天津某校园全年雨雪水质监测及污染成因
发布时间：2021-10-17 04:33
为降低雨水资源化利用成本,保证可利用雨水水质,弃流水质较差的初期降雨及特殊场次降雨成为目前雨水资源化利用的重要途径。因此需要通过长期连续监测降雨和降雪中氮、磷和化学需氧量等关键指标的变化,确定合理的雨水弃流方式。以天津大学北洋园校区为研究区,对该区域2018年1-12月的降雨和降雪水质进行连续监测。结果表明:2018年3月和4月降雨中氨氮（6.75mg/L）、总氮（9.36mg/L）的平均质量浓度分别是全年降雨和降雪中氨氮和总氮平均质量浓度的1.5和2.1倍;春季首场降雨中污染物平均质量浓度远超冬季首场降雪,冬季空气污染是导致春季首场降雨水质差的主要原因;空气中各污染物质量浓度对降雨和降雪水质的影响由大到小依次为PM2.5>PM10>NO2>SO2>CO>O38h。与其他季节相比,春季前两场降雨污染物平均质量浓度高、降水量小,雨水利用处理成本高,建议将春季前两场降雨（降水量<10mm）直接弃流至污水处理厂,不宜直接进入雨...
【文章来源】：南水北调与水利科技(中英文). 2020,18(06)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
天津大学北洋园校区平面图
综合分析发现，2018年3、4月期间降雨和降雪NH4+-N和TN的平均质量浓度（6.75、9.36mg/L）分别是全年每场降雨和降雪平均质量浓度的1.5和2.1倍。随着降雨频率增加，雨水中污染物质量浓度逐渐降低，2018年6月至8月降雨频率高，降水量大，TP、CODCr平均质量浓度低，但TN、NH4+-N的平均质量浓度依旧超出Ⅳ类水标准，需要采取相应措施控制降雨及其径流中TN和NH4+-N质量浓度。此外，根据中国气象数据网提供的天津市2013年至2018年日降水数据，发现近6年每年3、4月总降水量的均值为19.2 mm，平均降水4场，平均每场降水3.9mm。结合降雨和降雪污染物质量浓度监测结果发现，春季前两场降雨污染物质量浓度高、降水量少、历时长、强度低、雨水利用价值低。考虑到雨水净化处理成本，保证收集利用的雨水质量符合要求，建议弃流春季前两场降雨（降水量<10mm）至污水处理厂进行净化处理，不宜直接进入雨水资源化利用设施。2.2 降雨和降雪污染成因分析
冬季首场降雪（2017年1月23日）与春季首场降雨中各污染物平均质量浓度见图3，分析两者各污染物平均质量浓度的差异发现，首场降雨中TN的平均质量浓度是首场降雪的9倍，NH4+-N的平均质量浓度是其7.8倍，TP的平均质量浓度是其5.3倍，CODCr的平均质量浓度是其4倍。与地表水Ⅳ类水标准相比，首场降雨所有指标均超出Ⅳ类水标准0.7～10.4倍，而首场降雪除TN超出Ⅳ类水标准0.45mg/L，其余各项指标均满足Ⅳ类水标准。导致这一现象的原因可能有以下几点：（1）首场降雨距前一场降雪间隔时间长。天津地处华北平原北部，冬春季节降水少，降水间隔时间较长，2018年首场降雪距前一场降水间隔38d，而首场降雨距前一场降水间隔52d。唐文峰等[21]发现，降雨前晴天天数越多，初期降雨污染越严重。（2）天津地区冬季空气质量差。天津冬季气温较低，集中供暖所用燃料燃烧会产生大量的氮氧化物、二氧化硫等，形成（NH4)2SO4、NH4NO3并积存于大气中，大气中（NH4)2SO4和NH4NO3是降雨和降雪中氨氮的主要来源[22]。此外，天津绿化树木多为杨柳科落叶乔木，冬季光合作用较弱，对空气的净化能力相对较差。肖悦等[23]、马文超等[24]分析研究我国近10年空气质量发现，空气质量与主要污染物均呈现“夏优冬劣”的季节性变化规律，并且由表2结果可以看出，降雨和降雪的水质好坏与大气污染物质量浓度相关。（3）降雪比降雨对空气的淋洗作用低。徐艳娴[25]基于断点回归并构建固定效应模型探究冬季供暖对空气质量的影响，模拟结果显示降雨对污染物的影响比降雪对污染物的影响更显著，降雪对大气的淋洗作用低于降雨，因此首场降雪的污染物质量浓度低于首场降雨的污染物质量浓度。（4）冬季大气稳定度高，污染物不易扩散。姚青等[26]对天津市大气稳定度与逆温的研究发现，冬季大气稳定度与逆温频率均较高，不利于污染物的扩散与转移。同时，由于冬季降水频率低，大气污染物的累积使得首场降雨污染物质量浓度较高。
