城市地表多环芳烃的累积、冲刷过程及其定量模拟

城市地表径流是水体污染的重要来源，其携带的有毒污染物对城市生态环境的危害日益受到重视。初期冲刷是地表径流污染控制的关键，科学的、具有可操作性的初期冲刷判定方法可以为径流污染治理提供科学依据。国内外目前对持久性有毒污染物在城市地表的累积和径流冲刷规律研究尚少，对初期冲刷缺乏明确可定量且操作性强的判定方法。本项目以多环芳烃为目标污染物，研究城市典型功能区多种不透水下垫面地表径流中持久性有毒污染物的累积、冲刷等环境行为，并在此基础上进行定量模拟。从方法论的角度探讨广泛适用的初期径流判定方法，尝试建立初期冲刷的概率约束模型，与径流污染累积-冲刷模型相结合，实现对初期径流水量和污染负荷量的预测。研究成果可以指导城市雨水径流的污染治理和综合利用，为建立城市地表径流安全输排与污水处理基础设施联合调控体系提供有效的技术支撑。

本项目对城市地表径流体系中以多环芳烃和有机氯为代表的持久性有毒污染物的环境行为进行了系统研究，通过对污染物的大气干湿沉降、地表累积、降雨冲刷、径流冲刷等环境过程的分析和定量模拟，探索了城市地表径流体系中污染物的多介质复合污染机制。在24个月的采样时间内，项目团队综合采集了屋顶、道路、广场等典型城市不透水下垫面的地表径流、雨水、干沉降、地表积尘、树冠穿透水等样品，采样点涵盖了居住区、商业区、文教区等主要城市功能区。..在野外采样并结合环境过程机理分析的基础上，着重研究了多环芳烃和有机氯等有毒污染物在城市大气-降尘-地表积尘-雨水-地表径流多介质体系中的环境行为，建立了地表污染物的累积-冲刷模型，对不透水地表污染物的累积和冲刷进行了定量模拟。深入探讨了地表径流的初期冲刷现象，改进初期冲刷判定方式，建立了初期冲刷概率约束模型，将初期冲刷的发生结合一定的置信水平来描述，从方法论的角度探讨了有较广适用范围的初期径流判定方法。..研究工作紧密围绕项目申请书中提出的研究目的和内容开展，在降雨对大气污染物的净化机制和雨水污染负荷、污染物的地表累积和冲刷特征、地表径流的初期冲刷效应、城市地表污染物的累积-冲刷模拟等方面取得了创新性的进展。在完成项目主要目标污染物研究的同时，对城市环境中的重金属汞的污染特征也进行了初步探索，并取得初步成果，为下一步相关研究的深入开展奠定了基础。依托本项目，已在国际高水平SCI期刊发表文章9篇，国内核心期刊发表文章4篇，申请国家发明专利2项，出版专著1部。支持了两个本科科研实践团队的工作，分别为“屋面径流中多环芳烃的污染特征研究”和“城市道路地表积尘中有毒有机污染物的来源和释放分析”。这两项工作紧密围绕本项目的研究主题展开，已有3位本科生依托本项目完成毕业论文。项目的主要人员参加了“中国地理学会2011年学术年会”，做了2个分组报告。..在实践应用方面，本项目中结合北京市研究区域的特征，探讨了有针对性的径流处理模式。研究成果可以指导城市雨水径流的综合利用，为建立城市径流安全输排与污水处理基础设施联合调控体系提供了有效的技术支撑。