高速公路路面径流污染影响因素的初步分析.pdf
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1、第2 8 卷第5 期公路交通科技V 0 1 2 8N o 52 0 1 1 年5 月J o u m a lo fH i g I l w a ya n dT r a n s p o r t 砒i o nR e s e a r c h 龃dD e v e l o p m e n tM a y2 0 l l文章编号:1 0 0 2 一0 2 6 8(2 0“)0 5 一0 1 4 6 一0 7_ _ _ J L C j同速公路路面径0 太3;I,了染影响因素的初步分析李华1,陈玉成2,杨志敏2,孔亚平1,毛彦景2(1 交通运输部科学研究院,北京l o 0 0 2 9;2 西南大学资源环境学院,重庆4
2、 0 0 r 7 1 6)摘要:采集了重庆地区2 条高速公路的路面径流水样,初步分析了影响径流污染特征的外部因素。结果表明,高速公路普通路面与悬空桥面之间,径流各污染物浓度均没有达到显著性差异,但车流量对径流的影响可能与车辆排出的有机废气沉降地面有关。各季节的污染程度依次为春季 冬季 夏季 秋季。径流水质与降雨水质没有明显的相关关系。路面灰尘粒径越细,其所载污染物浓度就越高,污染也越重。8 0 以上的污染物积聚在2 O 咖以下的灰尘中。各污染物的酸雨浸出率为0 7 6 一1 5 9 4,进入径流的可溶态污染物并不多,更多的是随雨水产生的颗粒态污染物。关键词:环境工程;污染;路面径流;高速公路;
3、因子中图分类号:x 7 3 4文献标识码:AP r e m I n a 吖A n a l y S i SO fl n f I u c e n i n gF a C t O r SO fE x p r e s s w a yR u n O 什P O u t i O nUH u a l,C H E NY u c h e n 9 2,Y A N GZ h i m i n 2,K O N GY a p i n 9 1,M A OY a n j i n 9 2(1 C h i n aA c a d e m yo f1 h m p o r t a t i o nS c i e n c e,B e i j
4、i n g1 0 0 0 2 9,C h i I l a;2 C o u e g e0 fR e s o u r c e 8&E n v i r o n n 抡m,s o u t h w e s tU I l i V e 瑙i t y,C h o n g q i n g4 0 0 7 1 6,C h i 眦)A b s t a C t:T h er o a dr u n o f fs a m p l e sf m m 附oe x p r e s s w a y si nC h o n g q i n gw e r ec o U e c t e dt oa n a l y z ep r e l
5、i m i n 撕l yt I l ee x t e m a li n n u e n c i n gf 如t o 玛o fp o U u t i o nc h 缸a c t e r i s t i c so fm n o 任p r e l i m i n a d l y 7 r h er e s u hs h o w st h a t(1)t I l ed i 艉r e n c eo fp o l l u t a I l tc o n c e n t r a t i o n so fm n o f fb e t w e e nt h eg e n e r a le x p r e s$w a
6、 y 肌ds u s p e n d e db r i d g ed e c ki sn o ts i g r I i f i c a n t,b u tt l l ei n l p a c to ft 删匿i co nt h em n o f r 唧b er e l a t e dt ot h es e t d e m e n to fV e h i c l ee x h a u s t e do 增a n i cw 硒t eo n 也e 铲o u n d;(2)t h eo r d e ro fc o n t a m i n a t i o nl e V e l si ns e a s o