【参考文献】：
期刊论文
[1]天津大气稳定度和逆温特征对PM2.5污染的影响[J]. 姚青,刘敬乐,蔡子颖,韩素芹,马志强. 中国环境科学. 2018(08)
[2]天津地区典型家用生物质颗粒采暖炉污染物排放分析[J]. 马文超,台凌宇,陈冠益,何超,关亚楠,宋光武,颜蓓蓓,程占军. 中国环境科学. 2018(03)
[3]国家示范性绿色校园建设策略研究——以天津大学北洋园校区为例[J]. 魏巍. 建设科技. 2017(12)
[4]淮南城区传统开发模式下雨水径流水质污染特征研究[J]. 唐文锋,胡友彪,何晓文,孙丰英. 环境工程. 2017(02)
[5]近10年中国空气质量时空分布特征[J]. 肖悦,田永中,许文轩,吴晶晶,田林,刘瑾. 生态环境学报. 2017(02)
[6]北方城市天然降雨中氨氮污染特征研究[J]. 张静,周玉文,王中正,刘春,赵树旗,李伟. 环境科学与技术. 2016(06)
[7]天津市大气降水化学组成特征及来源分析[J]. 肖致美,李鹏,陈魁,孙韧,冯银厂,刘宝顺,乔春明. 环境科学研究. 2015(07)
[8]2001—2012年天津市大气降水特征及化学成分分析[J]. 孙韧,张文具,董海燕,边玮瓅,陈魁. 环境污染与防治. 2014(08)
[9]天津市PM10和PM2.5中水溶性离子化学特征及来源分析[J]. 孙韧,张文具,董海燕,边玮瓅,陈魁. 中国环境监测. 2014(02)
[10]西安市融雪径流污染特性及其与降雨径流污染的比较[J]. 李怀恩,刘增超,秦耀民,杜光斐,董雯. 环境科学学报. 2012(11)
硕士论文
[1]冬季供暖对中国北方空气质量的影响[D]. 徐艳娴.山东大学 2015
[2]天津市室内外PM2.5污染特征及影响因素分析[D]. 张雯.天津大学 2014
本文编号：3441123
【文章来源】：南水北调与水利科技(中英文). 2020,18(06)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
天津大学北洋园校区平面图
综合分析发现，2018年3、4月期间降雨和降雪NH4+-N和TN的平均质量浓度（6.75、9.36mg/L）分别是全年每场降雨和降雪平均质量浓度的1.5和2.1倍。随着降雨频率增加，雨水中污染物质量浓度逐渐降低，2018年6月至8月降雨频率高，降水量大，TP、CODCr平均质量浓度低，但TN、NH4+-N的平均质量浓度依旧超出Ⅳ类水标准，需要采取相应措施控制降雨及其径流中TN和NH4+-N质量浓度。此外，根据中国气象数据网提供的天津市2013年至2018年日降水数据，发现近6年每年3、4月总降水量的均值为19.2 mm，平均降水4场，平均每场降水3.9mm。结合降雨和降雪污染物质量浓度监测结果发现，春季前两场降雨污染物质量浓度高、降水量少、历时长、强度低、雨水利用价值低。考虑到雨水净化处理成本，保证收集利用的雨水质量符合要求，建议弃流春季前两场降雨（降水量<10mm）至污水处理厂进行净化处理，不宜直接进入雨水资源化利用设施。2.2 降雨和降雪污染成因分析
