Kayhanian等（2007）对加利福尼亚34条高速路研究发现，径流中的污染物浓度与降雨量呈显著负相关关系，并且对于一个具体的降雨事件来说，污染物浓度随着降雨量的增加而下降。Ren等（2008）对北京环路径流研究得到了类似的结果，发现污染物浓度与降雨量呈负相关关系，并且在相同的污染物累积量条件下，降雨量越大，径流中污染物浓度越低。但是有个别研究没有发现这种结果，如Crabtree等（2006）研究发现污染物的浓度与降雨量没有相关关系。

2.1.2 降雨强度对路面径流水质的影响

降雨强度决定着淋洗、冲刷地表污染物的能量大小。降雨强度对路面径流中污染物的种类和数量有显著的影响，这主要由于有些污染物主要以微粒态形式存在，这些污染物只有在高的降雨强度下才能被冲刷。降雨强度与路面径流污染物浓度的关系，文献中存在一些争议。一些研究发现污染物的浓度与降雨强度之间存在正相关关系（Crabtree等2008），有些研究发现污染物的浓度与降雨强度之间存在负相关关系（陈莹等，2011；Kim等，2005）。一些研究发现，不同形态的污染物与降雨强度之间相关关系不同。李贺等（2008）对南京机场高速路研究发现，降雨强度对以颗粒态存在的污染物(SS、COD、TP等)影响较大。Kayhanian等（2003）对加利福尼亚高速路研究发现，最大降雨强度与以颗粒态存在的污染物(TSS、TZn、TP和油和油脂等)有正相关关系，而与溶解态的污染物(溶解态Cu、Zn、总溶解性固体等)存在负相关关系。

2.1.3 降雨历时对路面径流水质的影响

降雨历时既决定着污染物被冲刷的时间也决定着降雨期间的污染物向地表输送的时间。通常情况下，降雨历时越长，污染物的负荷就越大，因为，降雨期间会有一定量的污染物输入地表，如车辆携带的污染物。但是，由于污染物浓度受多种因素的影响，这种关系并不能总被识别（Crabtree等，2006），有时甚至得到相反的关系。如Kim等（2005）研究发现，污染物的EMC与降雨持续时间存在负相关关系。

2.1.4 干期对路面径流水质的影响

雨前干燥期的长短，决定地表污染物累积的数量，进而影响到可被降雨径流冲刷、携带污染物的数量。通常情况下，干期的长短与降雨径流污染物的负荷存在的显著的正相关关系（李立青等，2007）。但是，关于干期长短与路面径流水质的关系，研究者没有得到一致的结果。如Kayhanian等（2007）研究发现干期与污染物的EMC有显著的正相关关系；Han等（2006）发现干期与EC、hardness、COD、DOC和TKN的EMC有很好的正相关关系。然而，Crabtree等（2006）和Desta等（2007）研究发现干期和污染物的EMC没有显著的正相关关系。Helmreich等（2010）研究发现，前期干期长度对污染物的浓度没有显著影响，可能由于街道清扫和有交通引起的风和空气流动的缘故。

2.2 路面情况对路面径流水质的影响

2.2.1 平均日交通量对路面径流水质的影响

公路交通活动是道路径流污染物的主要来源。关于交通量与路面径流污染物浓度的关系，文献中没有得到一致的结果。Crabtree等（2006）和Desta等（2007）研究发现污染物的浓度与交通量不存在明显的相关关系。有些研究得出相反的结果，Kayhanian等（2007）发现平均日交通量对高速路径流组分EMC有显著影响。Crabtree等（2008）研究发现年平均日交通量对污染物的浓度有极大的影响。本文通过总结现有研究结果（表1），得出相似的结论即车流量≥30000的路面径流中COD、TSS、Pb和Cu的浓度是车流量＜30000的路面径流中的2.5、4.3、1.4和5.1倍。因此，笔者认为车流量对污染物的浓度有显著的影响。