7、 ni ss p r i n g,w i n t e r,叭删e r 粕da u t u m n;(3)t l e r;ei s 肿o b v i o u sc o 盯e l a t i o nb e 伽e e nw a t e rq I l a l i t i e so fr a i n f a U 龃dm n o 扛;(4)t l I ef i n e rt h ed u s tp a I t i c l eo nr o a d,t l l eh i g h e rt h ec o n t a i n e dc o n c e n t r a t i o no fp o l l u t a
8、 n t,a n dt h ep o l l u t i o ni sm o r es e d o u s;(5)m o r et h a n8 0 o ft h ep o U u t 肌t sa c c u m u l a t ei nt l l ed u s tb e l o w2 Om m;(6)l e a c h i n gm t eo ft h ep o l l u t a n t sb ya c i dr a i ni sf r o m0 7 6 t o1 5 9 4,t l l i sm e a n st l l e l u b l ep o l l u t a n t si n
9、 t ot h em n o f fi sn o tm u c h,m o r ei sp a n i c u l a t ep o u t a n t sp m d u c e dw i t l lt l l em i n K e yw o r d s:e n v i r o n m e n t E L le n 西n e e r i n g;p o U u t i o n;r o a dm n o 圩;e x p r e s s w a y;f a c t o r0引言随着高速公路的快速发展,公路路面径流对周边环境影响等问题也大量凸现出来。高速公路路面径流是指路面积聚物在降雨冲涮和重力作用
10、下沿高速公路路面的流动。随着高速公路网的陆续形成,频繁的交通活动导致路面径流污染十分严重。高速公路车流量大,路线长,晴天时污染物在路面累积,降雨时随路面径流而排放,具有面源随机性和间歇式排放的特征。由于其污染发生的随机性及污染物排放量的不确定性,越来越引起人们的高度重视。国外学者先后开展了路面径流污染及其影响因素等收稿日期:2 0 1 0 一1 0 2 5基金项目:交通部西部交通建设科技项目(2 0 c r 7 3 1 8 2 2 1 0 8)作者简介:李华(1 9 7 6 一),女,吉林长白人,副研究员。研究方向为公路环保(1 j h u a 8 1 3 5 1 2 6 咖n)万方数据第5
11、期李华,等:高速公路路面径流污染影响因素的初步分析1 4 7方面的深入研究,而国内同类研究起步较晚。已有研究表明,路面径流对地表水体污染贡献很大,高速公路路面径流由于其重金属、碳氢化合物和燃料添加剂等含量高,从而越来越受到环保领域的重视。由于地理因素,重庆高速公路多建设在山岭重丘地区,公路两旁的护坡土壤多为风化程度较浅的紫色土,并且气候湿润,降雨量较大而集中,容易造成护坡水土流失;同时,重庆酸雨频率较高、p H 值较低;加之,交通尾气排放、燃料及润滑油的泄漏、汽车轮胎摩擦等原因,可能使得重庆地区高速公路路面径流污染较为严重,但真实状况至今未有研究报道。本研究通过原位调查采样测试与分析,确定重庆
