董利鵬，王芳芳，王曉玲

（1.寧夏公路勘察設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，寧夏 銀川 750001；2.寧夏交通投資集團(tuán)有限公司，寧夏 銀川 750011；3.吉林建筑大學(xué)市政與環(huán)境工程學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130118）

0 引 言

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)的公路建設(shè)取得了快速的發(fā)展，公路通車(chē)?yán)锍滩粩嘣鲩L(zhǎng)。隨著人們生活水平的提高以及環(huán)保意識(shí)的提升，公路徑流污染對(duì)周邊環(huán)境的影響等問(wèn)題逐漸進(jìn)入公眾視野，已引起了國(guó)內(nèi)外人士的廣泛關(guān)注。

位于西北內(nèi)陸腹地的寧夏回族自治區(qū)東、西、北三面分別被毛烏素沙漠、烏蘭布和沙漠和騰格里沙漠環(huán)繞，具備典型的大陸性氣候特征，是我國(guó)生態(tài)環(huán)境最為脆弱的省區(qū)之一，除南部山區(qū)外，多數(shù)區(qū)域年降水量均在300 mm 以下，生態(tài)環(huán)境敏感復(fù)雜，水生態(tài)極易遭到破壞。引黃灌區(qū)屬中溫帶干旱區(qū)，干旱少雨，公路路面長(zhǎng)時(shí)間積累的沉積物等徑流污染相對(duì)于多雨地區(qū)對(duì)環(huán)境的影響更為顯著，對(duì)本就脆弱的生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性帶來(lái)更大沖擊。

本文從路面徑流污染物的來(lái)源與種類(lèi)，徑流污染物特征及其理化性質(zhì)，工程技術(shù)措施及其主要機(jī)理等方面對(duì)干旱地區(qū)公路徑流污染防治措施進(jìn)行分析和研究，旨在為今后的研究和應(yīng)用提供參考。

1 污染物來(lái)源及種類(lèi)

有研究者對(duì)公路路面降雨形成的徑流中污染物的濃度進(jìn)行觀測(cè)，并與雨水本身污染物濃度進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果表明，前者的污染物濃度遠(yuǎn)高于后者，即徑流中污染物主要來(lái)自于路面，在降雨的沖刷作用下，晴天時(shí)路面形成的沉積物混合在雨水中，并隨之流出路面。因此，調(diào)查清楚路面沉積物的主要污染物種類(lèi)及含量對(duì)研究徑流污染的成因和種類(lèi)至關(guān)重要。

國(guó)內(nèi)外大量文獻(xiàn)表明，公路路面徑流污染物主要成分由以下幾部分構(gòu)成。

（1） 懸浮物（SS），較大粒徑的懸浮物顆粒一般通過(guò)道路機(jī)械清掃可以去除，構(gòu)成徑流污染物的主要為微小粒徑顆粒，主要形成原因?yàn)闄C(jī)動(dòng)車(chē)輛輪胎磨損后脫落的固體顆粒、瀝青混凝土等公路修筑材料磨損后形成的固體顆粒、灑落的貨運(yùn)物品碾壓后形成的微小顆粒、雪天時(shí)道路拋灑的除冰融雪劑以及自然的大氣降塵等；

（2） 有機(jī)污染物，油類(lèi)和脂類(lèi)是構(gòu)成有機(jī)污染物的主要成分，也是引起徑流中COD、BOD 等指標(biāo)超標(biāo)的主要原因，主要來(lái)自于機(jī)動(dòng)車(chē)輛的燃油及潤(rùn)滑劑的滲漏，其中還包括部分毒性有機(jī)物如多環(huán)芳烴(PAHs)和汽油烴(PHC)，對(duì)環(huán)境的影響較大，甚至存在二次污染的風(fēng)險(xiǎn)；

（3） 重金屬，如Pb、Cr、Cu、Ni、Cd、Fe等，主要來(lái)源為燃油機(jī)動(dòng)車(chē)輛尾氣的排放、燃油及潤(rùn)滑劑的滲漏、輪胎的磨損以及雪天時(shí)道路拋灑的除冰融雪劑。

2 徑流污染物特征及其理化性質(zhì)

國(guó)內(nèi)外的研究者對(duì)不同氣候、不同路況的徑流污染物分析測(cè)定，并進(jìn)行多因素的比較后發(fā)現(xiàn)，徑流污染物一般具有以下特征和性質(zhì)。