2.2.2 路面的清扫情况对路面径流水质的影响

城市路面清扫的频率及效果影响着晴天时在地表累积的污染物数量。污染物较容易吸附在细颗粒上，Ball等（1998）发现多于50%的重金属吸附在粒径＜43 μm的颗粒物上，尽管这些颗粒物只贡献5.9%的悬浮物。一般道路清扫设备主要用于去除较大粒径(2000 μm)的颗粒，对小粒径的颗粒物去除效果不好（Collins和Ridgway，1980），但由于城市地表沉积物是城市降雨径流污染物的主要来源，高频率和高效率的道路清扫仍可去除道路径流中的大部分污染物。Helmreich等（2010）经过研究德国一交通干道的径流特征发现，由于频繁的道路清扫，使得道路径流中的TSS，TOC和Zn等污染物并没有随着干期时间的增加而明显增加。一些研究者也发现，道路的清扫增加了径流中的污染物总量（Vaze和Chiw，2002），这主要是由于道路清扫将路面中部分大颗粒破碎，释放出了细小的颗粒物（粒径＜43 μm）并且不能将其清除，这些细小颗粒物含有较多的污染物，导致污染物的浓度增加。因此，应该进一步优化道路清扫方式，以便可以移除较小粒径的颗粒物，降低径流中污染物的浓度。

2.2.3 路面坡度对降雨径流水质的影响

路面的坡度也是影响径流水质的一个重要因素。随着路面坡度的增加，车辆轮胎与路面的摩擦力也相应增大，并且会消耗更多燃料，这或许导致产生更多的污染物。Lau等（2005）研究发现径流中多环芳烃的浓度在坡度站点显著高于无坡度站点，这可能由于车辆在上坡是会消耗比较多燃料的缘故。Zhang等（2013）研究了山地城市（重庆）道路径流的特征，发现山地城市道路径流中TSS、TP、TN和COD的浓度要显著高于其他城市，这主要由于山地城市道路具有较高的坡度，导致车辆消耗更多的燃料，并且车辆与路面的摩擦力很大，进而产生更多污染物的缘故。

3 路面径流污染物来源解析

城市地表径流中的污染物主要来自于降雨对城市地表的冲刷，所以，城市地表沉积物是城市地表径流中污染物的主要来源。城市地表沉积物的组成决定着城市地表径流污染的性质。城市地表沉积物包含许多污染物质，有固态废物碎屑(城市垃圾、动物粪便和城市建筑施工场地堆积物)、化学药品(草坪施用的化肥农药)、空气沉降物和车辆排放物等。

目前，关于路面径流污染物来源做了大量研究。Davis等（2001）研究发现，城市道路地表中，车辆轮胎和制动器的磨损贡献了Cu污染负荷47%和其他重金属污染负荷的1%～10%。Hung和Hsu（2004）研究发现，路面径流中的重金属主要来自于车辆的交通损耗。近年来，研究者运用多元统计技术，对路面径流中污染物来源做进一步识别。Huang等（2007）运用主成分分析区分路面径流的污染物来源，发现重金属Pb，Zn和Cu来源于车辆的交通损耗；TOC和COD来源于车辆的交通活动；TP来源于土壤的流失。张千千等（2012）运用主成分分析区分路面径流的污染物来源，也得到相似的结论，发现TN、NH4+-N和NO3--N等营养污染物主要来源于大气的干湿沉降；COD、Cu、Cd、Zn和Pb主要来源于车辆的交通损耗，而TP和TSS主要来源于城市垃圾。侯培强等（2012）研究发现，TP、COD、SS和TOC主要来源于机动车辆和路面材质；Cu、NH4+-N、NO3--N、BOD5、Pb、Zn和TN主要来源于大气干湿沉降和机动车尾气。Kojima等（2011）运用硝酸盐中15N同位素技术识别路面径流中硝酸盐的污染来源，发现路面径流中氮可能来源于地表沉积物。

