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本文作者：李靜靜李云飛張寧張進(jìn)徐挺謝繼鋒作者單位：安徽大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院

大量研究表明，地表徑流中含有一定量的重金屬［1］，重金屬也是城市徑流污染帶給受納水體污染負(fù)荷的重要污染物，起到主要的毒性作用，重金屬不易降解并且能在生物體內(nèi)富集，最終通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體，在人體內(nèi)積累，當(dāng)其達(dá)到一定濃度后對(duì)人體產(chǎn)生毒害作用［2－3］。20世紀(jì)70年代，國(guó)外率先調(diào)查分析路面徑流中重金屬污染［4－5］，這些重金屬主要來(lái)源于汽車尾氣、冶金企業(yè)的煙塵、化石燃料燃燒、風(fēng)沙揚(yáng)塵以及各種金屬部件的腐蝕。我國(guó)對(duì)雨水徑流的研究起步較晚，近年來(lái)對(duì)地表徑流研究多集中在常規(guī)指標(biāo)，如懸浮物(SS)、總氮(TN)、化學(xué)需氧量(COD)等，而對(duì)重金屬以及多環(huán)芳烴的研究均較少［6］，研究也主要集中在北京［7］、南京［8］、廣州［9］幾個(gè)城市。筆者以合肥市經(jīng)開(kāi)區(qū)幾條不同類型的道路為研究對(duì)象，在降雨期間采集路面徑流，并檢測(cè)其中Cr、Cd、Cu、Mn、Pb等重金屬的含量，著重分析重金屬的出流特征以及顆粒吸附態(tài)重金屬與懸浮物濃度之間的相關(guān)關(guān)系。

1材料與方法

1．1研究區(qū)概況

安徽省省會(huì)合肥地處中緯度地帶，位于江淮之間，巢湖之濱，全年氣溫冬寒夏熱，春秋溫和，屬于暖溫帶向亞熱帶的過(guò)渡帶氣候類型，為亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候。年平均氣溫15．7℃，1月份最冷，平均氣溫為7．7℃，7月份最熱，平均氣溫為28．9℃;年平均降雨量近1000mm，雨量主要集中在5～6月的梅雨季節(jié)，約占全年降水量的41%，冬季降水較少，僅占降水量的11%;日照2100多個(gè)h。

1．2樣品采集

結(jié)合合肥市降雨特點(diǎn)，考慮到該研究中試驗(yàn)規(guī)模和試驗(yàn)的可操作性，采樣點(diǎn)主要集中在位于合肥市經(jīng)開(kāi)區(qū)的安徽大學(xué)磬苑校區(qū)及其周邊地區(qū)(圖1)。安徽大學(xué)磬苑校區(qū)位于合肥大學(xué)城的中西部，翡翠路以北，九龍路和湯口路以東，容城路以南，翡翠湖環(huán)湖西路以西，東鄰翡翠湖公園景區(qū)。4個(gè)采樣點(diǎn)分別為安徽大學(xué)磬苑校區(qū)南校門前校外道路(A)、安徽大學(xué)磬苑校區(qū)西門門口路面(B)、校園內(nèi)榴園食堂附近路面(C)、金寨路明珠廣場(chǎng)路段(D)(表1)。采樣時(shí)間為2011年3月20日，為保證降雨對(duì)地表沉積物的有效沖刷，并體現(xiàn)單次降雨中的變化情況，從降雨開(kāi)始形成有效地表徑流5min內(nèi)開(kāi)始取樣，以后每隔10、15、20、30min取1次水樣，每次取樣1000ml。共采集19個(gè)水樣，平均每個(gè)采樣點(diǎn)取5個(gè)樣品，樣品采集后送實(shí)驗(yàn)室待分析。采集所用采樣瓶事先用8%硫酸浸泡24h，然后用超純水沖洗干凈，晾干備用。

1．3樣品測(cè)定

徑流水質(zhì)測(cè)定的參數(shù)主要有懸浮物(SS)以及重金屬Cd、Cr、Cu、Mn、Pb含量。SS含量采用重量法(GB11901-89)測(cè)定。測(cè)定重金屬含量時(shí)，首先進(jìn)行水樣的預(yù)處理，取500ml水樣于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器上濃縮至20ml，移于25ml容量瓶中并定容;同時(shí)取相同水樣500ml通過(guò)GF/F玻璃纖維濾紙(Whatman，UK)，濾液同上濃縮處理，懸浮物烘干并稱重，剪碎待用;濃縮后的水樣與懸浮物通過(guò)硝酸－雙氧水體系進(jìn)行濕法消解［10－12］，溶液比較澄清時(shí)將預(yù)處理后樣品溶液定容至10ml;然后使用XSPIntrepidⅡ型等離子發(fā)射光譜儀(Thermo，US)，對(duì)樣品中的重金屬含量進(jìn)行測(cè)定。

