城市非点源污染及其防治研究综述

(重庆交通大学河海学院 重庆 400074)

一、引言

水环境污染已经成为全球共同面临的棘手问题。对于我国来说，近几年随着国家发展，科学技术提高以及对污染问题的重视而制定的一系列相关措施，在点源污染处理方面取得较大进步；但在非点源污染问题方面形式仍然严峻，并且是研究难点之一，严重影响了城市水环境。而中国城市建设的飞快发展，城市化进程中人类过度排放废气废水以及不合理活动使城市水体污染越来越严重，城市非点源污染日益突出，这一现象也受到了人们的高度关注。为了有效控制城市非点源污染，相关研究人员从城市非点源污染的性质、特征、形成过程等方面着手，利用国外先进模型技术，再根据我国城市特点，对城市非点源污染的控制提出了一些具有建设意义的措施。因此，防治城市非点源污染，保护城市水环境，有助于为居民提供一个健康绿色生活环境。

二、城市非点源污染概念

非点源污染源是水体污染根据污染源特性的不同而划分出来的一部分水体污染，而另一部分就是点源污染。点源污染是指人类生产生活活动中产生的污废水等通过城市管网直接排放进入江河等水环境所引起的污染，污染物定点、定量排放，可人为控制，能通过污水处理厂处理[1]。非点源污染与点污染源不同处是间接的，不固定的地点，即指溶解性或固体污染物，随着降雨暴雨产生的径流进入受纳水体所造成的污染。

在非点源污染中，城市非点源污染问题日益突出，引起人们高度重视。城市非点源污染指在降雨过程，雨水中含有各种大气污染物和汇集到地面后包含地面污染物最后进入受纳水体后引起城市水环境的污染[2]。城市上空中的大气污染物、城市地面上的扬尘以及城市中的废气废水等都是城市非点源污染的来源，所以城市非点源污染的污染物分布广、来源复杂、不可人为控制。

三、城市非点源污染的形成

改变土地利用方式是导致城市非点源污染的根本原因[3]。城市非点源污染的形成过程被认为是由“源”处发散，经过一个“过程”，最终“汇”合在一起[4]。随着城市建设发展，城市土地由大部分渗水性良好土地变成水泥等透水性较差的面，这就从“源”上影响了污染的种类和分布；城市建设中产生的污染物随水的陆地循环造成城市的非点源污染，所以这个“过程”主要是降雨—径流，从而改变某一区域的水文过程；污染源和污染物运送过程中任意一环节的变化都会引起最后污染物进入受纳水体时发生变化[5]。

四、城市非点源污染主要特征

从非点源污染的特点出发，得出城市非点源污染有以下主要特征。

(一)随机性。城市非点源污染的来源众多且最后排放地点不明确，也不固定。污染受外在因素影响大，一些水文区域活动往往都能成为非点源污染的引发原因，从而造成非点源污染的发生，因此非点源污染具有偶然性和随机性。

(二)滞后性。非点源污染物在进入地表水体或下渗到地下水之前，主要产生在广阔的地面上并在地面上迁移[6]。由于这种地面上污染物随地表水流动运输导致污染物逐渐累积增多，从而对城市水环境的影响表现出滞后性。

(三)复杂性。城市空气中含有各种杂质废物，它们会随着降雨过程而降落到城市地面上，而地面上也会产生许多对人体有害而又污染城市水环境来自人类生产活动的污染物，这些都会随地表径流而污染其他水体[7]。城市非点源污染其污染物质来源复杂多样，且在其污染源处不易监测。在分析城市非点源污染时，要充分考虑其复杂性。

(四)广泛性。非点源污染的范围广，且不同城市间的气候不同也会导致各个城市间污染物的不同。城市中大气污染物会在降雨时随地表径流污染城市水环境，因此城市非点源污染在时间变化和空间跨度上大。

(五)空间性。非点源污染涉及大气、水体土壤及地下水等多层空间，同时污染物来源分布范围广，某一层次发生污染都会影响其它层次，污染负荷的空间变幅大[8]。由于城市地面由混凝水泥土浇筑而成，地面硬度大，因而其产流、汇流、产污和集污历时很短，降雨径流随时间变化过程幅度大，短时暴雨时冲刷及淋洗作用更强，刚开始降雨时由于排水管道不能及时排放而产生大量积水，积水中携带大量污染物，所以危害最大的是降雨初期[9]。

(六)突发性。城市中人类生活生产活动丰富，城市水泥地面等透水性差的土地占城市土地面积多，而且径流来势猛、水量大、水质差、污染具有突发性[10]。

五、国内外研究现状

(一)国外研究进展。发达国家对城市非点源污染的研究较早，在20世纪60年代，经过50多年的研究发展，研究人员已经对非点源污染的管理和控制的各个重要方面进行了监测，包括污染源监测，污染物迁移过程变化的模拟，非点源污染的原因和管理，制定了一套非点源污染控制监测，模拟和管理系统[11]。利用实测所得数据建立模型模拟城市非点源污染负荷，是研究非点源污染效果明显且方便直接的方法[12]。早期的模型研究主要集中在了解土地利用对河流水质影响的基础上，研究了降雨径流污染的特征、影响因素、单场暴雨和长期平均污染负荷的输出；基于统计模型，建立了流域污染负荷与土地利用或径流的统计关系的城市水管理模型(SWMM)、城市地表径流数学模型(STORM)等[13]。80年代非点源污染更深入地分析了污染物迁移的因素和机制。20世纪90年代，在总结以往研究经验的基础上，坚持城市径流污染模型的持续改进和新模型的引入。