4 研究展望

关于城市路面降雨径流污染的已有近50年的历史，并得到了大量的研究结果，针对近年来的研究现状，笔者认为今后应从以下几方面深入研究。第1，近年来，学者们主要关注了道路径流水质的常规污染物，如物理指标、营养元素、重金属等，而对于道路径流中有机污染物（如多环芳烃）（张巍等，2008）、大肠杆菌等关注相对较少。由于多环芳烃具有较高的毒性，对人体健康危害很大，因此，今后的研究应将有机污染物、大肠杆菌等水质指标列入其中。第2，由于影响道路径流水质的因素很多，每种影响因素的异同，都可能导致研究结果的差异，如降雨强度、干期和降雨历时对径流水质的影响都存在一定的争议。因此，深入分析各种影响因子对径流水质的影响程度，探索各个影响因子之间的交互作用，还需要进一步深入研究。第3，近年来，随着稳定同位素技术的进一步完善，同位素识别技术已得到大量的应用。如研究者已经运用稳定同位素技术识别了地下水和地表水中硝酸盐的污染来源（Katz等，2004；Liu等，2006；Lee等，2008；Nestler等，2011）。但是，在降雨径流污染源解析中应用同位素识别技术相对较少。由于不同地区污染物的来源可能不同，并且污染物同位素的比值会有一定的变化，所以，应将同位素溯源技术应用到道路径流污染中，为更准确的识别污染源提供科学的依据。

5 结论

1）我国城市道路径流中主要污染物是COD、TP、TN、Pb和TSS；高速路径流污染物Pb，Cu和Zn的浓度明显高于普通道路；而普通道路径流污染物中COD和TSS要高于高速路；与其他国家相比，我国城市道路雨水径流污染物浓度偏高。

2）研究者发现污染物的浓度与降雨量呈负相关关系，路面坡度严重影响了路面径流水质，路面清扫或许对污染物的浓度有不利的影响，但是，降雨强度、干期、降雨历时和交通量对径流水质的影响存在一定的争议；笔者通过总结现有文献中数据，得出车流量对污染物的浓度有显著的影响。

3）研究者普遍认为路面径流中的重金属来源于车辆的交通损耗，有机污染物来源于车辆的交通活动和路面材质，营养污染物来源于大气的干湿沉降。

4）今后应从以下几方面开展研究：关注多环芳烃、大肠杆菌等水质指标、深入分析影响降雨径流水质的因素及各影响因子间的交互作用、运用同位素溯源技术识别道路径流污染物来源。

BALL J E, JENKS R, AUBOURG D. An assessment of the availability of pollutant constituents on road surfaces[J]. Science of the Total Environment, 1998, 209: 243-254.

BUTCHER J B. Buildup, washoff, and event mean concentration[J]. Journal of the American Water Association, 2003, 39(6):1521-l528.

COLLINS P G, RIDGWAY J W. Urban storm runoff quality in southeast Michigan[J]. Journal of Environmental Engineering Division, 1980, 106(1): 153-162.

CRABTREE B, DEMPSEY P, JOHNSON I, et al. The development of a risk-based approach to managing the ecological impact of pollutants in highway runoff[J]. Water Science and Technology, 2008, 57 (10): 1595-1600.

CRABTREE B, MOY F, WHITEHEAD M, et al. Monitoring pollutants in highway runoff[J]. Water and Environment Journal, 2006, 20: 287-294.

DAVIS A P, SHOKOUHIAN M, NI S B. Loading estimates of lead, copper, cadmium, and zinc in urban runoff from specific sources[J]. Chemosphere, 2001, 44 (5): 997-1009.

DELETIC A, ORR D. Pollution buildup on road surfaces[J]. Journal of Environmental Engineering, 2005, 131(1): 49-59.

DESTA M B, BRUEN M, HIGGINS N, et al. Highway runoff quality in Ireland[J]. Journal of Environmental Monitoring, 2007, 9: 366-371.

GAN Huayang, ZHUO Muning, LI Dingqiang, et al. Quality characterization and impact assessment of highway runoff in urban and rural area of Guangzhou, China[J]. Environmental Monitoring and Assessment, 2008, 140: 147-159.

GNECCO I C, BERRETTA L G. Storm water pollution in the urban environment of Genoa, Italy[J]. Atmospheric Research, 2005, 77: 60-73.

GöBEL P, DIERKES C, COLDEWEY W G. Stormwater runoff concentration matrix for urban areas[J]. Journal of Contaminant Hydrology, 2007, 91(1/2): 26-42.

HAN Y H, LAU S L, KAYHANIAN M, et al. Characteristics of Highway Stormwater Runoff[J]. Water Environment Research, 2006, 78 (12): 2377-2388.