（1） 公路路面雨水徑流中的主要污染物是SS、有機(jī)污染物、重金屬等，遠(yuǎn)高于地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中的IV 類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，與《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》相比，SS、有機(jī)污染物及重金屬類(lèi)物質(zhì)濃度均超出限值，部分資料顯示，其污染物濃度甚至高于典型的生活污水濃度。

因此，公路徑流污染有必要進(jìn)行處理。但公路工程為線型工程，路面徑流較為分散，多為沿線排放，不會(huì)形成點(diǎn)源污染集中排放，因此，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成較大的污染沖擊。

（2） 初期雨水（降雨的前15～30 min） 的徑流污染占的比重較大，隨著降雨時(shí)間的增加，雨水中的污染物逐漸降低。唐榮等研究了污染物累積與遷移模型及排污規(guī)律。降雨強(qiáng)度影響沖刷沉積物的效率，降雨強(qiáng)度與沖刷能力成正相關(guān)關(guān)系；降雨能夠?qū)ξ廴疚锂a(chǎn)生稀釋作用，降雨量越大則污染物濃度越低。晴天連續(xù)累積時(shí)間越長(zhǎng)，則路面沉積的污染物量越大，德國(guó)學(xué)者Krein 等分析了徑流污染物的累積規(guī)律，污染物的累積量與連續(xù)晴天累計(jì)時(shí)間存在一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，Zn、Pb、PAHs 等重金屬呈典型的對(duì)數(shù)關(guān)系，Cu 呈典型的指數(shù)關(guān)系。

綜上所述在干旱少雨的寧夏地區(qū)，連續(xù)晴天時(shí)間較長(zhǎng)，路面上積累的沉積物較多，而降雨量少又會(huì)使徑流中的污染物濃度較高，因此，對(duì)寧夏干旱地區(qū)公路徑流污染防治措施的研究是非常必要的。

（3） 路面雨水徑流的可生化性較差。BOD5與CODcr的差值，可近似表示水體中難生物降解有機(jī)物的含量，一般研究認(rèn)為BOD5/CODcr＞0.3 的污水適宜采用生物方法處理，＜0.3 采用生化處理較為困難，＜0.25 則被認(rèn)為不宜采用生化處理。

研究認(rèn)為路面雨水中BOD5/CODcr約在0.1～0.17 之間，且路面雨水中含有影響微生物活性的毒性物質(zhì)。采用以微生物處理為主的傳統(tǒng)工藝對(duì)污染物的削減效果并不明顯。

3 工程技術(shù)措施及其主要機(jī)理

3.1 植被措施

植被措施是水土保持最為有效的措施之一，同時(shí)也是截留降水、增加雨水下滲、削減徑流污染最有效、最常用的措施之一，植被措施主要原理是利用公路沿線邊坡外低洼處的植物及植物生長(zhǎng)的表層土層來(lái)截流、過(guò)濾、吸附沉淀、降解公路徑流中的攜帶的各類(lèi)污染物。

其中，對(duì)SS、重金屬、油類(lèi)等污染物的去除效果較好，其應(yīng)用不受地質(zhì)條件、地理環(huán)境的限制，造價(jià)低廉、施工工藝簡(jiǎn)單，因此應(yīng)用廣泛。

國(guó)內(nèi)一些地區(qū)將植被措施與海綿城市相結(jié)合，通過(guò)植草溝、下沉式綠地等海綿植被措施，來(lái)實(shí)現(xiàn)公路雨水的吸水、凈水、儲(chǔ)水、用水、排水等過(guò)程，在治理徑流污染的同時(shí)增大了水資源的利用。同時(shí)植被在公路兩側(cè)形成的綠帶又能夠美化環(huán)境，緩解司乘人員的視覺(jué)疲勞，減少交通事故。

因此，針對(duì)寧夏氣候地理特點(diǎn)，因地制宜的選擇植物進(jìn)行優(yōu)化配置，是一種簡(jiǎn)單高效、經(jīng)濟(jì)合理的公路徑流污染控制方法。