冬季首场降雪（2017年1月23日）与春季首场降雨中各污染物平均质量浓度见图3，分析两者各污染物平均质量浓度的差异发现，首场降雨中TN的平均质量浓度是首场降雪的9倍，NH4+-N的平均质量浓度是其7.8倍，TP的平均质量浓度是其5.3倍，CODCr的平均质量浓度是其4倍。与地表水Ⅳ类水标准相比，首场降雨所有指标均超出Ⅳ类水标准0.7～10.4倍，而首场降雪除TN超出Ⅳ类水标准0.45mg/L，其余各项指标均满足Ⅳ类水标准。导致这一现象的原因可能有以下几点：（1）首场降雨距前一场降雪间隔时间长。天津地处华北平原北部，冬春季节降水少，降水间隔时间较长，2018年首场降雪距前一场降水间隔38d，而首场降雨距前一场降水间隔52d。唐文峰等[21]发现，降雨前晴天天数越多，初期降雨污染越严重。（2）天津地区冬季空气质量差。天津冬季气温较低，集中供暖所用燃料燃烧会产生大量的氮氧化物、二氧化硫等，形成（NH4)2SO4、NH4NO3并积存于大气中，大气中（NH4)2SO4和NH4NO3是降雨和降雪中氨氮的主要来源[22]。此外，天津绿化树木多为杨柳科落叶乔木，冬季光合作用较弱，对空气的净化能力相对较差。肖悦等[23]、马文超等[24]分析研究我国近10年空气质量发现，空气质量与主要污染物均呈现“夏优冬劣”的季节性变化规律，并且由表2结果可以看出，降雨和降雪的水质好坏与大气污染物质量浓度相关。（3）降雪比降雨对空气的淋洗作用低。徐艳娴[25]基于断点回归并构建固定效应模型探究冬季供暖对空气质量的影响，模拟结果显示降雨对污染物的影响比降雪对污染物的影响更显著，降雪对大气的淋洗作用低于降雨，因此首场降雪的污染物质量浓度低于首场降雨的污染物质量浓度。（4）冬季大气稳定度高，污染物不易扩散。姚青等[26]对天津市大气稳定度与逆温的研究发现，冬季大气稳定度与逆温频率均较高，不利于污染物的扩散与转移。同时，由于冬季降水频率低，大气污染物的累积使得首场降雨污染物质量浓度较高。
【参考文献】：
期刊论文
[1]天津大气稳定度和逆温特征对PM2.5污染的影响[J]. 姚青,刘敬乐,蔡子颖,韩素芹,马志强. 中国环境科学. 2018(08)
[2]天津地区典型家用生物质颗粒采暖炉污染物排放分析[J]. 马文超,台凌宇,陈冠益,何超,关亚楠,宋光武,颜蓓蓓,程占军. 中国环境科学. 2018(03)
[3]国家示范性绿色校园建设策略研究——以天津大学北洋园校区为例[J]. 魏巍. 建设科技. 2017(12)
[4]淮南城区传统开发模式下雨水径流水质污染特征研究[J]. 唐文锋,胡友彪,何晓文,孙丰英. 环境工程. 2017(02)
[5]近10年中国空气质量时空分布特征[J]. 肖悦,田永中,许文轩,吴晶晶,田林,刘瑾. 生态环境学报. 2017(02)
[6]北方城市天然降雨中氨氮污染特征研究[J]. 张静,周玉文,王中正,刘春,赵树旗,李伟. 环境科学与技术. 2016(06)
[7]天津市大气降水化学组成特征及来源分析[J]. 肖致美,李鹏,陈魁,孙韧,冯银厂,刘宝顺,乔春明. 环境科学研究. 2015(07)
[8]2001—2012年天津市大气降水特征及化学成分分析[J]. 孙韧,张文具,董海燕,边玮瓅,陈魁. 环境污染与防治. 2014(08)
[9]天津市PM10和PM2.5中水溶性离子化学特征及来源分析[J]. 孙韧,张文具,董海燕,边玮瓅,陈魁. 中国环境监测. 2014(02)
[10]西安市融雪径流污染特性及其与降雨径流污染的比较[J]. 李怀恩,刘增超,秦耀民,杜光斐,董雯. 环境科学学报. 2012(11)
硕士论文
[1]冬季供暖对中国北方空气质量的影响[D]. 徐艳娴.山东大学 2015
[2]天津市室内外PM2.5污染特征及影响因素分析[D]. 张雯.天津大学 2014
本文编号：3441123
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