HELMREICH B, HILLIGES R, SCHRIEWER A, et al. Runoff pollutants of a highly trafficked urban road – Correlation analysis and seasonal influences[J]. Chemosphere, 2010, 80: 991-997.

HUANG Jinliang, DU Pengfei, AO C, et al. Multivariate analysis for stormwater quality characteristics identification from different urban surface types in Macau[J]. Bull Environmental Contamination Toxicology, 2007, 79(6): 650-654.

HUNG J J, HSU C L. Present state and historical change of trace metals in coastal sediments off southwestern Taiwan[J]. Marine Pollution Bulletin, 2004, 49: 986-998.

KATZ B G, CHELETTE A R, PRATT T R. Use of chemical and isotopic tracers to assess nitrate contamination and ground-water age, Woodville Karst Plain, USA[J]. Journal of Hydrology, 2004, 289(1/4): 36-61.

KAYHANIAN M, SINGH A, SUVERKROPP C, et al. Impact of annual average daily traffic on highway runoff pollutant concentrations[J]. Journal of Environmental Engineering, 2003, 129 (11): 975-990.

KAYHANIAN M, SUVERKROPP C, RUBY A, et al. Characterization and prediction of highway runoff constituent event mean concentration[J]. Journal of Environmental Management, 2007, 85: 279-295.

KELLY R F, ALLLEN P D. Pollutant Mass Flushing Characterization of Highway Stormwater Runoff from an Ultra-Urban Area[J]. Journal of environmental engineering, 2007, 133(6): 616-626.

KIM L H, KAYHANIAN M, ZOH K D. Modeling of highway stormwater runoff[J]. Science of the Total Environment, 2005, 348: 1-18.

KOJIMA K, MURAKAMI M, YOSHIMIZU C, et al. Evaluation of surface runoff and road dust as sources of nitrogen using nitrate isotopic composition[J]. Chemosphere, 2011, 84: 1716-1722.

LAU S L, KAYHANIAN M, STENSTORM M K. PAHs and organic pollutants in highway runoff. In: IAW-ASPIRE Conference, Singapore, 2005.

LEE J H, BANG K W, KETCHUM L H, et al. First flush analysis of urban storm runoff[J]. The Science of the total Environment, 2002, 29(3): 163-175.

LEE J Y, KIM H J, KIM Y J, et al. Characteristics of the event mean concentration (EMC) from rainfall runoff on an urban highway[J]. Environmental Pollution, 2011, 159(4), 884-888.

LEE K S, BONG Y S, LEE D, et al. Tracing the sources of nitrate in the Han River watershed in Korea, using δ15N-NO3-and δ18O-NO3-values[J]. The Science of the Total Environment, 2008, 395(2/3): 117-124.

LEGRET M, PAGOTTO C. Evaluation of pollutant loadings in the runoff waters from a major rural highway[J]. Science of the Total Environment, 1999, 235: 143-150.

LIU Congqiang, LI Siliang, LANG Yunchao, et al. Using δ15N-and δ18O-Values To Identify Nitrate Sources in Karst Ground Water, Guiyang, Southwest China[J]. Environmental Science and Technology, 2006, 40: 6928-6933.

LOEN L F, SOULIS E D, KOUWEN N, et al. Non-point source pollution: A distributed water quality modeling approach[J].Water Research, 2001, 35(4): 997-1007.

MANGANI G, BERLONI A, BELLUCCI F, et al. Evaluation of the pollutant content in road runoff first flush waters[J]. Water Air and Soil Pollution, 2005, 160(1/4): 213-228.

NESTLER A, BERGLUND M, ACCOE F, et al. Isotopes for improved management of nitrate pollution in aqueous resources: review of surface water field studies[J]. Environmental Science and Pollution Research, 2011, 18(4): 519-533.

PERDIKAKI K, MASON C E. Impact of road run-off on receiving streams in eastern England[J]. Water Research, 1999, 33(7): 1627-1633.

REN Yufen, WANG Xiaoke OUYANG, Zhiyun, et al. Stormwater runoff quality from different surface in an urban catchment in Beijing, China [J]. Water Environment Research, 2008, 80: 719-724.

SANSALONE J J, BUCHBERGER S G. Partitioning and first flush of metals in urban roadway storm water[J]. Journal of Environmental Engineering, 1997, 123: 134-143.