3.2 穩(wěn)定塘

穩(wěn)定塘又稱(chēng)氧化塘或生物塘，是經(jīng)過(guò)人工適當(dāng)修整或修建的設(shè)圍堤和防滲層的污水池塘，寧夏地區(qū)氣候干旱，蒸發(fā)量大，部分路段排水困難，在工程實(shí)際中應(yīng)用較多的為蒸發(fā)池，蒸發(fā)池經(jīng)適當(dāng)改造后形成穩(wěn)定塘，既作為雨洪滯留設(shè)施又可發(fā)揮污染物的去除作用，劉珊等研究了氧化塘對(duì)雨水中污染物的處理效果及其影響因素，表明水力停留時(shí)間（HRT） 控制在14 d 以上，出水污染物濃度中COD的去除率可達(dá)73%，石油類(lèi)物質(zhì)去除率為80%，再增加水力停留時(shí)間出水污染物濃度去除率幾乎不再變化。蒸發(fā)池適當(dāng)改造后的穩(wěn)定塘可作為處理公路徑流污染的措施之一，適用于寧夏干旱地區(qū)排水困難的地段。

3.3 人工濕地生態(tài)系統(tǒng)

人工濕地生態(tài)系統(tǒng)主要由植物、濕地床和透水性基質(zhì)等組成，通過(guò)濕地植物、動(dòng)物、微生物組成的生態(tài)系統(tǒng)，發(fā)揮多重作用，從而去除水中的污染物，在國(guó)外人工濕地廣泛地應(yīng)用于路面徑流的污染控制，是去除COD、SS、氮、磷、重金屬等公路徑路污染物的一種綠色治理措施，與此同時(shí)人工濕地占地面積大，在作為線性工程的公路中應(yīng)用征地問(wèn)題比較突出，且寧夏干旱地區(qū)全年降雨量較少，人工濕地運(yùn)行費(fèi)用較高，不經(jīng)濟(jì)且對(duì)管理人員的管理水平要求較高，因此僅在公路城市過(guò)境段或者服務(wù)區(qū)推薦采用。

人工濕地生態(tài)系統(tǒng)應(yīng)用于徑流污染防治時(shí)，與傳統(tǒng)的生活污水處理不同，在設(shè)計(jì)和建造時(shí)應(yīng)考慮雨水流量的瞬時(shí)性和雨水水質(zhì)的不均勻性，并采取前置庫(kù)等技術(shù)以均衡水量和水質(zhì)。同時(shí)，根據(jù)《人工濕地凈化技術(shù)指南》，寧夏氣候分區(qū)為寒冷地區(qū)，植物的選取需參照指南要求并結(jié)合當(dāng)?shù)厍闆r選取。

3.4 組合控制措施

由于公路為線性工程，沿線地形地貌、土地資源等不盡相同，各類(lèi)公路徑流污染防治措施應(yīng)用范圍、適用場(chǎng)景也不盡一致，因此，工程實(shí)際中可采取多種工藝措施組合適用，充分發(fā)揮各防治措施的優(yōu)點(diǎn)，可有效的實(shí)現(xiàn)公路徑流污染控制的目的。如植被截留控制+氧化塘處理的系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)大顆粒污染物的截留與溶解性污染物的深度凈化；植被截留控制+人工濕地處理的系統(tǒng)，截留大顆粒污染物既能降低污染物的含量，又能減少后續(xù)人工濕地的填料堵塞問(wèn)題等。因此，在工程設(shè)計(jì)中需結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際綜合考慮多種措施組合的可能。

4 結(jié) 語(yǔ)

國(guó)內(nèi)外對(duì)公路徑流污染己經(jīng)進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究，但由于區(qū)域性、氣候差異等因素，針對(duì)寧夏干旱區(qū)的研究還較少、污染物的種類(lèi)和累計(jì)規(guī)律資料缺乏，系統(tǒng)的防治公路徑流污染理論尚未形成，工程實(shí)際應(yīng)用較少。

在努力建設(shè)黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展先行區(qū)的發(fā)展思路下，適當(dāng)超前開(kāi)展公路徑流污染防治措施的基礎(chǔ)研究是非常必要的，應(yīng)根據(jù)區(qū)域氣候的特殊性，提出切實(shí)可行的防治措施。隨著國(guó)家對(duì)生態(tài)保護(hù)的逐漸重視，路面徑流污染的危害性和嚴(yán)重性將會(huì)越來(lái)越突出，研究公路徑流污染控制措施將成為道路工作者及環(huán)境保護(hù)工作者未來(lái)共同的一項(xiàng)重要任務(wù)。