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本文作者：李靜靜李云飛張寧張進徐挺謝繼鋒作者單位：安徽大學資源與環境工程學院

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富集，最終通過食物鏈進入人體，在人體內積累，當其達到一定濃度后對人體產生毒害作用［2－3］。20世紀70年代，國外率先調查分析路面徑流中重金屬污染［4－5］，這些重金屬主要來源于汽車尾氣、冶金企業的煙塵、化石燃料燃燒、風沙揚塵以及各種金屬部件的腐蝕。我國對雨水徑流的研究起步較晚，近年來對地表徑流研究多集中在常規指標，如懸浮物(SS)、總氮(TN)、化學需氧量(COD)等，而對重金屬以及多環芳烴的研究均較少［6］，研究也主要集中在北京［7］、南京［8］、廣州［9］幾個城市。筆者以合肥市經開區幾條不同類型的道路為研究對象，在降雨期間采集路面徑流，并檢測其中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重金屬與懸浮物濃度之間的相關關系。

1材料與方法

1．1研究區概況

安徽省省會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渡帶氣候類型，為亞熱帶濕潤季風氣候。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，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h。

1．2樣品采集

結合合肥市降雨特點，考慮到該研究中試驗規模和試驗的可操作性，采樣點主要集中在位于合肥市經開區的安徽大學磬苑校區及其周邊地區(圖1)。安徽大學磬苑校區位于合肥大學城的中西部，翡翠路以北，九龍路和湯口路以東，容城路以南，翡翠湖環湖西路以西，東鄰翡翠湖公園景區。4個采樣點分別為安徽大學磬苑校區南校門前校外道路(A)、安徽大學磬苑校區西門門口路面(B)、校園內榴園食堂附近路面(C)、金寨路明珠廣場路段(D)(表1)。采樣時間為2011年3月20日，為保證降雨對地表沉積物的有效沖刷，并體現單次降雨中的變化情況，從降雨開始形成有效地表徑流5min內開始取樣，以后每隔10、15、20、30min取1次水樣，每次取樣1000ml。共采集19個水樣，平均每個采樣點取5個樣品，樣品采集后送實驗室待分析。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樣品測定

徑流水質測定的參數主要有懸浮物(SS)以及重金屬Cd、Cr、Cu、Mn、Pb含量。SS含量采用重量法(GB11901-89)測定。測定重金屬含量時，首先進行水樣的預處理，取500ml水樣于旋轉蒸發器上濃縮至20ml，移于25ml容量瓶中并定容;同時取相同水樣500ml通過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硝酸－雙氧水體系進行濕法消解［10－12］，溶液比較澄清時將預處理后樣品溶液定容至10ml;然后使用XSPIntrepidⅡ型等離子發射光譜儀(Thermo，US)，對樣品中的重金屬含量進行測定。

2結果與分析

2．1重金屬污染總體分析

由表2可知，合肥地區的路面徑流中重金屬污染比較嚴重，這與雨前干燥期較長有很大關系，此前干燥期為一個月(期間有兩場降雨均未產生徑流，僅濕潤地表)。根據《地表水環境質量標準》(GB3838-2002)，Cr污染比較嚴重，4個點Cr含量幾乎都高于V類水標準2～10倍以上;Mn與Cr一樣，在A、D點污染較嚴重，均高于V類水標準，這主要是因為A點位于建設中工業區附近，會有一些大型車輛經過;D點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類水標準，污染也比較嚴重。B、C點Pb含量均較高，這是因為B點靠近公交站臺，汽油中含大量Pb，導致Pb含量較高;C點靠近垃圾桶等污染源，會導致污染物濃度超高。

2．2重金屬的出流特征分析

由圖2～5可知，在整個徑流污染過程中，初期徑流所含的重金屬質量濃度高于后期徑流的重金屬質量濃度，有較為明顯的初期沖刷效應。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量濃度逐漸降低。總體來看，重金屬濃度隨降雨過程逐漸減小，但也存在濃度回升的現象，這可能是由于降雨強度突然增大，沖刷地表污染物導致徑流中重金屬濃度增大，這與前人的研究結果相似［13－14］。

2．3重金屬濃度與SS濃度的相關性分析

顆粒物除本身會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［15］。分析徑流中固體物質與重金屬的相關性，有助于弄清重金屬在徑流中的賦存狀態，有效地預測顆粒態污染物的濃度，從而促進城市公路路面徑流污染的治理，為開發合理的徑流控制措施提供依據。

2．3．1SS濃度變化。由圖6可知，SS有典型的初期沖刷效應，有個別采樣點SS濃度隨降雨強度的增大出現再升高的現象。A點SS濃度較高，是由于安大南門附近經常有渣土車經過，且清掃頻率不高，導致SS濃度較高;D點濃度最高，主要是因為明珠廣場處于繁華地段，車流量和人流量均較高，因此SS濃度比其他點都要高。

2．3．2顆粒吸附態金屬的比例。由圖7可知，徑流中懸浮顆粒物吸附的重金屬量(即顆粒吸附態重金屬)占總金屬量的比例為0．74～0．99。可見，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存在;Cr所占的比例偏低，這與國內外研究結果相似［16－17］。

2．3．3顆粒吸附態重金屬與SS濃度的相關性。由圖8可知，在合肥市經開區地表徑流中，顆粒吸附態重金屬與SS濃度的相關性較好，與Cr、Cu、Mn的相關系數分別為0．9187、0．9007、0．8321(n=19)，而Pb只有0．5968(n=19)。研究表明，Pb與SS濃度相關系數可達0．80以上［18－20］。主要原因可能是B、C點由于車流量較少，SS基本由無機物質組成。在污染嚴重的A、D點相關性較高，而且通過檢測溶解態的Pb濃度發現，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致的地表水污染問題。

3結論

(1)合肥市經開區路面雨水徑流中重金屬濃度較高，幾乎都高于地表水環境標準V類水標準中重金屬含量，特別是危害較大的Cr、Cu、Mn、Pb等，這與雨前干燥期長短以及采樣點的周圍環境狀況等相關。(2)合肥市經開區路面地表徑流中顆粒吸附態重金屬與SS濃度的相關性較大，可通過SS濃度預測徑流中與其相關的污染物濃度，從而促進降雨徑流污染的有效治理。(3)合肥市經開區雨水徑流中污染物負荷排放的初期沖刷效應比較明顯，攔截并處理初期徑流可去除整個降雨事件中所排放的大部分懸浮物和重金屬。