SHINYA M, TSURUHO K, ISHIKAWA M. Evaluation of factors influencing diffusion of pollutant loads in urban highway runoff[J]. Water Science and Technology, 2003, 47(7): 227-232.

TAEB I A, DROSTE R L. First flush pollution load of urban stormwater runoff[J]. Journal of Environmental Engineering, 2004, 3: 301-309.

VAZE J, CHIEW F H S. Experimental study of pollutant accumulation on an urban road surface[J]. Urban Water, 2002, 4: 379-389.

WANG Ting, XIE Shaodong. Assessment of traffic-related air pollution in the urban streets before and during the 2008 Beijing Olympic Games traffic control period[J]. Atmospheric Environment, 2009, 43(35): 5682-5690.

WU J S, ALLAN C J, SAUNDERS W L, et a1. Characterization and pollutant Loading estimation for highway runoff[J]. Journal of Environmental Engineering, 1998, 124(7): 584-592.

ZHANG Qianqian, WANG Xiaoke, HOU Peiqiang, et al. The temporal changes in road stormwater runoff quality and the implications to first flush control in Chongqing, China[J]. Environmental Monitoring and Assessment, 2013, 185: 9763-9775.

鲍全盛, 王华东. 我国水环境非点源污染研究与展望[J]. 地理科学. 1996, 16(1): 66-71.

陈利顶, 傅伯杰. 农田生态系统管理与非点源污染控制[J]. 环境科学, 2000, 21(2): 98-100.

陈莹, 赵剑强, 胡博. 西安市城市主干道路面径流污染特征研究[J]. 中国环境科学, 2011, 31(5): 781-788.

国家环境保护总局. GB 3838—2002 地表水环境质量标准[S]. 北京: 中国环境科学出版社出版, 2002: 5.

韩冰, 王效科, 欧阳志云. 北京市城市非点源污染特征的研究[J]. 中国环境监测, 2005, 21(6): 63-65.

贺缠生, 傅伯杰, 陈利顶. 非点源污染管理及控制[J]. 环境科学, 1998, 19(5): 87-91.

侯培强, 任玉芬, 王效科, 等. 北京市城市降雨径流水质评价研究[J].环境科学, 2012,1(33): 71-75.

黄金良, 杜鹏飞, 欧志丹, 等. 澳门城市路面地表径流特征分析[J]. 中国环境科学, 2006, 26(4): 469-473.

荚德安, 陈金林, 王世红, 等. 太湖流域农田生态系统管理与非点源污染控制[J]. 长江流域资源与环境, 2007,16(4): 489-493.

李贺, 石峻青, 沈刚, 等. 高速公路雨水径流重金属出流特性[J]. 东南大学学报: 自然科学版, 2009, 39(2): 345-349.

李贺, 张 雪, 高海鹰, 等. 高速公路路面雨水径流污染特征分析[J]. 中国环境科学, 2008, 28(11): 1037-1041.

李俊然, 陈利顶, 郭旭东, 等. 土地利用结构对非点源污染的影响[J].中国环境科学, 2000, 20(6): 506-510.

李立青, 尹澄清, 孔玲莉, 等. 2次降雨间隔时间对城市地表径流污染负荷的影响[J]. 环境科学, 2007, 28(10): 2287-2293.

林莉峰, 李田, 李贺. 上海市城区非渗透性地面径流的污染特性研究[J].环境科学, 2007, 28(7): 1430-1434.

刘瑞民, 杨志峰, 丁晓雯, 等. 土地利用/覆盖变化对长江上游非点源污染影响研究[J]. 环境科学, 2006, 27(12): 2407-2414.

马立珊, 汪祖强, 张水铭, 等. 苏南太湖水系农业面源污染及其控制对策研究[J]. 环境科学学报, 1997, 17(1): 39-47.

毛彦景, 宫俏俏, 陈玉成, 等. 重庆地区高速公路径流污染的排放特征分析[J]. 长江流域资源与环境, 2010, 19(1): 148-152.

张千千, 王效科, 郝丽岭 等. 重庆市路面降雨径流特征及污染源解析[J]. 环境科学, 2012, 1(33): 76-82.