12、地区高速公路路面径流污染的排放特征,并对路面径流污染进行源解析,初步探讨影响路面径流污染的内外因素。在此基础上,有针对性地提出重庆地区高速公路路面径流污染控制的对策与措施,为相关部门提供决策性的科学依据。1研究方法1 1样点布设高速公路采样本身具有较大的风险,采集径流样品时还具有一定的雷击风险,因此,采样难度异常突出。考虑到采样方便,确定经过西南大学附近的2 条高速公路G 7 5、G 5 0 0 l 作为研究对象(表1)。每条高速公路分别选择普通路面(护坡附近)和悬空桥面设置采样点。表12 条高速公路基本概况T a b 1G e n e r a ls i t 眦6 0 no ft h et w
13、 os t I l d i e d 唧r 鹤s w a y s1 2 采样频次鉴于重庆地区1 0 1 2 月降雨量小,本研究所选高速公路段未能产生地面径流,因此,本年度采样无1 0 1 2 月数据。在2 0 0 9 年1 9 月期间,共进行了1 0 次采样。各次降雨的基本情况见表2。1 3 采样方法在径流形成的1 O 一2 0h 内,通过采样点附近的导流孔,用聚乙烯瓶采集径流混合样品。降雨采样与路面径流采样同步进行。灰尘采样首先要考虑天气因素的影响,一般是在天气保持晴朗、干燥至少3d 后,选择晴朗无风的天气进行采集。这样采集的样品不容易结块,成分不易损失,利于粒径分析。表2 径流采样频次T a
14、 h 2s a m p l i n gf r e q 眦n qo fm n o 仃2 0 0 9 年4 月7 日,分别在绕城高速公路西段和渝武高速公路,各选2m 2 的采样点若干,对4 月5 7 日连续3d 无降水情况下的路面灰尘进行人工清扫取样。1 4 灰尘溶出试验1 4 1 粒径负荷分析路面灰尘样品取回后,在阴凉通风处自然风干,均匀过筛,剔除石子、树叶、瓜子壳等杂质,用孔径为2 0、1 O、O 2 5、o 1 5m m 的标准筛进行筛分,测定各种粒径的污染物含量。1 4 2 灰尘溶出分析称取5 份灰尘各1 0g,分别装入5 0n l L 聚乙烯离心管中,加入4 0m L,p H 分别为3
15、0、4 0、4 5、5 0、5 6 的酸雨溶液,振荡2 4h 并不断调p H 值,使其与加入的酸雨一致,离心分离取上清液,冲洗残渣,冲洗液和上清液合并定容至5 0I I l L,测定溶出的污染物含量(冯素萍,2 0 c r 7;李章平,2 0 0 6)。1 5 化学测试径流、降雨、浸出液等水样采用国家环境保护总局编写的水和废水监测分析方法测定;灰尘样品采用常规监测分析方法(皮广洁,1 9 9 8),即p H 值采用电位法,T N 采用半微量凯氏法,1 1 P 用钼锑抗比色法,C u、z n、P b 采用王水高氯酸完全消解一原子吸收分光光度法。2 结果与讨论2 1路面径流与路况的关系分析2 1
16、1路面径流与路面状态的关系本研究设置了2 种路面状态,即普通路面与悬空桥面。方差分析表明,所有指标均没有达到显著性差异(表3)。可能原因在于2 个样点之间的距离较短,由于高速公路上车流的快速流动,无法分辨万方数据1 4 8公路交通科技第2 8 卷2 1 2 路面径流与路面交通的关系本研究中,设置了2 条高速公路,其中渝武高速双向4 车道,已运行7a,车流量达3 20 0 0 彬d;而绕城流量仅有80 0 0 辆d。方差分析表明,2 条高速公路只有c O D、B O D,、石油类等有机污染物达到显著差异(表4),说明车流量对径流的影响可能与车辆排出的有高速为双向6 车道,运行不到1a,因未全部通
17、行,车机废气沉降地面有关,这有待于进一步证实。表4 路面交通的径流污染物方差分析T a b 4A N o V Ao f 邝n o 疗p o U u t a n t s0 fr o a d 蚰r f h c et r a 舾c进一步成对比较发现(表5),渝武高速公路与绕城高速的径流污染比值平均为2 7 9,与其车流量相差4 倍左右有很大的密切关系。2 月1 5 日的2 条高速公路径流的石油类对应比值明显高出其他路段比值多倍,根据采样过程中的观察记载分析,可能是渝武高速该采样点附近路面存在经停车辆的少量石油类泄漏造成的径流污染。表52 条高速公路径流的对应比值T a b 5C o 唧n d i I