2結(jié)果與分析

2．1重金屬污染總體分析

由表2可知，合肥地區(qū)的路面徑流中重金屬污染比較嚴(yán)重，這與雨前干燥期較長(zhǎng)有很大關(guān)系，此前干燥期為一個(gè)月(期間有兩場(chǎng)降雨均未產(chǎn)生徑流，僅濕潤(rùn)地表)。根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)，Cr污染比較嚴(yán)重，4個(gè)點(diǎn)Cr含量幾乎都高于V類水標(biāo)準(zhǔn)2～10倍以上;Mn與Cr一樣，在A、D點(diǎn)污染較嚴(yán)重，均高于V類水標(biāo)準(zhǔn)，這主要是因?yàn)锳點(diǎn)位于建設(shè)中工業(yè)區(qū)附近，會(huì)有一些大型車輛經(jīng)過(guò);D點(diǎn)為繁華地段交通主要干道，車流量和人流量均較大。同樣，Cd的含量也高于V類水標(biāo)準(zhǔn)，污染也比較嚴(yán)重。B、C點(diǎn)Pb含量均較高，這是因?yàn)锽點(diǎn)靠近公交站臺(tái)，汽油中含大量Pb，導(dǎo)致Pb含量較高;C點(diǎn)靠近垃圾桶等污染源，會(huì)導(dǎo)致污染物濃度超高。

2．2重金屬的出流特征分析

由圖2～5可知，在整個(gè)徑流污染過(guò)程中，初期徑流所含的重金屬質(zhì)量濃度高于后期徑流的重金屬質(zhì)量濃度，有較為明顯的初期沖刷效應(yīng)。這是由于路面累積的重金屬大部分在降雨徑流初期就被徑流沖洗而遷移，隨著路面徑流的不斷沖刷，路面徑流中的重金屬質(zhì)量濃度逐漸降低。總體來(lái)看，重金屬濃度隨降雨過(guò)程逐漸減小，但也存在濃度回升的現(xiàn)象，這可能是由于降雨強(qiáng)度突然增大，沖刷地表污染物導(dǎo)致徑流中重金屬濃度增大，這與前人的研究結(jié)果相似［13－14］。

2．3重金屬濃度與SS濃度的相關(guān)性分析

顆粒物除本身會(huì)影響水體透明度和危害水生生物外，其表面還能吸附其他污染物，如重金屬和PAHs等，從而成為一種重要的污染物質(zhì)［15］。分析徑流中固體物質(zhì)與重金屬的相關(guān)性，有助于弄清重金屬在徑流中的賦存狀態(tài)，有效地預(yù)測(cè)顆粒態(tài)污染物的濃度，從而促進(jìn)城市公路路面徑流污染的治理，為開(kāi)發(fā)合理的徑流控制措施提供依據(jù)。

2．3．1SS濃度變化。由圖6可知，SS有典型的初期沖刷效應(yīng)，有個(gè)別采樣點(diǎn)SS濃度隨降雨強(qiáng)度的增大出現(xiàn)再升高的現(xiàn)象。A點(diǎn)SS濃度較高，是由于安大南門附近經(jīng)常有渣土車經(jīng)過(guò)，且清掃頻率不高，導(dǎo)致SS濃度較高;D點(diǎn)濃度最高，主要是因?yàn)槊髦閺V場(chǎng)處于繁華地段，車流量和人流量均較高，因此SS濃度比其他點(diǎn)都要高。

2．3．2顆粒吸附態(tài)金屬的比例。由圖7可知，徑流中懸浮顆粒物吸附的重金屬量(即顆粒吸附態(tài)重金屬)占總金屬量的比例為0．74～0．99?？梢?jiàn)，Cu、Mn、Pb幾乎都是吸附在懸浮顆粒物上或者以重金屬顆粒態(tài)存在;Cr所占的比例偏低，這與國(guó)內(nèi)外研究結(jié)果相似［16－17］。

2．3．3顆粒吸附態(tài)重金屬與SS濃度的相關(guān)性。由圖8可知，在合肥市經(jīng)開(kāi)區(qū)地表徑流中，顆粒吸附態(tài)重金屬與SS濃度的相關(guān)性較好，與Cr、Cu、Mn的相關(guān)系數(shù)分別為0．9187、0．9007、0．8321(n=19)，而Pb只有0．5968(n=19)。研究表明，Pb與SS濃度相關(guān)系數(shù)可達(dá)0．80以上［18－20］。主要原因可能是B、C點(diǎn)由于車流量較少，SS基本由無(wú)機(jī)物質(zhì)組成。在污染嚴(yán)重的A、D點(diǎn)相關(guān)性較高，而且通過(guò)檢測(cè)溶解態(tài)的Pb濃度發(fā)現(xiàn)，Pb含量較低，這與上述其他研究成果相近。由圖7和8可知，地表徑流中重金屬含量易受懸浮物含量的影響，通過(guò)控制懸浮物的含量可以有效控制地表徑流中重金屬的含量，一定程度上緩解地表徑流導(dǎo)致的地表水污染問(wèn)題。

3結(jié)論

(1)合肥市經(jīng)開(kāi)區(qū)路面雨水徑流中重金屬濃度較高，幾乎都高于地表水環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)V類水標(biāo)準(zhǔn)中重金屬含量，特別是危害較大的Cr、Cu、Mn、Pb等，這與雨前干燥期長(zhǎng)短以及采樣點(diǎn)的周圍環(huán)境狀況等相關(guān)。(2)合肥市經(jīng)開(kāi)區(qū)路面地表徑流中顆粒吸附態(tài)重金屬與SS濃度的相關(guān)性較大，可通過(guò)SS濃度預(yù)測(cè)徑流中與其相關(guān)的污染物濃度，從而促進(jìn)降雨徑流污染的有效治理。(3)合肥市經(jīng)開(kāi)區(qū)雨水徑流中污染物負(fù)荷排放的初期沖刷效應(yīng)比較明顯，攔截并處理初期徑流可去除整個(gè)降雨事件中所排放的大部分懸浮物和重金屬。