张巍, 张树才, 万超, 等. 北京城市道路地表径流及相关介质中多环芳烃的源解析[J]. 环境科学, 2008, 29(6): 1478-1483.

赵剑强, 刘珊, 邱立萍, 等. 高速公路路面径流水质特性及排污规律[J].中国环境科学, 2001, 21(5): 445-448.

赵剑强, 孙奇溥. 城市道路路面径流水质特性及排污规律[J]. 长安大学学报, 2002, 22(2): 21-23.

赵俊丽, 傅瓦利, 袁红, 等. 梁滩河小流域非点源污染对溪流水质的影响[J]. 人民长江, 2008, 39(5): 61-62.

Research advance in the characterization and source apportionment of pollutants in urban roadway runoff

ZHANG Qianqian1,2, LI Xiangquan1,WANG Xiaoke2, WAN Wuxing2,3, OUYANG Zhiyun2
1. Institute of Hydrogeology and Environmental Geology, Chinese Academy of Geological Science, Shijiazhuang 050061, China; 2. State Key Laboratory of Urban and Regional Ecology, Research Center for Eco-Environmental Sciences, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100085, China; 3. College of Life Science, Hebei Normal University, Shijiazhuang 050016, China

As a major part of urban surface runoff, urban road runoff has drawn extraordinary attention due to its large magnitude of pollution and severe influence on surface water bodies. By summarizing the results of previous studies on water quality of road rainfall runoff, it can be found that the concentration of COD, TP, TN and Pb were 239.59, 0.46, 6.29 and 0.14 mg·L-1, respectively, and exceeded the Ⅴ class of surface water. The concentration of TSS was 552.86 mg·L-1. Therefore, the COD, TP, TN, Pb and TSS were the main pollutants of urban road runoff. The concentration of Pb, Cu and Zn are higher in the highway than the other road. But, the concentration of TSS and COD are lower in the highway than the other road. When Comparing domestic studies with the other countries’, the pollutants concentration of road rainfall runoff are higher in China. The most researchers found that the concentration of pollutants and rainfall volume have negative correlation. The steeper slope of the road could produce higher runoff concentrations of pollutants due to the greater friction between vehicle tire and road and more burnt fuel. The road sweeping could have adverselyaffected to the concentration of pollutants mainly due to releasing the fine material from the fixed load but not having enough suction to remove them. However, there are contradicting reports in the literature as to the correlation of the concentration of pollutants with rainfall intensity, antecedent dry period, rainfall duration and average daily traffic. By summarizing the data in existing studies, it is found that the concentration of COD, TSS, Pb and Cu in road runoff at the traffic volume ≥30 000 were 2.5, 4.3, 1.4 and 5.1 times respectively, compared with the concentration at the traffic volume ＜30 000. In the road runoff, the heavy metals were mainly come from vehicle’s exhaust, the organic pollutants mainly sourced from vehicles activities and road material and the nutrition-related pollutants mainly sourced from atmospheric dry and wet deposition. The following aspects should be carried out in future research: To take the polycyclic aromatic hydrocarbons and Escherichia coli into the research program; Deep analysis of the factors affecting rainfall runoff water quality and the interaction between factors, and to utilize the isotope tracing techniques to indentify the pollution source of the urban road runoff.

road runoff; water quality; influencing factors; pollution source

X143

A

1674-5906（2014）02-0352-07

张千千，李向全，王效科，万五星，欧阳志云. 城市路面降雨径流污染特征及源解析的研究进展[J]. 生态环境学报, 2014, 23(2): 352-358.

ZHANG Qianqian, LI Xiangquan, WANG Xiaoke, WAN Wuxing, OUYANG Zhiyun. Research advance in the characterization and Source apportionment of pollutants in urban roadway runoff [J]. Ecology and Environmental Sciences, 2014, 23(2): 352-358.

国家水体污染控制与治理科技重大专项（2012ZX07307）；国家科技支撑计划项目（2011BAJ07B05和2012BAC13B00）

张千千（1983年生），男，博士研究生，主要研究方向为城市面源污染。E-mail：z_qqian@163.com

*通信联系人：王效科，男，研究员，博士生导师。E-mail：wangxk@rcees.ac.cn

2013-08-22