18、 I g 均t i 惦b e 细nn m o 施o ft w oe x p r e s s w a y s万方数据第5 期李华,等:高速公路路面径流污染影响因素的初步分析1 4 92 2 路面径流与季节的关系分析本研究中,重庆地区春、夏、秋、冬季节对应的月份依次为2 4 月、5 7 月、8 1 0 月、1 1 月次年1 月。分别计算各季度的样本统计值(表6),对比发现(图1),总体来看,除了s S 外,各指标在冬季均明显偏高,显然与冬季降雨少有密切关系。表6 不同季节的径流污染参数T a b 6P o I l u t i o np a r 锄e t e 璐o f 咖。脑i nd i 仃e r
19、e n ts 翰s o 璐更进一步地,以G B 8 9 7 8 一1 9 9 6 为标准,采用N e m e 啪w 指数进行综合评价(表7),发现各季节的污染程度依次为春季 冬季 夏季 秋季。各季节的主要污染物是S S、C O D。表7 不同季节的径流污染评价T a b 7A s s 嘲m e n to f 珊。行p o U u t i o ni nd i 艉r e n ts e a 鲫璐污染物春季夏季秋季冬季S S9 7 74 5 01 0 87 8 6C O D3 6 01 7 83 9 94 3 5B O D 50 1 0O 1 1O 1 6O 2 lT NO 3 5O 1 9O 2 7
20、0 5 8T PO 5 7O 2 90 1 2O 6 6C uO 6 8O 1 5O 1 0O 2 8Z n0 6 9o 2 6O 2 81 1 4P b0 7 70 2 9O 4 81 0 6石油类0 8 0O 2 3O 8 40 9 0平均污染指数1 9 3O 8 7O 8 l1 8 9最大污染指数9 7 74 5 03 9 97 8 6综合污染指数7 0 43 2 42 8 85 7 l翌銎堡蓬芒重芒重虫廑芒重2 3 路面径流与降雨水质的关系分析在2 0 0 9 年1 9 月期间,共同步监测了5 次降雨的水质(表8),同时测定同期的径流水质参数。采用秩和检验,没有发现径流水质与降雨水质有
21、明显的相关关系。2 4 路面径流与地面灰尘的关系分析研究期间,监测了2 条高速公路上的灰尘,并测定了各粒径分配(图l、图2)及其相应的污染物含量(表9)。定义污染载荷系数巴为:P。:卫,c 口形式中,巳为第i 粒径第歹污染物载荷系数;C i 为第i粒径第_ 污染物的含量;职为第i 粒径的质量百分比(质量载荷系数)。万方数据1 卯公路空通科拄第2 8 卷自4。镕m mp H 而广i r 堕塑塑堕堡乞也“土瓦-i 一;s m 溪孑。疆鍪:目l 渝武高速公路灰尘粒径分配H B lP 帅m dd u n 呻n k l es j 罂咖Y u p r 瞄帅y从各粒径污染物浓度来看(表9),粒径越细,浓度越
22、高,污染越重,从各粒释的污染的载荷系数(表l O)和累积载茼系数(表1 1)来看,8 0 的以上的污染物积聚在2Om m 以下的灰尘巾,而这鄙份灰尘最容易进八求体。为了更进一步地描述灰尘进人水体的污染途径目2 绕嘘高速公路灰尘粒径分配F 嘻2 n e m Hd I s tp 删es h 呻I pe x p n#帅y与特征,采月JP H 值为56 的模拟酸雨对馄台灰尘进行振荡提出,测定浸出量计算浸出率(表1 2)。各污染物的浸出率为07 6 一1 59 4 说明进 径流的可溶态污染物井不是太多更多的是随雨水产生的颗粒态污染物。万方数据第5 期李华,等:高速公路路面径流污染影响因素的初步分析1 5
23、 1渝武高速灰尘含量(m g L。1)绕城高速平均8 9 2 1 63 3 3 2 96 1 2 7 37 5 2 94 4 0 45 9 6 65 7 1 22 7 O l4 2 0 71 9 1 5 54 5 6 81 1 8 6 21 0 1 5 38 7 4 69 4 5 0渝武高速酸雨浸出量(m g L“)绕城高速平均1 5 5 8 l2 4 9 49 0 3 84 3 l7 4 35 8 7O 7 51 9 81 3 72 4 6 31 3 2 01 8 9 l0 6 3O 8 10 7 2酸雨浸出率3 结论渝武高速绕城高速平均1 7 4 67 4 81 4 7 5重庆地区高速公路
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