王建等(2001)[7]認為,影響地面水環境質量的主要污染物有揮發酚、氨氮、總磷、石油類、生化需氧量、氟化物。施為光(1995)[8]通過對成都市主要城區74km2的研究區域內,按土地使用類型分為工業區、居民住宅區和交通繁華區,在其設采樣點,連續100天采集地表樣品進行分析得出,成都市街道地表物中有毒重金屬受周圍土塵的影響較小,主要受到城市人為活動的影響。
水環境中的氮污染來源主要是城鎮生活污水、含氮的工業廢水和農田氮肥。氮污染已經成為我國城市地下水污染的一大問題,尤其是一些人口密集的老城區,居民的排泄物和廢棄物就近排放,致使地下水中的氮化合物的含量高達每升上百毫克。蔣海燕等(2002)[9]研究了上海市區、郊區各不同功能區內降水徑流中氮的含量水平及其空間分布差異。結果表明,城市降水徑流中氮具有較高的含量水平,與同期河流水體中氮含量相比,降水徑流中氮對河流水中氮含量水平具有重要的貢獻。從城市降水徑流中氮負荷的空間分布來看,在工業區、交通要道,氮含量普遍偏高,而在居住區和商業區,氮含量普遍較低。市區和郊區相比,在市區內氮含量普遍比郊區高。
可見,城市徑流雨水中的污染物在不同的區域存在較大的差異,并且污染物主要來自公路、建筑施工區、工業區,所以來自城市不同區域的降雨徑流中的主導污染物不同,在雨水利用中有必要考慮分區利用。
3
土壤對污染物的凈化機理及控制城市徑流污染物的措施
土壤自凈作用,是指在自然因素的條件下,通過土壤自身的作用,使污染物在土壤環境中的數量、濃度或毒性、活性的降低的過程。土壤環境自凈作用的機理即使土壤環境容量的理論依據,又是選擇土壤環境污染調控與防治措施的理論依據。按其作用機理的不同,可劃分為物理凈化作用、物理化學凈化作用、化學凈化作用、生物凈化作用四個方面[10]。土壤環境的自凈作用,其過程相互交錯,其強度的總和構成了土壤環境容量的基礎。盡管土壤環境具有多種凈化作用,而且也可通過多種措施來提高土壤環境的凈化能力。但是,其凈化能力畢竟是有限的。影響土壤自凈作用的因素有:土壤環境的物質組成;土壤的環境條件;土壤環境的生物學特性;人類活動的影響。
肖錦(2002)在城市污水用于地層回灌中總結得出[11]:污水進入地下水之前要經過三個垂直的帶,即土壤帶(表層土壤)、未飽和帶(包氣帶)和飽和帶(含水層),使污水受到進一步自凈處理。地下水回灌是擴大污水回用最有益的方式之一,它以土壤基質作為反應器,使再生的污水借助上述一系列作用將其中的有機物和病原體進一步去除,使其水質與天然地下水沒有大的差別。但是為防止地下水污染,提供清潔水鏈,地下水回灌水質必須滿足一定的要求,主要控制參數為微生物指標、總無機物量、重金屬、難降解有機物等。美國制定的地下水回灌指標較為嚴格和科學,得到廣泛認可。
表1:回灌水的水質標準(美國)
CODMn(mg/L) |
TOC(mg/L) |
硝酸鹽(mg/L) |
總氮(mg/L) |
大腸桿菌 |
<5.0 |
<3.0 |
<45 |
<10 |
2.2個/100mL |
因此將雨水用于回灌時,要根據回灌保護地下水的要求,雨水水質大致可分為三種:無污染(輕污染)型、中度污染型和重度污染型[12]。無污染(輕污染)型的雨水可不經預處理在未飽和區直接回灌,當然這并非為零負荷,因其雜質濃度足夠低而不需要考慮地下水被污染或地下水性質會發生有害變化的問題;中度污染型雨水可在回灌裝置中進行適當的預處理或通過一定的凈化過程后回灌;重度污染型雨水的回灌只能在必需的預處理后方可進行。
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