近些年来，国外对非点源污染研究上不仅仅局限于以往模型，他们不断加强改进已有模型的缺陷，大量检验其模型和研究发展新模型。 M.Nouh和N.Al-Noan在干旱流域城市暴雨水水质预测的回归模型一文中，采用两组回归模型来预测干旱地区城市非点源污染物中重金属浓度[14]。

(二)国内研究进展。我国意识到非点源污染危害较西方国家迟，对其研究起步较晚。从1985后才开始进行非点源污染研究工作，研究主要针对城市中沥青、水泥、道路地面和草地、城市排水管网以及较小的的集水流域开展，在大范围区域中的研究应用还比较少[15-19]。在西方非点源污染研究的影响下，后来我国也开始了较深入研究。首先，我们国家的研究员从西方发达国家研究出的成熟模型中吸取经验，再根据我国城市非点源污染特性进行相应的参数修正，然后投入特定城市中试行检验。近年来，我国对城市非点源污染的研究较过去相比进展大，在对城市下垫面性质、降雨径流特性、地下管网铺设等方面对城市非点源污染的影响研究，从而更有效控制污染。不过，总体上来看，我国对城市非点源污染的研究还不够系统深入，研究成果有待提高[20]。

六、城市非点源污染的控制

城市非点源污染同点源污染相比，从源头上处理复杂，外在因素对其影响大，且具有不确定性；在“过程”中，污染物迁移过程复杂，不易控制，调控难度大；在“汇”方面，尚未确定有效性高的方案[21]。控制城市非点源污染主要分为以下途径：

(一)工程措施。工程性方法即在非点源污染的形成时进行控制。针对性的采取措施来减少非点源污染，增加城市绿化草地，增加城市透水面积[22]。城市地表水环境容易受到排水系统的污染，而我国大多城市排水系统雨水和污水没有采取分来分别排放。为了降低污染，可以修建雨水截流井、溢流井等[23]。可以通过修建渗坑、渗井等渗滤系统去除可溶解的污染物[24]；构建湿地滞留系统，有效地减少径流，从“源”上降低污染[25]。

(二)非工程措施。当地政府制定相关规章制度，宣传城市水环境保护，加强居民环保意识，从而减少污染物来源。在养护城市绿地时，尽量减少传统化学农药的使用，避免污染城市地表水[26]。经常清洗街道，减少污染物汇入城市地下管道。严禁工业区随意排放废气废水，做好城市废弃物的收集与管理等工作。

【参考文献】

[1]张瑜英，孙丽云，李占斌.城市非点源污染研究进展与展望[J]. 人民黄河，2006,28(3): 42-43.

[2]林积泉，马俊杰，王伯铎，等. 城市非点源污染及其防治研究[J]. 环境科学与技术，2004，(S1):63-65.

[3]龙剑波，何强，司马卫平，等.城市规划与城市面源污染调控协同研究[J].中国给排水，2013,29(14).

[4]李春林，胡达满，刘淼，等.城市非点源污染研究进展[J].环境科学，2004,25(6):32-39.

[5]杨柳，马克朋，郭青海，等.城市化对水体非点源污染的影响[J].环境科学，2004,25(6):32-39.

[6]谢雨杉，刘敏. 城市非点源污染特性及控制管理[J].环境保护，2008(22).

[7]徐晓辉，齐苑儒，陈会萍.城市非点源污染研究进展[J].电网与清洁能源，2009(9):49-53.

[8]向毓.城市非点源污染及其防治[J].城市规划，2016,8(6).

[9]王敏尔，董志勇.城市非点源污染的初步探讨[J].浙江工业大学报，2003,31(5):575-579.

[10]Berlin, Roger. Methods and Compositions for treating or preventing macular-degeneration related disorders[P]. US Patent, 2006002004.

[11]李春林，胡远满，刘淼，等.城市非点源污染进展[J].生态学杂志，2013,32(3)：492-500.

[12]王越兴，杨亚静.城市排水系统非点源污染负荷研究[J].给水排水，2011,47(S1):463-465.

[13]葛永学.城市非点源污染研究进展[J].中山大学研究生学刊，2010,31(01):16-21.

[14]M.Nouh, N.AL-Noman. Regression model for the prediction of water quality in the stormwater of urban arid catchments[J]. NRC Research Pres, 2009, 36: 331-344.

[15]车武，刘燕，李俊奇.北京城区面源污染特征及控制对策[J].北京建筑工程学院学报，2002，18(4):5-9.

[16]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.

[17]任玉芬，王效科，韩冰，等.城市不同下垫面的降雨径流污染[J].生态学报，2005，25(12):3225-3230.

[18]王晓燕，王晓峰，汪清平，等.北京密云水库小流域非点源污染负荷估算[J].地理科学，2004,24(2):227-231.

[19]李俊燕，陈利顶，傅伯杰，等.于桥水库流域地表水非点源N时空变化特征[J].地理科学，2002,22(2):238-242.

[20]孙恩呈，周国明，张慧.国内外城市非点源污染研究进展[J].天津化工，2012,26(1):10-13.

[21]吕永鹏.城市集水区非点源污染的系统调控方法初探[J].城市道桥与防洪，2013，

[22]史贵涛，陈振楼，李海雯，等.上海城市水环境非点源污染及其控制对策[J].人民长江，2007(38).

[23]沈晶.城市地表水环境非点源污染的研究探讨[J].科学论坛,2016(49):153.

[24]向毓.城市非点源污染及其防治[J].chengshi guihua ,2016, 8(6).

[25]毛战坡，单宝庆.研究湿地有效面积对暴雨径流调控作用的多因子模型[J].水利学报，2002，(7):57-62.

[26]王杰.城市水体非点源污染及其防治措施[J].江西建材，2016,(14):69.