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1、第25卷第6期地理研究Vol125,No162006年11月GEOGRAPHICALRESEARCHNov1,2006上海城市降雨径流污染时空分布与初始冲刷效应11*1211常静,刘敏,许世远,侯立军,王和意,BalloSiaka(11华东师范大学资源与环境科学学院教育部地理信息科学重点实验室,上海200062;21华东师范大学河口海岸科学研究院,上海200062)摘要:选取上海市中心城区典型功能区监测降雨事件,研究降雨径流污染时空变化及初始冲刷效应。研究表明,上海中心城区路面径流主要污染物为TSS和CODCr,超出国家地表水Ⅴ类
2、标准四倍多;总磷超出Ⅴ类水质标准两倍以上,氮素营养盐也有不同程度的污染。污染物含量在不同功能区之间显示出相似的分布趋势,交通区明显高于其他区域,其次为商业区和工业区,居民区情况较为良好。降雨强度是影响初始冲刷效应的主要因素,强度较大的降雨冲刷效应较为明显;不同功能区之间,商业区初始冲刷效应较强,其次为居民区和工业区,交通区冲刷强度较弱;TSS和CODCr在商业区和工业区冲刷强度要大于氮磷污染物质;而在交通区和居民区分异特征不明显。关键词:降雨径流污染;时空分布;初始冲刷效应;上海中心城区文章编号:1000-0585(2006)06
3、-0994-091引言城市化的高速发展使不透水地面面积迅速增加,形成了不同于自然地表的/城市第二[1]自然格局0,对地表水文过程产生了深刻的影响。在雨季特别是暴雨时期,降雨在不透水地面上迅速转化为径流,冲刷和挟带大量污染物质进入地表水体,形成典型的非点源污[2]染,成为影响城市受纳水体水质下降及河口污染的重要因素。美国EPA已在1993年将[3]城市地表径流列为导致全美河流和湖泊污染的第三大污染源。在我国随着生活点源和工业点源的有效控制,非点源污染也已成为水体污染的主要因素之一,受到越来越多的关注[4]和研究。国外从20世纪70年
4、代起就对城市降雨径流污染及其控制展开了大量研究,在污染物时空分布、初始冲刷效应(FirstFlushEffect)与径流模型开发等方面都取得了值得借鉴[5~11][12]的成果。我国在流域尺度上的非点源污染的研究与模型应用方面也成果颇丰,但对从城市区域尺度出发,以/不透水下垫面0为特征的城市径流非点源污染研究起步较晚,近年来才在北京、上海、西安等地相继开展起来,且内容多集中在径流污染物排放特[13~25]征、污染指标相关性和负荷模型计算等方面,缺乏对污染物初始冲刷效应的定量研收稿日期:2006-02-20;修订日期:2006-05
5、-22基金项目:国家自然科学基金资助项目(40131020,49801018);教育部高等学校骨干教师资助计划项目;中国博士后基金资助项目(2005037135)作者简介:常静(1980-),女,山西晋城人,博士研究生。主要从事城市多界面环境过程研究。E-mail:cjing1221@1631com*通讯作者:刘敏(1964-),男,内蒙古自治区土左旗人,教授,博士,博士生导师。从事城市环境过程,环境地球化学与污染生态研究。E-mail:mliu@geo1ecnu1edu1cn6期常静等:上海城市降雨径流污染时空分布与初始冲刷效应
6、995究,涉及其机理分析的就更少。鉴于此,本文以上海中心城区为研究区域,引用国外研究中通用的降雨场次污染物浓度(EMC)及初始冲刷概念,定量研究降雨径流污染的时空分异特征及其初始冲刷效应,以促进我国城市降雨径流污染的研究,为非点源污染的控制与管理提供科学依据。2材料与方法211研究区域概况上海地势平坦,是典型的平原河网城市,属北亚热带季风气候,平均年降雨量为112216mm,70%的雨量集中在4到9月的汛期,平均每年发生暴雨311次,常造成水涝[26]或市区积水。上海城市化进程迅速,中心城区由包括普陀、卢湾、徐汇等在内的9个[13
7、]区组成,2002年不透水面积比例已达到75%以上。目前,在苏州河整治工程已进入第三期,点源污染已初步控制的背景下,汛期尤其是暴雨径流对地表水体环境所造成的危害更凸现其严重性。212采样点的选择作为一种典型的非点源污染,径流污染物主要来自大气降尘、交通行为、道路磨损、建筑活动等污染源。土地利用类型是影响地表径流污染的重要因素,如交通区路面沉积物与车辆交通行为、交通流量等因素有关,工业区路面沉积物与工业活动类型有密切关系。本文以上海中心城区为例,在分析其土地利用及功能区划的基础上,选择有代表性的典型功能区作为研究区域,根据道路雨水口
8、设置特征,在每个功能区内分别遴选汇水图1上海中心城区降雨径流采样点位置2面积在700~720m之间的雨水口汇Fig11SkatchmapofsamplingsitesincentralShanghaiCity水区路面作为径流采样点,采样点位置与环境
